Bizmut
Bizmut (Bi, łac. bisemutum, bismuthum lub bismutum) – pierwiastek chemiczny, metal bloku p układu okresowego.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ołów ← bizmut → polon | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wygląd | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
różowoszary | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() Widmo emisyjne bizmutu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nazwa, symbol, l.a. | bizmut, Bi, 83 (łac. bismutum) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupa, okres, blok | 15, 6, p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stopień utlenienia | III, V | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości metaliczne | metal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości tlenków | średnio kwaśne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atomowa | 208,98040(1)[a][4] u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stan skupienia | stały | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gęstość | 9790 kg/m³[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura topnienia | 271,406 °C[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura wrzenia | 1564 °C[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numer CAS | 7440-69-9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PubChem | 5359367[5] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa) |
Nazwa pochodzi od zlatynizowanego[6] niemieckiego słowa Wismut[7], pochodzącego od określenia weisse Masse, tj. biała masa[6].
WłaściwościEdytuj
Czysty bizmut jest kruchym metalem o srebrnym połysku z różowymi refleksami. Jako jedna z nielicznych substancji wykazuje inwersję rozszerzalności termicznej – przy obniżaniu temperatury zmniejsza się jego gęstość, gęstość bizmutu w stanie stałym jest mniejsza niż w stanie ciekłym (podobne właściwości wykazuje woda w temperaturze < 4 °C)[8]. Nie reaguje z tlenem i wodą w warunkach normalnych. Roztwarza się w stężonym kwasie azotowym.
Bizmut ogrzany do temperatury topnienia, a następnie wolno oziębiany spontanicznie tworzy kryształy lejkowate; jeśli szybkość oziębiania jest niewielka, rozmiary kryształów mogą być bardzo duże[9].
WystępowanieEdytuj
Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 0,048 ppm (2 razy więcej niż złoto) w postaci trzech rud: bizmutynu (Bi2S3), bizmutytu ((BiO)2CO3) i ochry bizmutowej, które stanowią zwykle zanieczyszczenie rud ołowiu i miedzi. Rzadko występuje w postaci rodzimej (elementarnej).
ZwiązkiEdytuj
W związkach bizmut jest zazwyczaj trójwartościowy (stopień utlenienia III) i wykazuje właściwości zasadowe. Tworzy tlenek bizmutu(III) Bi2O3, wodorotlenek bizmutu(III) Bi(OH)3 oraz szereg soli zasadowych zawierających ugrupowanie bizmutylowe O=Bi+ (np. chlorek bizmutylu, O=Bi-Cl). Jako jedyny pierwiastek 15 grupy tworzy trwałe sole z kwasami tlenowymi, np. siarczan bizmutu(III), Bi2(SO4)3. Ponadto znane są sole bizmutu i kwasów beztlenowych (halogenki BiX3, siarczek bizmutu(III) Bi2S3). Wszystkie sole bizmutu łatwo ulegają hydrolizie do soli bizmutylowych.
Bizmutowodór (bizmutyna), BiH3, jest nietrwałym, trującym gazem (temp. wrz. ok. 20 °C) o właściwościach redukujących. Bizmut(III) tworzy też bezpośrednie połączenia z metalami, bizmutki typu M3Bi, np. bizmutek sodu Na3Bi i bizmutek magnezu Mg3Bi2.
Znanych jest wiele związków kompleksowych bizmutu, np. zawierających anion [BiCl4]−, [BiCl5]2−, [BiCl5]3−, [Bi2Cl7]−, [Bi(SO4)2]− i in. Z ligandami kleszczowymi tworzy chelaty, np. [Bi(O2C6H4)2]−. Halogenki bizmutu są kwasami Lewisa i z donorami elektronów tworzą kompleksy typu Et2O→BiCl3.
Na stopniu utlenienia V bizmut wykazuje właściwości kwasowe i tworzy nietrwałe sole – bizmutany typu MBiO3 o silnych właściwościach utleniających (np. bizmutan potasowy, KBiO3).
- Związki bizmutoorganiczne
Podobnie jak pozostałe pierwiastki grupy 15, bizmut(III) tworzy połączenia z resztami organicznymi typu R3Bi oraz R3BiZ2 (R – reszta organiczna, Z – anion nieorganiczny), np. (CH3)3Bi, Ph3Bi, Ph3BiF2 lub Ph3Bi(OH)2.
IzotopyEdytuj
Bizmut ma 35 izotopów z przedziału mas 184–218. Żaden z nich nie jest trwały. W 2003 roku we francuskim Institut d’Astrophysique Spatiale w Orsay wyznaczono dokładnie półokres rozpadu najtrwalszego izotopu bizmutu (209Bi), który wynosi ok. 1,9×1019 lat (tj. ponad miliard razy więcej niż szacowany wiek Wszechświata)[10], wcześniej szacowanego na 1018[11] lat. Ta śladowa radioaktywność nie stanowi żadnego zagrożenia biologicznego, ma jednak znaczenie naukowe, gdyż potwierdziła wcześniejsze obliczenia teoretyczne wskazujące na niestabilność wszystkich izotopów bizmutu. W naturalnym bizmucie występują też śladowe ilości radioizotopów, np. 210Bi (ok. 50 ppm składu izotopowego).
Bizmut-210Edytuj
Emituje promieniowanie beta o energii 1,162 MeV, przekształcając się w 210Po. Często występuje w równowadze promieniotwórczej ze swoim prekursorem, 210Pb. Jest wysoce radiotoksyczny. Narząd krytyczny stanowią nerki, a dopuszczalne skażenie zostało ustalone na 1,5 kBq.
ZastosowanieEdytuj
Bizmut jest znany od XV wieku. Głównymi producentami są Chiny, Wietnam i Meksyk. W XXI w. jego cena wzrosła od ok. 6 $/kg w 2000 r. do ok. 30 $/kg w 2007 r.
- Dodatek do stopów niskotopliwych (np. stop Wooda), w Niemczech także do produkcji stopów, z których odlewano czcionki drukarskie.
- Niektóre jego kompleksy karbonylkowe znalazły zastosowanie jako katalizatory metatezy węglowodorów.
- Ochra bizmutowa (Bi2O3) o barwie różowo-brązowej jest czasami stosowana jako barwnik w przemyśle kosmetycznym.
- Wykorzystuje się go do produkcji tworzyw sztucznych, farb. Tlenek bizmutu jest stosowany jako żółty pigment[8].
- Stosuje się (np. w postaci zawiesiny) jako środek kontrastowy przy wykonywaniu zdjęć rentgenowskich (np. chlorek bizmutylu).
- Związki bizmutu wykazują właściwości antybakteryjne i są lub były stosowane jako leki (np. chlorek bizmutylu, zasadowy azotan bizmutawy, zasadowy węglan bizmutawy, zasadowy salicylan bizmutawy, koloidalny cytrynian bizmutawy), jodek bizmutawo-chininowy lub środki antyseptyczne (np. dermatol, kseroform).
- Katalizator w procesie polimeryzacji.
- Włókno w bezpiecznikach elektrycznych.
- Zastępuje ołów w procesach przemysłowych[12].
ZnaczenieEdytuj
Znaczenie biologiczne – brak lub nieznane[13][8]. Występuje w kościach i krwi (ok. 0,2 ppm). Jego sole i tlenki są nietoksyczne, mimo że jest metalem ciężkim. Sole bizmutu stosowane są w leczeniu wrzodów żołądka spowodowanych zakażeniem Helicobacter pylori[14]. Niewiele wiadomo o toksyczności bizmutu[12][15]. Nie wykazano upośledzenia i odstępstw od normy w rozwoju szczurów, którym przez 28 dni podawano bizmut w dawkach 0, 40, 200,1000 mg na kg masy ciała, dla obu płci; ustalono, iż LD50 > 2000 mg/kg masy ciała (vide: dawka śmiertelna)[15].
UwagiEdytuj
- ↑ Liczba w nawiasie oznacza niepewność ostatniego podanego miejsca po przecinku.
PrzypisyEdytuj
- ↑ a b c CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4–51, ISBN 978-1-4200-9084-0 .
- ↑ Bizmut (nr 264008) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych (ze względu na zmianę sposobu wywołania karty charakterystyki, aby pobrać kartę dla obszaru USA, na stronie produktu należy zmienić lokalizację na "United States" i ponownie pobrać kartę). [dostęp 2011-10-02].
- ↑ Cucka, P.,, Barrett, C. S.,. The crystal structure of Bi and of solid solutions of Pb, Sn, Sb and Te in Bi. „Acta Cryst.”. 15 (9), s. 865–872, 1962. DOI: 10.1107/S0365110X62002297 (ang.).
- ↑ Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number (ang.). Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights, IUPAC, 2013-09-24. [dostęp 2013-12-02].
- ↑ Bizmut (CID: 5359367) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
- ↑ a b Andrew Ede , The Chemical Element: A Historical Perspective, Greenwood Publishing Group, 2006, ISBN 978-0-313-33304-0 [dostęp 2019-05-05] (ang.).
- ↑ Bismuth – Definition. Merriam-Webster Dictionary. [dostęp 2010-08-22].
- ↑ a b c Bismuth – Element information, properties and uses | Periodic Table, www.rsc.org [dostęp 2018-06-13] (ang.).
- ↑ William Tiller: The Science of Crystallization: Microscopic Interfacial Phenomena. Cambridge University Press, 1991, s. 2. ISBN 0-521-38827-9.
- ↑ de Marcillac P., Coron N., Dambier G., Leblanc J., Moalic JP. Experimental detection of alpha-particles from the radioactive decay of natural bismuth. „Nature”. 6934 (422), s. 876–878, kwiecień 2003. DOI: 10.1038/nature01541. PMID: 12712201.
- ↑ Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982, s. 30. ISBN 83-11-06723-6. (pol.)
- ↑ a b Yuri Sano i inni, A 13-week toxicity study of bismuth in rats by intratracheal intermittent administration, „Journal of Occupational Health”, 47 (3), 2005, s. 242–248, ISSN 1341-9145, PMID: 15953846 [dostęp 2018-06-13] .
- ↑ Bizmut, ukladodpornosciowy.pl [dostęp 2017-09-12] .
- ↑ Łukasz Szczygieł. Medyczne zastosowanie związków bizmutu. „Gazeta Farmaceutyczna”. 4/2009. s. 36–38. [dostęp 2017-09-12].
- ↑ a b Yuri Sano i inni, Oral toxicity of bismuth in rat: single and 28-day repeated administration studies, „Journal of Occupational Health”, 47 (4), 2005, s. 293–298, ISSN 1341-9145, PMID: 16096353 [dostęp 2018-06-13] .
BibliografiaEdytuj
- Mały słownik chemiczny. Jerzy Chodkowski (red.). Wyd. V. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1976.
- Encyklopedia techniki CHEMIA. Warszawa: WNT, 1965.
- Adam Bielański: Chemia ogólna i nieorganiczna. Warszawa: PWN, 1981, s. 414, 427, 439. ISBN 83-01-02626-X.
- Philip John Durrant, Bryl Durrant: Zarys współczesnej chemii nieorganicznej. Warszawa: PWN, 1965, s. 875–881.