thumb|Syntetyczne kryształy czystego bizmutu. Obok sześcian (1 cm³) bizmutu o czystości 99,99% thumb|Kryształ lejkowaty bizmutu Bizmut (Bi, ) – pierwiastek chemiczny, metal bloku p układu okresowego.

Nazwa pochodzi od zlatynizowanego niemieckiego słowa (alternatywna pisownia: ; później i ), pochodzącego od określenia , „biała masa”. W polskim nazewnictwie XIX-wiecznym początkowo dominowała nazwa bismut. Zmianę na bizmut wprowadził Jędrzej Śniadecki w III wydaniu „Początków chemii” i ta wersja została ostatecznie przyjęta przez innych autorów.

Występowanie Jest pierwiastkiem bardzo rzadkim. Jego ilość w skorupie ziemskiej szacowana jest na od 8,5 (ok. 2 razy więcej niż złoto), przez 25, do 170–200 ppb, co daje mu 64 miejsce wśród wszystkich pierwiastków. Występuje w postaci kilku rud: bizmutynitu , bizmutytu , i ochry bizmutowej . W rudach niklu, kobaltu, srebra, cyny i uranu spotykany jest też bizmut rodzimy, w postaci metalicznej. Pozyskiwany jest zazwyczaj jako produkt uboczny podczas wytopu ołowiu i miedzi.

Otrzymywanie Wolny bizmut uzyskuje się przez redukcję jego związków: za pomocą węgla wobec węglanu sodu jako topnika za pomocą kwasu podfosforawego, .

Roczna światowa produkcja bizmutu i jego związków wynosi ok. 8000 ton. Głównymi producentami są Australia, Boliwia, Chiny, Japonia, Kanada, Meksyk, Peru i USA.

Właściwości Właściwości fizyczne Czysty bizmut jest kruchym, a zarazem miękkim metalem o dużej gęstości (9,80 g/cm³) i srebrnym połysku z różowymi refleksami. Przy powolnym zestalaniu tworzy duże, kruche kryształy. Jest słabym przewodnikiem prądu elektrycznego, zwłaszcza w formie stałej. Spośród wszystkich metali wykazuje najsilniejszy diamagnetyzm (podatność magnetyczna 16 m³/kg) i efekt Halla oraz ma najniższą po rtęci przewodność cieplną. Jako jedna z nielicznych substancji wykazuje inwersję rozszerzalności termicznej – w temperaturze topnienia gęstość bizmutu w stanie stałym jest mniejsza o 3,3% niż w stanie ciekłym (podobnie zachowuje się gal i antymon, a także woda przechodząc w lód). Ze względu na kruchość w temperaturze pokojowej, obróbkę plastyczną można przeprowadzać jedynie na gorąco, powyżej 225 °C.

Podobnie jak inne azotowce, w formie stałej tworzy kilka form alotropowych.

Właściwości chemiczne Bizmut jest najbardziej elektrododatni spośród naturalnie występujących azotowców, a jego tritlenek ma charakter zasadowy. Jest mało reaktywny – pod tym względem plasuje się między ołowiem a srebrem. W suchym powietrzu nie ulega utlenianiu. W formie ciekłej, do ok. 820 °C, przed utlenianiem chroni go cienka warstwa tlenku . Powyżej tej temperatury tlenek topi się i następuje szybkie utlenianie metalu. Jest palny, na powietrzu płonie niebieskim ogniem z wytworzeniem żółtego dymu zawierającego jego tlenki.

Podobnie jak arsen i antymon, roztwarza się w stężonym kwasie azotowym (jednak jako jedyny z tej grupy pierwiastków daje sól, azotan bizmutu(III) ) i gorącym stężonym kwasie siarkowym; reaguje z fluorowcami, przy czym w chlorze ulega zapłonowi. Nie reaguje natomiast z kwasem solnym.

Właściwości biologiczne Znaczenie biologiczne – brak lub nieznane. 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. Niewiele wiadomo o toksyczności bizmutu. Nie wykazano upośledzenia i odstępstw od normy w rozwoju szczurów, którym przez 28 dni podawano bizmut w dawkach do 1 g/kg masy ciała. LD50 wyniosło >2 g/kg masy ciała.

Izotopy 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 półokres rozpadu najtrwalszego izotopu bizmutu na ok. 1,9 lat (tj. ponad miliard razy więcej niż szacowany wiek Wszechświata), wcześniej szacowanego na 1018 lat. Ta śladowa radioaktywność nie stanowi 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. (ok. 50 ppm składu izotopowego).

Bizmut-210 Emituje promieniowanie beta o energii 1,162 MeV, przekształcając się w . Często występuje w równowadze promieniotwórczej ze swoim prekursorem, . Jest wysoce radiotoksyczny. Narząd krytyczny stanowią nerki, a dopuszczalne skażenie zostało ustalone na 1,5 kBq.

Zastosowanie Pierwsze doniesienia o bizmucie pochodzą z końca XIV w., kiedy to opisano jego otrzymywanie poprzez ogrzewanie z węglem drzewnym i zastosowanie jako podkład do lakierowania lub złocenia. Od przełomu XIV i XV wieku stosowany był jako dodatek stopowy do cyny. Zastosowania współczesne to: 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 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. 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 ), jodek bizmutawo-chininowy lub środki antyseptyczne (np. dermatol, kseroform). Katalizator w procesie polimeryzacji. Włókno w bezpiecznikach elektrycznych. Zastępuje ołów w procesach przemysłowych.

Związki W związkach bizmut jest zazwyczaj trójwartościowy (stopień utlenienia III). Tworzy , oraz szereg soli zasadowych zawierających ugrupowanie bizmutylowe (np. chlorek bizmutylu, ). Jako jedyny pierwiastek 15 grupy tworzy trwałe sole z kwasami tlenowymi, np. , . Ponadto znane są sole bizmutu i kwasów beztlenowych (halogenki , ). Wszystkie sole bizmutu łatwo ulegają hydrolizie do soli bizmutylowych.

Bizmutowodór (bizmutyna), , jest nietrwałym, trującym gazem (temp. wrz. ok. 20 °C) o właściwościach redukujących. Bizmut(III) tworzy też bezpośrednie połączenia z metalami, bizmutki typu , np. bizmutek sodu i bizmutek magnezu .

Znanych jest wiele związków kompleksowych bizmutu, np. zawierających anion , , , , i in. Z ligandami kleszczowymi tworzy chelaty, np. . Halogenki bizmutu są kwasami Lewisa i z donorami elektronów tworzą kompleksy typu .

Na stopniu utlenienia V bizmut wykazuje właściwości kwasowe i tworzy nietrwałe sole – typu o silnych właściwościach utleniających (np. , ).

Związki bizmutoorganiczne Podobnie jak pozostałe pierwiastki grupy 15, bizmut(III) tworzy połączenia z resztami organicznymi typu oraz (R – reszta organiczna, Z – anion nieorganiczny), np. , , lub .

Uwagi

Przypisy

Bibliografia

Kategoria:Pierwiastki radioaktywne