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.
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.
Сплавы
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).
| 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.
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).