Какво е бисмут, неговите свойства, съединения, подготовка и употреба

Какво е бисмут? Удивителен метал с необичайна форма и външен вид, използван от алхимиците в много експерименти през Средновековието. Тя се нарича tectum argenti, което се превежда като „сребърно производство“, защото хората наистина вярват, че този метал е наполовина съставен от него. Използван е в много сфери и дори е добавен към сплавите, от които са направени студени оръжия - така че мечовете придобиват специален блясък и красота. Какъв е този елемент и какви функции има?

Да бъдеш в природата

Говорейки за това какво е бисмут, трябва да се отбележи, че в земната кора този елемент се съдържа в количество от 2x10-5% от теглото, а в морската вода - 2x10−5 mg / l.

Той също е в руди. В тези минерали бисмутът се съдържа както под формата на собствени минерали, така и под формата на примеси в сулфатни соли и сулфиди на други метали.

Около 90% от бисмута се добива чрез извличането му от медни, калаени и оловно-цинкови руди, които се преработват, както и от концентрати. Те съдържат стотни, а понякога дори десети от процента от това вещество.

Бисмутовите руди са изключително редки в природата. Те имат висока концентрация на веществото - от 1% и повече. Съставът на тези руди включва естествен бисмут (образуван в хидротермални вени), бисмутин (прост сулфид), тетрадимит, косалит, бисмит, бисмут, вититинит, айкинит и галеновизмут.

депозит

Бисмутът е метал, който се натрупва във високи концентрации, като правило, в скали (пегматити), в средно- и високотемпературни хидротермични и в контактно-метасоматични отлагания.

Както бе споменато по-горе, обикновено образува сложни руди с други елементи. Те също се различават главно по типа минерализация. В боливийската провинция, например, често срещани са сулфидно-каситеритни отлагания, от които се добива този метал. В Забайкалия - кварц-волфрам.

Хидротермалните находища са особено разпространени в Русия и в чужбина. В Централна Азия и Италия - медно-бисмут. В Германия, САЩ и Канада - пет елемента. В такива находища, нативният бисмут се свързва с арсениди от сребро, кобалт и никел, както и с уран.

Но най-големият депозит на този метал е в Перу, в град Серо де Паско. Бисмутът се добива там в големи количества, като се извлича при преработката на оловни концентрати.

Процес на получаване

Продължавайки темата за това какво е бисмут, си струва да се каже как точно се извлича.

Производството на този метал се основава на преработката на руда, както и на оловни и медни концентрати чрез методи, използвани в областта на пиро / хидрометалургията.

Има и друг начин, но той се използва само в случай на получаване на бисмут от сулфидни съединения. Процесът включва преработка на медни концентрати, придружени от топене на валежи с железен скрап и флюс.

По правило се получава процесът на получаване на бисмут по формулата: Bi ₂ S ₃ + 3Fe à 2Bi + 3FeS.

В случай, че се използват окислени руди, металът се редуцира от въглерод под слой от флюс. Това се случва в температурен диапазон от 900 до 1000 ° С. Въглеродът между другото може да бъде заменен с натриев сулфит. Използвайки този кристален хидрат, можете да възстановите бисмутния оксид при по-ниска температура (800 ° С).

За да се получи сулфид от този метал се използва сода или натриев хидроксид. В тези случаи температурата се настройва съответно на 950 и 500-600 градуса.

Специфика на процеса

Отделно, трябва да се каже за извличането на бисмут от груб олово. Този процес е специфичен, тъй като включва освобождаването на метал с калций или магнезий. В същото време висмутът, притежаващ появата на съединение CaMg ₂ Bi ₂ , се натрупва в горните слоеве.

Как металът се пречиства допълнително от магнезий или калций? Чрез топене под алкален слой с добавяне на окислител NaNO ₃ . След това полученото вещество се подлага на електролиза за получаване на утайка (отпадъчни вещества). Този продукт се разтопява до груб бисмут.

Важно е да се посочи, че хидрометалургичният метод за получаване на този елемент се характеризира с по-високи икономически показатели и съответната чистота на получената субстанция. Този метод се основава на разтваряне на съдържащи бисмут руди, сплави и междинни продукти. За целта се използват солна и азотна киселини.

Разтварянето е последвано от извличане на получената течност. За да приложите този процес, използвайте сярна киселина или разтвори на натриев хлорид. Това е последният етап, след това бисмутът се отстранява и пречиства чрез екстракция.

Между другото, все още съществуват методи за двустепенна дестилация, топене на зони и хидрометалургично рафиниране. Те се използват за получаване на най-чистия бисмут.

Метални модификации

Какво е бисмут? Визуално това е сребристо-бял метал, преливащ в различни нюанси. Чистият бисмут е предимно розов. Метал, в който доминира друг цвят, е алотропна модификация.

Те, между другото, много. Модификациите се дължат на високо налягане. Ако бисмутът се подложи на температура от + 25 ° С и налягане 2,57 ГПа, кристалната решетка на това вещество ще претърпи полиморфна трансформация. Нейната форма ще престане да бъде ромбоедрична и да стане моноклинна.

Също така, промените в решетката се получават при други налягания (5 GPa, 4.31 GPa и 2.72 GPa). И ако го доведете до ниво от 7.74 GPA, тогава той ще придобие изцяло кубична форма. Тетрагоналната решетка става при налягане от 2.3–5.2 GPa.

Физични свойства

Бисмутът е химически елемент, който е наистина уникален. Само няколко вещества, когато се разтопят, има увеличаване на плътността и това се отнася за тях. Когато бисмутът влезе в течното състояние от твърдото състояние, този индикатор се променя от 9,8 g / cm ³ до 10,07 g / cm ³ .

С увеличаване на температурата, специфичните електрическо съпротивление това вещество. При нормални условия (+17.5 ° C) този индикатор е 1.2 µOhm · m. При топене съпротивлението намалява. При температура 269 ° С, когато бисмутът е все още в твърдо състояние, той е равен на 2.67 µOhm · m. А когато се покачи до 272 ° C, индикаторът незабавно пада до 1.27 ома-м.

Ако сравним бисмут с други метали, то по свойствата си живакът ще бъде най-близо до него. И двете имат ниска топлопроводимост от 7.87 W / (m · K) при 300 K.

Магнитни свойства

Разбира се, когато говорим за свойствата на бисмута, трябва да се отбележи, че това е най-диамагнитният метал на всички съществуващи. Нейната магнитна възприемчивост е 1.34 · 10 ^-9 при 293 К. И това качество, в присъствието на бисмут, може да се види с просто око. Ако окачите метален образец на нишка и донесете магнит към него, той значително ще се отклони от него.

Най-важните съединения

Те също си заслужават внимание. Съединения на бисмутова маса. Но най-характерните за него са тези, които притежават окислително състояние +3 и +5. Ето няколко примера:

• Оксид бисмут (II) BiO. Прилича на сиво-черни кристали. Веществото се окислява при температура от 180 ° С в условия на висока влажност. Той реагира със солна киселина, може да бъде редуцирана от въглероден оксид и водород.
• Оксид бисмут (III) Bi ₂ O ₃ . Това е жълт кристал с тетрагонална или моноклинна форма. До 1750 ° С са в твърдо състояние. Той е силно разтворен в хидроксиди, амоняк, ацетон и във вода, но е добър в киселини. Оксидът се получава, като правило, чрез нагряване на бисмут в кислород.
• Бисмутов (III) хидроксид Bi (OH) ₃ . Прилича на аморфен бял прах. Той е силно разтворен във вода и алкали с висока концентрация, но е добър в амониев хлорид и глицерин.
• Бисмутен (III) Bi2S3 сулфид. Ромбоедрични кристали със сиво-черен цвят. Те имат изразени термоелектрични свойства. Напълно хидролизира във вода, но не може да се разтвори в минерални киселини, сулфиди и други течности. Подлежат на редукция с силиций, въглерод и водород.
• Оксид бисмут (V) Bi ₂ O ₅ . Прах тъмно кафяв. При нагряване се разлага в алкали и киселини се разтваря. Извлича се чрез окисление на бисмут в алкални разтвори с висока концентрация.

Бисмутов нитрат

Той е неорганично съединение с формулата Bi (NO3) ₃ . Това е смес от азотна киселина и бисмутова метална сол. Приличат на безцветни кристали като сол или захар. Те могат да бъдат разтворени във вода, в резултат на което бисмутовият нитрат образува кристален хидрат. Но в подкиселени разтвори това съединение е стабилно.

Интересно е, че кристалният хидрат на това вещество може да се стопи при температура от 75 ° С и в собствената си кристализационна вода.

Той има много химични свойства. Основният бисмутен нитрат, разтворен във вода, когато е сварен, е напълно хидролизиран. Настъпва солволиза. Веществото взаимодейства с течността и се разлага, за да образува нови съединения. Същото ще се случи, ако кристалният хидрат се съхранява във въздуха.

Трябва да се отбележи, че нитратът може да реагира със студена концентрирана солна киселина, алкали, флуориди и окислители (в резултат на това се образуват бисмутати).

Употреба на нитрати

Използвайте го в няколко области. В фармакологията основният бисмутов нитрат е широко разпространен като ефективен антисептичен препарат. Използва се при кожни заболявания, както и при заболявания на стомашно-чревния тракт.

В състава на кремовете от лунички, избелващи средства за лицето, светли цветове на косата и осветлители се въвежда повече нитрати.

В допълнение към горното, пигментът се добавя към испанското и перлено бяло.

Къде се използва метал?

Използването на бисмут днес е много често срещано явление. Този елемент се използва в различни области.

Бисмутът е ценен за разтопяемостта му. Използва се при производството на автоматични пожарогасители - прави предпазители за тях.

И все пак от нея се правят модели за леене на сложни части, тъй като бисмутът има подобрени леярски свойства и може да запълни най-малките детайли на матрицата. Те изливаха металографски профили, използвани в протези. Ето още няколко начина да го използвате:

• Бисмутът се добавя към калай, така че да не се разпада на прах при ниски температури. Атомите на този метал предполагат "циментиране" на неговата решетка.
• Постоянните магнити са изработени от манганово-бисмутова сплав.
• Бисмутът се добавя в количество от 0.01% към други сплави, което подобрява техните пластични свойства.
• Триоксидът на този метал се използва при производството на полимери като катализатор.
• С използването на бисмут-цезий-телур се произвеждат висококачествени материали, използвани при създаването на полупроводникови хладилници.
• Бисмут германат (сцинтилационен материал) се използва в ядрената физика, геологията и томографията.
• За получаване на полоний-210 е необходимо също да се добави това вещество.

Списъкът може да бъде продължен. Металът се използва като химикал източник на ток Материалът за обработка на трайни сплави се използва в ядрената енергетика и в производството на горивни клетки при производството на тетрафлуороводород. Сферите са многостранни. Това още веднъж потвърждава уникалността на разглежданото вещество.

Сфера на медицината

Вече беше казано по-горе, че бисмутът, или по-скоро неговият нитрат, се добавя активно към някои лекарствени препарати. Но това не е краят на приложението му в медицината.

Бисмутови соли - една от малкото активни вещества, които могат да унищожат бактерията Helicobacter Pylori, провокираща пептична язва. Той е инсталиран наскоро. Но вече бисмутът се добавя към много препарати. По-специално, неговият субнитрат, три-калиев дицитрат и ранитидин бисмут цитрат.

Доказано е също, че употребата на лекарства, съдържащи това вещество, намалява токсичния ефект на химиотерапията. И на базата на бисмутови съединения (трибромфенолат, субцитрат, карбонат, тартарат и др.) Са разработени много лекарствени препарати.

Между другото, бисмут оксохлоридът се използва активно като рентгеноконтрастен агент и като пълнител при производството на кръвоносни съдове.