;

Висмут

Ви́смут (лат. Bismuthum, Bi; читается «висмут», до середины 20 века произносили «бисмут») — химический элемент VA группы периодической системы Менделеева, шестого периода; атомный номер 83, атомная масса 208, 9804. Серебристо-серый металл с розоватым оттенком. Висмут был введен в химическую номенклатуру в 1819 году шведским химиком Й. Берцелиусом. Происхождение названия элемента объяснения не имеет.
Природный висмут состоит из одного нуклида209Bi. Конфигурация внешнего электронного слоя 6s2p3. Висмут образует соединения в степенях окисления +3, +5, –3 (валентности III и V) и очень редко +1 и +2. Радиус нейтрального атома висмута 0, 182 нм, радиус ионов Bi3+ — 0, 110-0, 131 нм, Bi5+ — 0, 090 нм, Bi3- — 0, 213 нм. Энергии последовательной ионизации атома висмута 7, 289; 16, 74; 25, 57; 45, 3; 56 эВ; сродство к электрону 0, 7 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность висмута 1, 9. Природный изотоп 209Bi слабо радиоактивен.
Висмут известен с 15 века, но его долго принимали за разновидность олова, свинца или сурьмы. В 1529 году немецкий ученый Г. Агрикола дал первые сведения о металлическом висмуте, его добыче и переработке. Химическую индивидуальность висмута первым установил в 1739 году И. Потт. Содержание висмута в земной коре очень мало и составляет всего 9·10-7% (71-е место среди всех элементов). В природе иногда встречается в свободном виде. Важнейшие минералы: висмутин, или висмутовый блеск, Bi2S3 (81, 3% Bi), козалит Pb2Bi2S5 (42% Bi), бисмит Bi2O3 (89, 7% Bi) и некоторые другие. Висмут — редкий рассеянный элемент, его собственные минералы очень редки.
Редактировать

Физические и химические свойства

При обычном давлении существует только одна ромбоэдрическая модификация висмута (параметры решетки с периодом а=0, 4746 нм и углом =57, 23о). Температура плавления 271, 4 °C (висмут — один из самых легкоплавких металлов), температура кипения 1564 °C, плотность 9, 80 кг/дм3. При плавлении висмут уменьшается в объеме (как лед), т. е. твердый висмут легче жидкого. При высоких давлениях существуют другие модификации металлического висмута. Висмут хрупок, легко растирается в порошок. Висмут — самый сильный диамагнетик среди металлов.
В сухом воздухе висмут не окисляется, во влажной атмосфере постепенно покрывается пленкой оксидов. При нагревании выше 1000 °С сгорает с образованием основного оксида Bi2O3. При окислении хлором суспензии Bi2O3 в среде водного раствора КОН при температуре около 100 °C образуется Bi2O5. Кроме того, известны оксиды висмута составов Bi2O, Bi6O7 и Bi8O11. При сплавлении висмута и серы образуется сульфид состава Bi2S3, обладающий полупроводниковыми и термоэлектрическими свойствами. При сплавлении висмута с селеном или теллуром образуются, соответственно, селенид или теллурид висмута.
Известны галогениды висмута состава BiX3, пентафторид BiF5, а также оксигалогениды составов BiOX (X = Cl, Br, I). При действии кислот на сплав висмута с магнием образуется висмутин BiH3. При взаимодействии висмута с металлами образуются висмутиды, например, висмутид натрия Na3Bi, висмутид магния Mg3Bi. При понижении рН растворов солей висмута (III) (нитрата, перхлората и др.) в осадок выпадают различные гидроксосоли, например, Bi(OH)2NO3. Ранее считалось, что они содержат ион BiO+– (висмутил-ион), однако установлено, что такие гидроксосоли содержат октаэдрические катионы [Bi6(OH)12]6+, [Bi6O4(OH)4]6+ и [Bi6(OH)12]6+. Растворимые соли висмута ядовиты.
Источником висмута служат свинцовые, оловянные и другие руды, где он содержится как примесь. При промышленном получении висмута сначала из свинцовых и медных руд (содержание висмута в которых обычно составляет десятые и даже сотые доли процента) готовят концентрат. Концентраты перерабатывают гидрометаллургическим путем, иногда их подвергают металлотермической обработке (с использованием в качестве восстановителей кальция или магния). На заключительной стадии очистки висмута применяют экстракцию, различные химические и электрохимические методы. В России первые килограммы металлического висмута получил в 1918 К.А. Ненадкевич, разработавший технологию его выплавки.
Основное применение висмута — его использование в качестве компонента легкоплавких сплавов. Висмут входит, например, в известный Сплав Вуда, температура плавления которого ниже температуры кипения воды, во многие другие сплавы, используемые, например, при изготовлении легкоплавких предохранителей. Сплавы висмута и марганца характеризуются ферромагнитными свойствами и поэтому идут на изготовление мощных постоянных магнитов. Соединения висмута, особенно Bi2O3, применяют в стекловарении и керамике, в фармацевтической промышленности, в качестве катализаторов.
Редактировать

Дополнительная литература

  • Металлургия висмута. Алма-Ата.1973.
  • Федоров П. И. Химия и технология малых металлов. Висмут и кадмий. М., 1986.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика