Для чего используется висмут металл

Обновлено: 01.07.2024

Висмут по признанию многих специалистов считается наиболее красивым металлом из-за своей цветной оболочки. Он обладает неординарной внешностью, из-за которой его крайне трудно перепутать с каким-либо другим металлом из-за наличия специальной радужной оболочки. Ранее этот металл специально добавляли в оружие, чтобы придать ему переливов. Стоит также отметить, что помимо крайне необычного внешнего вида висмут является невероятно востребованным в промышленности, науке и медицине.

В таблице Менделеева висмут – элемент Bi, занимает 83 позицию. Примечательно, что там это последний стабильный элемент, поскольку все последующие характеризуются наличием радиоактивности. Его внешний вид характеризуется серебристым окрасом с розоватым оттенком. При длительном воздействии влаги на поверхности висмута формируется оксидная пленка, из-за которой появляются радужные переливы. Именно по этой причине висмут крайне легко отличить от других металлов.

История открытия

Висмут использовался человечеством с давних времен, однако далеко не всегда люди осознавали, что это действительно висмут, путая его с разновидностями олова, свинца или сурьмы. Упоминание об использовании висмута имеется в работах Парацельса, Григория Агриколы и многих других. Первые европейские книги также были напечатаны благодаря использованию данного металла, поскольку он стал основой для отливания шрифтов.

Во многом название данного металла и характеризует тот факт, что его путали с другими металлами, поскольку при дословном переводе с арабского висмут – «подобный сурьме».

Где взять висмут

По своему нахождению в природе висмут относится к категории редкоземельных металлов. При этом согласно имеющимся расчетам на одну тонну земной коры приходится примерно 2 г висмута. Стоит также отметить, что в природе практически невозможно найти самородки данного металла, в большинстве случаев его можно найти либо в качестве примеси в рудах, либо в качестве компонента минералов. Чаще всего его обнаруживают вместе со свинцовой, медной, оловянной, цинковой и вольфрамовой рудой.

Поиски висмута стали особенно актуальны, когда выяснилось, что его изотоп характеризуется радиоактивностью, которая неопасна для человека. Другой знаменательный факт заключается в том, что период полураспада висмута на многие и многие порядки больше, чем возраст Вселенной.

На текущий момент в мире имеется крайне мало месторождений чистого висмута, практически вся добыча основывается на переработке руд других металлов, которые впоследствии проходят различные обработки, чтобы выделить данный металл. Основными поставщиками сырья на рынок являются Россия, ФРГ и Монголия. В год добывается примерно 6 тысяч тонн висмута. Из-за этого особую ценность приобретает лом висмута.

Добыча и запасы висмута в стране

В земной коре содержание висмута составляет 1,710 -5 % по массе – это 71-я позиция по запасам среди всех химических элементов. По другим расчетам, в 1 т земной коры содержится 2 г Bi. Несмотря на небольшую распространенность, известно более 100 минералов этого химического элемента, из них наиболее востребованы следующие:

самородный (Bi 99,6%)
висмутин (81,3%)
бисмит (89,5%)
бисмутит (80%)
тетрадимит (59%)
козалит (59,27%).

Месторождения висмута находятся в Боливии, Австралии, Японии, Мексике, Германии, Перу, Монголии. Россия по запасам руд и поставкам сырья находится на 2 месте. Висмутовые руды обнаружены на Урале, Кавказе, в Забайкалье, Рудном Алтае, Приморье. Кроме того, химический элемент №83 содержится в таких рудах: золотоносных, цветных и радиоактивных металлов.

Ежегодно в мире добывается около 6 тыс. т висмута. Его главный потребитель – США.

Получение металла

Получают черновой висмут гидрометаллургическим и пирометаллургическим способами из собственных минералов и висмутсодержащих руд: оловянной, свинцово-цинковой, медной, вольфрамовой, висмут-мышьяковой и радиоактивных металлов. Чистый висмут получают другими способами: зейгерование, окислительное рафинирование, сплавление с серой, перекристаллизация в инертных газах.

Лидеры по производству Bi – Китай, Перу, Мексика, Австралия, Япония.

Сплавы

В висмутовых соединениях содержание Bi составляет 1-60%. Другие компоненты – свинец (Pb), цинк (Zn), кадмий (Cd), олово (Sn), изредка медь (Cu), сурьма (Sb). Для висмутовых сплавов характерна хрупкость, из-за чего затруднена ковка и прокатка. Зато они с успехом применяются для отливок деталей со сложной конфигурацией.

Самые известные сплавы:

Вуда: 50% Bi, 25 % Pb, 12,5 % Sn, 12,5 % Cd. Температура плавления 65 °C. Применяется в гальванопластике, точном литье, в датчиках пожарной сигнализации,
Розе: 25% Sn, 25% Pb, 50% Bi. Плавится при температуре 94 °C. Используется для пайки и в электрических предохранителях.
Липовица: 27% Pb, 13% Sn, 10% Cd, 50% Bi. Переходит в жидкое состояние при 70 °C. Применяется для пайки и изготовления тонких деталей.
Лихтенберга: 50% Bi; 30% Pb, 20% Sn; 20% Sn. Плавление при 94°C. Используется в литейном производстве.

Название сплава	Марка	Содержание висмута	Применение
Медный	АМФ	до 0,001%	Гальванические покрытия, изготовление анодов
Медно-никелевый	МН95-5	до 0,002%	Машиностроение
Медно-фосфористый	МФ9	до 0,005%	Металлургия
Никелевый	НХМ9	до 0,002%	Изготовление проволоки
Латунь литейная	ЛЦ37Мц2С2К	до 0,01%	Изготовление арматуры и антифрикционных деталей.

Висмут с минимальным процентом примесей, изготавливаемый в слитках и гранулах, маркируется Ви1 (2% примесей), Ви0 (0,02%). Используется в медицине, химической промышленности, научных целях, металлургии.

Свойства висмута

Bismuth – серебристо-белый металл, с розовым оттенком. Электронная формула атома висмута показывает о наличии 6 энергетических уровней, на которых располагаются электроны в таком порядке: 2, 8, 18, 32, 18, 5 – всего 83, что соответствует порядковому номеру в таблице Менделеева.

Кристаллическая решетка висмута ромбоэдрическая (с периодом 4,7457 А и углом 57° 14″13″), у кристаллов она прямоугольной, ступенчатой, спиральной формы.

В естественном состоянии Bismuth находится в виде стабильного изотопа Bi209.

Физико-химические свойства металла

Относительная атомная масса	208, 9804 а. е. м.
Плотность металла	9,79 г/см³ (уменьшается с увеличением температуры)
Теплопроводность (0°C)	0,08 Вт/(м·град) – самая низкая среди металлов
Уд. электрическое сопротивление (мкОм·м)	1,2, при 17,5 °C

На воздухе при комнатной температуре висмут химически инертен, во влажной среде окисляется, покрываясь оксидной пленкой. При температуре свыше 1000 °C Bi горит голубым пламенем и образует оксид Bi₂O₃.

Висмут расширяется на холоде при застывании. Это уникальное свойство, присущее еще только 2-м химическим элементам и воде. Другое интересное свойство связано с удельным сопротивлением: при увеличении температуры, оно растет, но в момент плавления резко уменьшается вдвое.

В таблице Менделеева Bismuth считается последним стабильным элементом, но ученые доказали, что он α-радиоактивен, с периодом полураспада 14,5 млрд лет.

Преимущества и недостатки

Будучи радиоактивным химическим элементом, висмут безвреден для человека. Все соединения и сплавы этого металла обладают низкой токсичностью.

К недостаткам относится редкость и более высокая цена, по сравнению с аналогичными металлами.

Сколько стоит висмут

Цены на висмут нестабильны и колеблются в зависимости от спроса и предложения. Кроме того, они напрямую связаны с производством свинца, так как Bi присутствует в свинецсодержащих концентратах. Самая низкая цена на мировом рынке зафиксирована в 1980 г. – 3,5 $/кг. В 1989 г. она возросла до рекордной отметки в 15 долл./кг. К концу 1995 г. 1 кг висмута чистотой 99,99% стоил 8,8 долл/кг.

На российском рынке в 2016 г. ВИ1 и ВИ2 стоили 900 тыс. руб. за 1 кг, ВИ0 – 950 тыс. руб, Bi металлический – 3200 руб., висмут оксид – 930000 руб.

Где применяется висмут

Висмутовый сплав использовался еще племенами Южной Америки, которые добавляли его в собственные клинки, чтобы добавить им блеска и переливов. На сегодняшний день область использования висмута достаточно велика и охватывает множество различных отраслей.

Металлургия

В первую очередь висмут используется в металлургии, где добавление его минимальных доз в сталь, чугун и алюминий существенно упрощает процесс последующей механической обработки. В промышленности он может использоваться также для создания моделей для форм литейного производства и при изготовлении жидкости для термометров.

Львиная доля Bismuth предназначается для металлургии. Несмотря на высокую температуру плавления висмута, его часто соединяют с другими металлами для получения легкоплавких сплавов. Все они плавятся в диапазоне от 41°C и не превышают 100 °C. Легкоплавкие сплавы нашли применение во всех отраслях промышленности.

Висмут используется в производстве автоматных сталей. При его содержании 0,003% облегчается обработка материала резанием на станках. Добавка в размере 0,01% делает сплав на основе алюминия более пластичным.

Применение висмута в медицине и фармакологии

В медицине используются легкоплавкие сплавы с висмутом для протезирования в травматологии и стоматологии. Как химический элемент Bi вводился в контрастное вещество для рентгеновского исследования (теперь используется сульфат бария).

Лекарственные препараты с данным химическим элементом обладают подсушивающим, обеззараживающим и слабительным свойствами. На основе Bi созданы препараты для лечения язвенной болезни, вызванной бактерией хеликобактер пилори, патологий ЖКТ. Препаратами с висмутовыми солями у птиц выводили нефтепродукты после аварии на нефтяной платформе в Мексиканском заливе. Соединения висмута используются в косметологии, дерматологии. Бисмоверолом и Пентабисмолом лечили сифилис.

Сложность применения висмута в фармакологии связана с необходимостью точнейшего дозирования, т. к. он может образовывать ядовитые для человека соединения.

Косметология

В декоративных косметических средствах часто используется оксид-хлорид висмута: пигмент, придающий лакам и теням для век перламутровый блеск. Однако это вещество обладает комедогенным свойством и может вызывать аллергические реакции.

Химическая промышленность

На основе висмута синтезируются другие элементы. Трехокись висмута – катализатор при производстве полимеров. Соединения с Bi добавляют в лакокрасочную продукцию.

Авиация, космос и машиностроение

Сплавы висмута используются в производстве двигателей и аккумуляторов. После бомбардировки висмута нейтронами образуется полоний-210, который служит источником энергии в космических кораблях.

Ядерная энергетика

В этой отрасли Bismuth нашел применение, благодаря легкоплавкости. Он используется в теплоносителях и в качестве охлаждающей компоненты в ядерных реакторах. Иногда в жидкий висмут помещают уран

В Китае разрабатываются свинцово-висмутовые реакторы малой мощности

Точное приборостроение

Благодаря уникальным свойствам, висмут используется в приборах для измерения магнитного поля, геологических изысканий, в компьютерной томографии.

Другие применения

Из сплавов с добавлением висмута изготавливается множество изделий практически во всех отраслях экономики:

смазки для вакуума и высоких температур, вместо органических материалов;
клапаны;
жидкостные термометры;
детали бронебойных снарядов;
дробь для патронов;
уплотнительные прокладки для сверхвысоковакуумных установок;
предохранители в электрических цепях высокой мощности;
ламповое производство;
живопись;
производство хрусталя.

Из кристаллов висмута, благодаря их причудливой форме и радужной раскраске, ювелиры изготавливают оригинальные украшения.

Биологическая роль

Влияние висмута на физиологию человека до конца не изучено. Известно, что ежесуточно он попадает в организм с водой, пищей и воздухом в количестве 4-20 мкг. Регулярная доза свыше 1-1,5 г приводит к отравлению организма.

Bismuth участвует в синтезе белка на клеточном уровне и других биологических процессах. Его токсичность для живого организма приближается к нулю, поэтому рассматриваемый химический элемент для человека опасности не представляет, если им не злоупотреблять.

В основном Bi локализуется в селезенке, печени, почках (0,4 мкг), костях (до 0,2 мкг), в меньшей степени – в головном мозге. Его присутствие отмечено в крови (

Ответы на вопросы пользователей

Ответим на несколько основных вопросов пользователей, касательно металла.

Висмут легкий или тяжелый металл

Металлы с атомной массой свыше 50 образуют группу тяжелых металлов. В эту компанию попадает Bismuth.

Висмут вреден или нет

Одно из уникальных свойств висмута – будучи тяжелым металлом, он, благодаря слабой растворимости в воде, не оказывает негативного воздействия на живые организмы, в отличие от своих «коллег». Висмут не является токсичным, не накапливается в организме, если поступает в допустимых количествах (до 20 мкг).

Ядовитые свойства проявляются лишь у легко растворимых в воде солей висмута – по своему действию они аналогичны солям ртути. При взаимодействии с некоторыми аптечными препаратами также могут образовываться ядовитые вещества. Длительный прием висмутсодержащих лекарств противопоказан при больных почках.

Отравление висмутом наблюдается редко. Его симптомы:

расстройства ЖКТ;
воспаление слизистой рта;
дерматиты;
нарушение сердечной деятельности;
потеря аппетита и сна.

Симптоматика неприятная, но избежать побочных эффектов можно, если принимать лекарства под наблюдением врача.

Висмут — красивый и редкий металл с интересными свойствами

Висмут — элемент таблицы Менделеева, простое вещество, металл. Обозначается Bi. Название происходит или от немецкого «белая масса», или от арабского «подобный сурьме». Висмут довольно долго считали одним из видов свинца, сурьмы или олова, и только в XVIII веке химики выяснили, что это самостоятельный элемент. Это настолько интересное и широко применяемое, хоть и редкое вещество, что рассказ мы разбили на две части. В первой пойдет речь о свойствах висмута и его влиянии на организм.

Большую часть висмута добывают как сопутствующий ингредиент при разработке полиметаллических руд. Содержание Bi в породах, как правило, составляет доли процента, поэтому требуется длительный процесс обогащения, выделения, рафинирования. За год во всем мире добывается примерно 6 тыс. тонн металла.

Свойства

Вещество серебристого цвета с розоватым отливом, с сильным металлическим блеском. В нормальных условиях и в сухом воздухе с кислородом не реагирует, на влажном воздухе покрывается оксидной пленкой разной толщины, которая, преломляя свет, создает эффект радужного сияния. Металл хрупкий — его можно истолочь в ступке, мягкий, тяжелый. Плавится при температуре +271 °С. При нагревании до +150 °С становится пластичным. Обладает редким свойством увеличивать объем при остывании (например, как вода и лед). Еще одно необычное для металлов качество — малая теплопроводность. Среди металлов висмут обладает самыми сильными диамагнитными свойствами.

В химических реакциях элемент проявляет валентности -3, и от +1 до +5, чаще всего — +3. При нагреве до +1000 °С горит с образованием оксида. Вступает в реакцию с озоном, серой, сернистым газом, с концентрированной серной кислотой, азотной кислотой, царской водкой, галогенами (фтором, йодом, бромом). С металлами образует висмутиды. Способен образовывать висмуторганические соединения. Не взаимодействует с разбавленной серной кислотой и с концентрированной соляной кислотой, со щелочами, с азотом, углеродом, кремнием. Почти не реагирует с водородом. В некоторой степени растворяет фарфор.

Висмут и человеческий организм

В тканях, костях, крови, в мозге и других органах, в пище содержится определенное, хотя и очень небольшое количество висмута. Роль этого элемента в биологии человека пока не изучена. Предполагается, что он участвует в белковом синтезе, во внутриклеточных процессах.

Висмут относится к тяжелым металлам, но для человека он токсичен незначительно. Дело в том, что большинство солей висмута нерастворимы в воде, поэтому не усваиваются в организме. Растворимые соли висмута очень ядовиты, но, к счастью, их очень мало. При приеме висмутосодержащих медицинских препаратов следует строго следовать инструкции, особенно в той части, с какой пищей их можно сочетать. Например, молочная кислота способна переводить соли висмута в растворимое состояние и вызвать тяжелое отравление.

Не рекомендуется длительный прием висмутосодержащих препаратов, особенно людям с заболеваниями почек. Передозировка висмута может вызвать бессонницу, потерю аппетита, воспаление десен, дерматит, ухудшение памяти, тошноту, рвоту, диарею, нарушение сердечной деятельности, токсический гепатит.

В следующей статье мы расскажем, как висмут применяется в медицине и в других сферах деятельности.

Висмут — металл с широким спектром применения

Продолжаем рассказ о висмуте. Из этой статьи вы узнаете о том, где применяется этот металл и какие интересные особенности ему присущи. В частности, является ли он радиоактивным, как его применяли орнитологи и какие болезни лечат с помощью висмутосодержащих препаратов.

Это интересно

До недавнего времени единственный природный изотоп висмута считался стабильным, но в 2003-м году была доказана его радиоактивность. Правда, период его полураспада в несколько десятков раз больше, чем возраст нашей Вселенной. Так что в плане радиоактивности природный висмут для человека совершенно безопасен.

Из-за нерастворимости соединений висмут считается экологически безопасным веществом. Более того, во время аварии нефтедобывающей платформы в Мексиканском заливе орнитологи кормили морских птиц препаратами висмута для вывода нефти, попавшей в их организм.

Сферы применения висмута

Основным потребителем висмута выступает металлургия. Сталь и алюминий, содержащие всего несколько сотых долей процента Bi, гораздо легче обрабатывать на станках. Сплавы висмута с кадмием, свинцом, цинком и другими металлами позволяют получить вещества с температурой плавления ниже 100 °С. Такие сплавы выплавляют для изготовления:

— плавких предохранителей, плавких клапанов;
— бессвинцовых и легкоплавких припоев;
— баббитов для подшипников;
— деталей на замену вредных для окружающей среды свинцовых, например, грузил для удочек, вентилей водопроводных систем, дроби для охотничьих патронов;
— колпаков для бронебойных снарядов;
— смазок и уплотнительных прокладок для работы в вакууме;
— термометрических жидкостей для термометров;
— теплоносителей для атомных реакторов;
— материала для фиксирования переломов в травматологии, для протезирования в стоматологии;
— материалов для моделирования в литейном производстве.

Особо чистый висмут идет на изготовление приборов для измерения магнитных полей, так как его сопротивление почти линейно изменяется в зависимости от величины магнитного поля.

Нельзя не упомянуть, что из красивых кристаллов чистого висмута делают изысканные ювелирные украшения.

Сплавы висмута с марганцем, хромом, индием или европием используются для производства высококачественных мощных и долговечных постоянных магнитов. Соединения висмута идут на получения магнитоэлектрических, высокотемпературных сегнетоэлектрических, термоэлектрических, сверхпроводящих материалов.
— Оксид Bi с небольшими добавками других металлов применяется для изготовления электрохимических топливных элементов, способных работать при 500-700 °К.
— Соединения с галлием, иодом, германием востребованы как детекторы ионизирующего излучения в приборах для компьютерной томографии, ядерной физики, геологии.
— Сплавы и соединения широко применяются для изготовления энергоемких, стабильных и надежных аккумуляторов. Например, в батареях для космических и военных аппаратов.
— Оксид и нитрат висмута — катализаторы в технологии производства полимеров на основе акрила; висмут в виде стружки — катализатор для изготовления окислителей для ракетного топлива.
— Используется для получения полония-210; в нефтепереработке; для производства пигментов, низкотемпературных эмалей для керамики; лака для ногтей.
— В медицине соединения висмута входят в состав препаратов, применяющихся для лечения ЖКТ, онкологических заболеваний; антисептиков, ранозаживляющих средств; контрастного вещества для рентгеноскопии. Висмутосодержащие препараты — один из немногих средств, эффективных против бактерии, вызывающей язвенную болезнь желудка.

Обратите внимание, что в нашем магазине вы можете по хорошим ценам купить как нитрат висмута, так и государственный стандартный образец состава раствора ионов «Висмут (III)».

ВИСМУТ — радиоактивный и безопасный

Висмут — металл серебристого, с розовым оттенком цвета. Известен причудливой формой кристаллов. Они имеют прямоугольную, ступенчатую, спиральную структуру.

Красоту кристаллам придает радужная оксидная пленка — ее цвет зависит от толщины.

Такие кристаллы легко вырастить дома, это будет жемчужина вашей коллекции кристаллов.

История

История открытия металла растянулась на века. Его долгое время путали с оловом, свинцом, сурьмой.

Впервые о висмуте, как об отдельном элементе сказал Агрикола, «отец минералогии». Почти три века спустя химик Потт это доказал, а Берцелиус присвоил металлу собственный символ (Bi) и дал место в химической номенклатуре элементов.

Д.И. Менделеев писал:

«Тяжелейший аналог азота и фосфора есть висмут… Во многих свойствах он напоминает сурьму и свинец».

Свойства

Висмут (Bismuthum) — элемент из 15 группы таблицы Менделеева, имеет номер 83. Это последний стабильный элемент; все следующие за ним радиоактивны.

Некоторые характеристики металла уникальны.

Металл относится к диамагнетикам, причем здесь ему нет равных.

У висмута несколько аллотропных модификаций. Их кристаллические структуры различаются.

Среди металлов Bismuthum имеет почти самую низкую теплопроводность.

Свойства атома
Название, символ, номер	Ви́смут (устар. Би́смут) / Bismuthum (Bi), 83
Атомная масса (молярная масса)	208,98040(1)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Электроны по оболочкам	2, 8, 18, 32, 18, 5
Радиус атома	170 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	146 пм
Радиус иона	(+5e) 74 (+3e) 96 пм
Электроотрицательность	2,02 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Bi←Bi3+ 0,23 В
Степени окисления	5, 3
Энергия ионизации (первый электрон)	702,9 (7,29) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	9,79 г/см³
Температура плавления	271,44 °C, 544,5 K
Температура кипения	1837 K
Уд. теплота плавления	11,30 кДж/моль
Уд. теплота испарения	172,0 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,0[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	21,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	ромбоэдрическая[3]
Параметры решётки	a=4,746; α=57,23 Å
Отношение c/a	—
Температура Дебая	120,00 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 7,9 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-69-9

Уникально свойство расширяться при застывании (такие свойства есть только у германия, галлия и воды).

Природный висмут состоит из одного изотопа. Раньше он считался стабильным. Сейчас доказано, что висмут альфа-радиоактивен.

Периоды полураспада изотопов висмута (их известно 34) различны. От короткоживущих (20 мин) до 2х1019 лет.

Интересно: племена инков в металл для оружия добавляли висмут. От этого сплавы переливались радугой (от оксидного слоя на поверхности металла).

Запасы и добыча

Обычное происхождение висмутовых руд — гидротермальные, пегматитовые, контактово-метасоматические.

Собственные минералы Bismuthum:

висмутовый блеск;
бисмит;
козалит.

Металл химически малоактивен, поэтому встречается в природе в самородном виде.

Добычу ведут из висмутовых руд (малая часть добычи). Основные объемы Bi извлекают из руд цветных и благородных металлов. К ним относятся:

свинцово-цинковые;
оловянные:
медные;
вольфрамовые;
золотоносные.

Страны, в которых есть месторождения висмутовых руд:

Китай;
Боливия;
Германия;
Россия;
Австралия.

Металл занимает 71 место по запасам в земной коре среди всех элементов.

Плюсы и минусы висмута

Большое преимущество висмутовых соединений и сплавов — низкая токсичность.

К недостаткам отнесем редкость и более высокую цену, чем аналоги металла.

Широко применяют висмутовые сплавы.

Самый известный из них сплав Вуда. В состав входят висмут, свинец, олово и кадмий. Применяют в качестве легкоплавких припоев (температура плавления сплава 68,5°С).

Интересно: один шутник делал чайные ложечки из сплава Вуда. Отличить от обычных их было невозможно. Но в горячем чае ложечка расплавлялась и стекала на дно чашки.

Сплав, марка	Количество добавок, микродобавок висмута
ЛЦ37Мц2С2К (литейная латунь)	До 0,01%
АМФ (медный)	До 0,001%
МН95-5 (медно-никелевый)	До 0,002%
МФ9 (медно-фосфористый)	До 0,005%
НХМ9 (никелевый)	До 0,002%
ПОС40 (оловянно-свинцовый припой)	До 0,2%

Применение

Bismuthum используют в:

металлургии;
точном машиностроении;
косметической промышленности;
фармации;
производстве хрусталя.

Бомбардируя висмут нейтронами, получают полоний-210.

Bi2Te3 применяют в термоэлектрических холодильниках.

Висмутовые соединения используются в медицине:

викаир;
викалин;
субсалицилат;
тартрат.

Лекарства на их основе оказывают мягкое слабительное, антисептическое, противовоспалительное действие.

Познавательно: после взрыва нефтяной платформы в Мексиканском заливе птицам давали висмутовые соли, чтобы вывести из организма нефтепродукты.

Китай осуществляет разработку свинцово-висмутовых реакторов малой мощности.

Купить уникальный металл

Цена висмута чистотой 99,9999% (марка ВИ0000) 15000 рублей за килограмм; марка Ви1 (чистота 98%) гораздо дешевле — 2100 рублей за килограмм (на 23.07.2020).

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Висмут – самый красивый из металлов

Этот металл не перепутаешь с другими: его поверхность подобна радужной оболочке, а кристаллы выглядят футуристически. Без висмута не обходятся промышленность, наука, медицина.

Что представляет собой

Висмут – элемент таблицы Менделеева №83. Международное обозначение – Bi (Bismuthum).

Его серебристый цвет дополняется розоватым оттенком, во влажном микроклимате на поверхности появляется оксидная пленка, создающая радужные переливы. По этим признакам висмут легко отличить от других металлов.

Он радиоактивен, но минимально. Данная характеристика не считается недостатком.

Как был открыт

История металла начинается со Средневековья:

Его упоминают лекари и алхимики Парацельс, Василий Валентин, Григорий Агрикола.
Использует при отливке шрифтов для печати первых европейских книг Иоганн Гутенберг.

Как металл висмут знали и раньше, но принимали за олово, свинец или сурьму. Недаром название связывают с арабским «подобный сурьме» и немецким «белая масса» (так его окрестили местные рудокопы).

Лишь к XVIII веку химики классифицировали висмут как самостоятельный элемент.

В России история открытия связана с именем Михаила Ломоносова. Ученый сделал первые описания металла.

Физико-химические характеристики

Для химика висмут – это простое вещество. В микроклимате с нормальными показателями химически инертен. Взаимодействие начинается при +990°С.

Металл легкоплавкий, при +150°С обретает пластичность. Однако хрупок, лишен тягучести, ковкости, легко измельчается до порошка.

Свойства атома
Название, символ, номер	Ви́смут (устар. Би́смут) / Bismuthum (Bi), 83
Атомная масса (молярная масса)	208,98040(1) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Электроны по оболочкам	2, 8, 18, 32, 18, 5
Радиус атома	170 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	146 пм
Радиус иона	(+5e) 74 (+3e) 96 пм
Электроотрицательность	2,02 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Bi←Bi3+ 0,23 В
Степени окисления	5, 3
Энергия ионизации (первый электрон)	702,9 (7,29) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	9,79 г/см³
Температура плавления	271,44 °C, 544,5 K
Температура кипения	1837 K
Уд. теплота плавления	11,30 кДж/моль
Уд. теплота испарения	172,0 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,0 Дж/(K·моль)
Молярный объём	21,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	ромбоэдрическая
Параметры решётки	α=57,23°, a=4,746 Å
Отношение c/a	–
Температура Дебая	120,00 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 7,9 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-69-9

Ряд характеристик металла отличает его от других:

На холоде, подобно воде, увеличивается в объеме.
Имеет малую теплопроводность.
Самый сильный диамагнетик среди металлов.

Не взаимодействует с кремнием, азотом, углеродом, разбавленной серной, концентрированной соляной кислотами, щелочами.

Металл в природе

Элемент относится к редкоземельным металлам.

Тонна земной коры содержит 2 г висмута.

В природе самородки большая редкость, чаще представлены другие виды:

Как примесь в рудах – свинцовых, вольфрамовых, медных, цинковых, оловянных.
Как компонент минералов – висмутина, козалита, бисмутина, бисмита, других.

В центре внимания оказался изотоп металла. До начала XXI века он считался стабильным, но позже обнаружилось, что висмут радиоактивен. Это не опасно.

Период полураспада висмута на порядки превышает возраст Вселенной (14,5 млрд. лет).

Места добычи

Месторождения чистого висмута единичны. 90% металла добывают при переработке руд других металлов. Это концентрат с десятыми, чаще сотыми долями процента висмута. Его извлекают из пегматитов и залежей гидротермального происхождения. Их запасы оцениваются миллионами тонн.

Мировой объем добычи висмута – около 6 тыс. тонн ежегодно.

Поставщики сырья на мировой рынок – Россия, ФРГ, Монголия, Перу, другие страны-добытчики.

Технология получения

Подобно другим редким элементам, содержание Bi в породах исчисляется долями процента. Поэтому первый пункт доставки руды – обогатительное предприятие. Здесь используются методы пиро- и гидрометаллургии.

Синтетический кристалл висмута и слиток объёмом 1 см3

Пирометаллургия

Процедура обогащения многоэтапна, определяется происхождением сырья:

Висмут из соединений, выделенных в процессе переработки медных концентратов, осаждают плавкой с ферроскрапом.
Из окисленных руд элемент восстанавливают под «покровом» легкоплавкого флюса. Для процедуры требуется углерод и 990°C.

Самый распространенный исходник получения висмута – черновой свинец. Висмут выделяют, воздействуя магнием либо кальцием. Затем эти элементы удаляют методами флотации, очистки, электролиза. Черновой висмут получают переплавкой массы.

Гидрометаллургия

Висмутосодержащее сырье растворяют кислотами.
Растворы выщелачивают электрохимически либо серной кислотой.
Элемент извлекают и очищают экстракцией.
Металл высокой чистоты получают методом рафинирования, зонной плавки, перегонки.

Способ признан рентабельным: для извлечения продукта пригодны концентраты с минимальным количеством висмута. Качество безупречно.

Где используется металл

Микродозы металла, добавленные в сталь, чугун, алюминий, облегчают механическую обработку. Данное свойство висмута оценила металлургия – главный потребитель металла.

Промышленность

Промышленным комплексом используются все формы вещества.

Металл

Это жидкость в термометрах, материал моделей для форм в литейном производстве.

Сплавы

Сплавы «висмут + металлы (кадмий, свинец, олово)» легкоплавки.

Их применение универсально:

предохранители;
вентили;
клапаны;
припои, смазки;
прокладки-уплотнители для агрегатов, работающих в вакууме;
детали подшипников.

Из них изготавливают колпаки бронебойных снарядов, теплоносители реакторов на АЭС.

Висмут + марганец, хром, индий либо европий ценят производители постоянных магнитов.

Монокристалл теллурида висмута

Соединения

Модификации висмута – основа материалов специального назначения (сверхпроводников, магнито-, термоэлектрических):

Материал электрохимических топливных узлов.
Детекторы ионоизлучения в приборах для нужд геологии, компьютерной томографии, ядерной физики.
Катализаторы в процессе производства акриловых полимеров.

Их используют переработчики нефти.

Оборонный комплекс

Преимущества металла подошли ВПК. Соединения висмута задействованы при производстве аккумуляторов для армии и космических аппаратов.

Не пропадает даже стружка – ее используют как ускоритель процесса изготовления компонентов ракетного топлива.

Медицина

Медициной востребованы соединения элемента как компонент препаратов:

Ими лечат ЖКТ, онкологию, обеззараживают и заживляют раны.
Вводят в контрастное вещество для рентгеноскопии.

Висмутосодержащие препараты убивают бактерию, вызывающую язву желудка.

Травматологами задействован как материал, фиксирующий участки с переломами. Стоматологами используется для протезирования.

Другие сферы

Материал повышенной чистоты предназначен ученым:

Из него сделаны приборы, измеряющие параметры магнитных полей.
Это исходник для синтеза других элементов.

Его добавляют, изготовляя пигменты, эмали для керамики, стекло, лак для ногтей, грузила удочек, дробь патронов для охоты.

Из кристаллов создают ювелирные украшения авангардного стиля.

Можно вырастить кристаллы дома и любоваться их причудливо-хаотичной структурой.

Значение для человека

Микродозы элемента присутствуют в организме (скелет, мягкие ткани, кровь, мозг). Резервы пополняются через пищу.

Он задействован в синтезе белка, процессах на уровне клетки. Как металл относится к «тяжелой» группе, но его соли нерастворимы в воде, поэтому не поглощаются организмом.

Влияние токсичности висмута на человека стремится к нулю.

Предостережение

Вещество экологически безопасно для всего живого.

Однако это радиоактивный металл, поэтому при приеме аптечных препаратов с ним нужна осторожность:

Некоторые пищевые продукты, взаимодействуя с лекарством, провоцируют образование в организме ядовитых соединений.
Длительный цикл приема противопоказан людям с заболеваниями почек.

Расстройство ЖКТ (тошнота, рвота, диарея).
Проблемы с сердцем.
Ухудшение памяти.
Утрата аппетита.
Бессонница.
Воспаление десен.
Дерматит.
Токсический гепатит.

Этого можно избежать, точно следуя инструкции, прилагаемой к препарату.

Несмотря на редкость в природе, цена металла доступна. Она не превышает нескольких десятков долларов за килограмм.

Читайте также: