Bizmut

	Bizmut
	Bizmut
	ołów ← bizmut → polon
	Wygląd
	różowoszary
bizmut naturalny	Syntetyczny kryształ bizmutu o dużej czystości (opalizacja powierzchni jest spowodowana obecnością cienkiej warstwy tlenku na powierzchni metalu)
	; 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) u
Stan skupienia	stały
Gęstość	9790 kg/m³
Temperatura topnienia	271,406 °C
Temperatura wrzenia	1564 °C
Numer CAS	7440-69-9
PubChem	5359367
Właściwości atomowe
Promień; • atomowy; • walencyjny	; 160 (obl. 143) pm; 146 pm
Konfiguracja elektronowa	[Xe]4f145d106s26p3
Zapełnienie powłok	2, 8, 18, 32, 18, 5; (wizualizacja powłok)
Elektroujemność; • w skali Paulinga; • w skali Allreda	; 2,02; 1,67
Potencjały jonizacyjne	I 703 kJ/mol; II 1610 kJ/mol; III 2466 kJ/mol
Właściwości fizyczne
Ciepło parowania	104,8 kJ/mol
Ciepło topnienia	11,3 kJ/mol
Ciśnienie pary nasyconej	6,27×10–4 Pa (600 K)
Konduktywność	0,867×106 S/m
Ciepło właściwe	122 J/(kg·K)
Przewodność cieplna	7,87 W/(m·K)
Układ krystalograficzny	trygonalny
Twardość; • w skali Mohsa	; 2,25
Prędkość dźwięku	1790 m/s (293,15 K)
Objętość molowa	21,31×10–6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy
Niebezpieczeństwa
	Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2011-10-02]
	Globalnie zharmonizowany system; klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
	Na podstawie podanej karty charakterystyki
Uwaga
Zwroty H	H228
Zwroty P	P210
	Europejskie oznakowanie substancji
	oznakowanie ma znaczenie wyłącznie historyczne
	Substancja nie jest klasyfikowana jako; niebezpieczna według europejskich kryteriów; (na podstawie podanej karty charakterystyki).
	NFPA 704
Na podstawie; podanego źródła	3 0 3
	Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą; warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
	Multimedia w Wikimedia Commons
	Hasło w Wikisłowniku

Bizmut (Bi, łac. bisemutum, bismuthum lub bismutum) – pierwiastek chemiczny, metal bloku p układu okresowego.

Syntetyczne kryształy czystego bizmutu. Obok sześcian (1 cm³) wykonany z bizmutu o czystości 99,99%

Kryształ lejkowaty bizmutu

Nazwa pochodzi od zlatynizowanego^[5] niemieckiego słowa Wismut^[6], pochodzącego od określenia weisse Masse, tj. biała masa^[5].

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)^[7]. 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^[8].

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)^[9], wcześniej szacowanego na 10¹⁸^[10] 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^[7].
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^[11].

ZnaczenieEdytuj

Znaczenie biologiczne – brak lub nieznane^[12]^[7]. 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^[13]. Niewiele wiadomo o toksyczności bizmutu^[11]^[14]. 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)^[14].

UwagiEdytuj

↑ Liczba w nawiasie oznacza niepewność ostatniego podanego miejsca po przecinku.

PrzypisyEdytuj

↑ ^a ^b ^c CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R.D.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. [dostęp 2011-10-02]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
↑ 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].
↑ ^a ^b AndrewA. Ede AndrewA., 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 YuriY. Sano YuriY. 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 YuriY. Sano YuriY. 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.

[zapis-4] Liczba w nawiasie oznacza niepewność ostatniego podanego miejsca po przecinku.

[CRC-1] CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R.D.R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4–51, ISBN 978-1-4200-9084-0 .

[Aldrich-US-2] Bizmut (nr 264008) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-02]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)

[Cucka1962-3] 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.).

[AW4-5] 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].

[:3-6] AndrewA. Ede AndrewA., The Chemical Element: A Historical Perspective, Greenwood Publishing Group, 2006, ISBN 978-0-313-33304-0 [dostęp 2019-05-05] (ang.).

[7] Bismuth – Definition. Merriam-Webster Dictionary. [dostęp 2010-08-22].

[:0-8] Bismuth – Element information, properties and uses | Periodic Table, www.rsc.org [dostęp 2018-06-13] (ang.).

[9] William Tiller: The Science of Crystallization: Microscopic Interfacial Phenomena. Cambridge University Press, 1991, s. 2. ISBN 0-521-38827-9.

[10] 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.

[11] Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982, s. 30. ISBN 83-11-06723-6. (pol.)

[:1-12] YuriY. Sano YuriY. 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] .

[13] Bizmut, ukladodpornosciowy.pl [dostęp 2017-09-12] .

[Szczygieł-14] Łukasz Szczygieł. Medyczne zastosowanie związków bizmutu. „Gazeta Farmaceutyczna”. 4/2009. s. 36–38. [dostęp 2017-09-12].

[:2-15] YuriY. Sano YuriY. 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] .

[a]

[4]

[1]

[3]

[2]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]