bismuto - Bismuth


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Bismuto,   83 Bi
cristais de bismuto e cube.jpg 1cm3
Propriedades gerais
Pronúncia / B ɪ z m do ə q / ( BIZ -məth )
Aparência prata marrom brilhante
Peso atómico Padrão ( A r, padrão ) 208,980 40 (1)
Bismuto na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Sb

Bi

Mc
levarbismutopolônio
Número atómico ( Z ) 83
Grupo grupo 15 (grupo do nitrogênio)
Período período de 6
Quadra p-bloco
categoria de elemento   de metal de pós-transição
configuração eletrônica [ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 3
Elétrons por shell
2, 8, 18, 32, 18, 5
Propriedades físicas
Fase em  STP sólido
Ponto de fusão 544,7  K (271,5 ° C, 520,7 ° F)
Ponto de ebulição 1837 K (1564 ° C, 2847 ° F)
Densidade (perto  rt ) 9,78 g / cm 3
quando o líquido (no  pf ) 10,05 g / cm 3
Calor de fusão 11,30  kJ / mol
Calor da vaporização 179 kJ / mol
capacidade térmica molar 25,52 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K) 941 1041 1165 1325 1538 1835
Propriedades atômicas
estados de oxidação -3, -2, -1, 1, 2, 3 , 4, 5 (a levemente ácida óxido)
Eletro-negatividade escala Pauling: 2,02
energias de ionização
  • 1: 703 kJ / mol
  • 2: 1610 kJ / mol
  • 3: 2466 kJ / mol
  • ( Mais )
Raio atômico empírica: 156  pm
raio covalente 148 ± 04:00
Van der Waals raio 207 pm
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de bismuto
outras propriedades
Estrutura de cristal rhombohedral
estrutura cristalina romboédrica para bismuto
Velocidade do som haste fina 1790 m / s (a 20 ° C)
Expansão térmica 13,4? M / (m-K) (a 25 ° C)
Condutividade térmica 7,97 W / (mK)
Resistividade elétrica 1,29 μΩ · m (a 20 ° C)
ordenamento magnético diamagnetic
susceptibilidade magnética -280,1 · 10 -6  cm 3 / mol
Módulo de Young 32 GPa
módulo de cisalhamento 12 GPa
módulo de volume 31 GPa
coeficiente de Poisson 0,33
dureza de Mohs 2,25
dureza Brinell 70-95 MPa
Número CAS 7440-69-9
História
Descoberta Claude François Geoffroy (1753)
Principais isótopos de bismuto
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
207 Bi syn 31,55 y β + 207 Pb
208 Bi syn 3,68 x 10 5  y β + 208 Pb
209 Bi 100% 1,9 x 10 19  y α 205 Tl
210 Bi vestígio 5,012 d β - 210 Po
α 206 Tl
210m Bi syn 3,04 x 10 6  y ISTO 210 Bi
α 206 Tl
| referências

O bismuto é um elemento químico com símbolo  Bi e número atómico 83. É um pentavalente de metal de pós-transição e um dos grupo do nitrogênio com propriedades químicas que se assemelha seus homólogos mais leves arsénio e antimónio . Bismuto elementar pode ocorrer naturalmente, embora as suas sulfureto e óxido importante forma minérios comerciais. O elemento livre é 86% tão denso como o chumbo . É um metal frágil com uma cor branco prateado quando recém-produzida, mas a superfície de oxidação pode dar-lhe uma coloração rosa. O bismuto é marginalmente radioactivo , e o mais naturalmente diamagnético elemento, e tem um dos menores valores de condutividade térmica entre metais.

Bismuto foi considerado por muito tempo o elemento com maior massa atômica que é estável, mas em 2003 descobriu-se ser extremamente fracamente radioativa : o seu único isótopo primordial , bismuto-209 , decai via decaimento alfa com uma meia-vida de mais de um bilhão de vezes a estimativa de idade do universo . Por causa de sua meia-vida extremamente longa, bismuto ainda pode ser considerado estável para quase todos os fins.

De metal bismuto é conhecido desde os tempos antigos, embora tenha sido muitas vezes confundida com chumbo e estanho, que partilham algumas propriedades físicas. A etimologia é incerta, mas possivelmente vem do árabe ismid bi , ou seja, tendo as propriedades de antimônio ou as palavras alemãs Weisse Masse ou Wismuth ( "massa branca"), traduzido em meados do século XVI ao New Latina bisemutum .

Compostos de bismuto são responsáveis por cerca de metade da produção de bismuto. Eles são usados em cosméticos, pigmentos, e alguns produtos farmacêuticos, nomeadamente subsalicilato de bismuto , utilizado para tratar a diarreia. Propensão incomum de bismuto para expandir o congelamento é responsável por alguns dos seus usos, como na fundição do tipo de impressão. Bismuto tem invulgarmente baixa toxicidade para um metal pesado. Como a toxicidade de chumbo tornou-se mais evidente nos últimos anos, há uma crescente utilização de ligas de bismuto (actualmente cerca de um terço da produção de bismuto) como um substituto para o chumbo.

História

O nome de bismuto datas de todo década de 1660, e é de etimologia incerta. É um dos primeiros 10 metais para ter sido descoberto. Bismuth aparece na década de 1660, a partir obsoleto alemão bismuto , Wismut , Wissmuth (início do século 16); talvez relacionado ao alto alemão antigo hwiz ( "branco"). O New Latina bisemutum (devido a Georgius Agricola , que latinizado muitos mineira alemã e palavras técnicas) é do alemão Wismuth , talvez de weiße Masse , "massa branca". O elemento foi confundido em tempos precoces com estanho e chumbo, devido à sua semelhança com estes elementos. Bismuto é conhecido desde os tempos antigos, para que ninguém pessoa é creditado com sua descoberta. Agricola , em De Natura Fossilium (c. 1546) afirma que o bismuto é um metal distinta de uma família de metais incluindo estanho e chumbo. Isto foi baseado na observação dos metais e suas propriedades físicas. Mineiros na era da alquimia também deu bismuto o nome argenti tecto , ou "prata sendo feito," no sentido de prata ainda em processo de ser formado no interior da Terra.

Começando com Johann Heinrich Potts em 1738, Carl Wilhelm Scheele e Torbern Olof Bergman , a nitidez de chumbo e bismuto tornou-se clara, e Claude François Geoffroy demonstraram em 1753 que este metal é diferente de chumbo e de estanho. Bismuto também foi conhecida para os incas e usado (juntamente com o cobre e estanho habitual) em especial uma liga de bronze de facas.

Características

cristal de bismuto que ilustra os diversos tons de refracção iridescentes de sua superfície de óxido de
Artificialmente crescido cristal de bismuto que ilustra a estrutura de cristal stairstep, com de 1 cm 3 do cubo de metais bismuto

Características físicas

Bismuto é um metal frágil com uma tonalidade branco, prata-rosa, muitas vezes com um iridescente óxido de manchar mostrando muitas cores de amarelo para azul. A espiral, estrutura escalonada-escada de cristais de bismuto é o resultado de uma taxa de crescimento mais elevada em torno das arestas exteriores do que nas extremidades internas. As variações na espessura da camada de óxido que se forma sobre a superfície do cristal causar diferentes comprimentos de onda de luz para interferir após reflexão, exibindo, assim, um arco-íris de cores. Quando queimado em oxigénio , bismuto queima com um azul da chama e seus óxido amarelo formas fumos . A sua toxicidade é muito menor do que a de seus vizinhos na tabela periódica , como chumbo, antimônio , e polônio .

Nenhum outro metal é verificado para ser mais naturalmente diamagnético de bismuto. ( Superdiamagnetism é um fenómeno físico diferente.) De qualquer metal, que tem um dos menores valores de condutividade térmica (depois de manganês , e talvez neptúnio e plutónio ) e o maior coeficiente Municipal . Ele tem uma alta resistividade elétrica . Quando depositadas em camadas suficientemente finas sobre um substrato, o bismuto é um semicondutor , apesar de ser um metal de pós-transição .

amostra de bismuto demonstrando estrutura escada e propriedades iridescentes

Bismuto elementar é mais denso na fase líquida do que a sólido, uma característica que partilha com germânio , silício , gálio e água . Bismuto expande 3,32% em solidificação; portanto, foi há muito tempo um componente de baixo ponto de fusão de composição ligas , em que compensados pela contracção dos outros componentes de liga para formar quase isostáticas eutéticas de bismuto e chumbo ligas.

Embora virtualmente invisível na natureza, bismuto de alta pureza pode formar, coloridas distintas cristais funil . Ele é relativamente não tóxico e tem um ponto de fusão baixo logo acima 271 ° C, de modo que os cristais podem ser cultivadas utilizando um fogão doméstico, embora os cristais resultantes tende a ser de qualidade inferior do que os cristais cultivadas em laboratório.

Em condições ambientes de bismuto partes da mesma estrutura em camadas como as formas metálicas de arsénio e antimónio , cristalizando na estrutura romboédrica ( Pearson símbolo HR6, grupo espacial R 3 m n ° 166), que é muitas vezes classificados em sistemas de cristal trigonal ou hexagonal. Quando comprimido, à temperatura ambiente, esta estrutura bi-I muda primeiro para o monoclínica Bi-II a 2,55 GPa, em seguida, para o tetragonal Bi-III em 2,7 GPa, e, finalmente, para a cúbica de corpo centrado Bi-IV a 7,7 GPa. As transições correspondentes podem ser monitorizadas através de alterações na condutividade eléctrica; eles são bastante reprodutíveis e abrupta, e, portanto, são usados para a calibração de equipamento de alta pressão.

características químicas

O bismuto é estável tanto para o ar seco e húmido a temperaturas normais. Quando em brasa, que reage com água para fazer o óxido de bismuto (III).

2 Bi + 3 H 2 O → Bi 2 O 3 + 3H 2

Ela reage com o flúor a fazer bismuto fluoreto (V) a 500 ° C ou de bismuto (III) de fluoreto a temperaturas mais baixas (tipicamente de Bi derrete); com outros halogéneos , produz halogenetos única de bismuto (III). Os trihaletos são corrosivos e facilmente reagir com a humidade, formando oxi-halogenetos com a fórmula Biox.

2 Bi + 3 X 2 → 2 BIX 3 (X = F, Cl, Br, I)

Bismuto dissolve no concentrado ácido sulfúrico para fazer bismuto sulfato de (III) e dióxido de enxofre .

6 H 2 SO 4 + 2 Bi → 6 H 2 O + Bi 2 (SO 4 ) 3 + 3 SO 2

Ele reage com ácido nítrico para fazer bismuto nitrato de (III) .

Bi 6 + HNO 3 → 3 H 2 O + 3 NO 2 + Bi (NO 3 ) 3

Também se dissolve em ácido clorídrico , mas apenas com o oxigénio presente.

4 Bi + 3 O 2 + 12 HCl → 4 BiCl 3 + 6H 2 O

É usado como um transmetalating agente na síntese de complexos de metais alcalino-terrosos:

3 Ba + 2 biPh 3 → 3 Baph 2 + 2 Bi

isótopos

A única primordial isótopo de bismuto, de bismuto-209 , foi tradicionalmente considerado como o mais pesado isótopo estável, mas muito tempo tinha sido suspeito de ser instável em termos teóricos. Este foi finalmente demonstrado em 2003, quando pesquisadores do Instituto de Astrofísica Spatiale em Orsay , França, mediram a emissão alfa meia-vida de 209
Bi
para ser 1,9 × 10 19 de  anos , mais de um bilhão de vezes mais do que a corrente estimada idade do universo . Devido à sua meia-vida extraordinariamente longa, para todas as aplicações médicas e industriais presentemente conhecidas, o bismuto pode ser tratada como se fosse estável e não radioactivo. A radioactividade é de interesse académico porque o bismuto é um dos poucos elementos cuja radioactividade era suspeito e teoricamente previsto, antes de ser detectado no laboratório. Bismuto tem o decaimento alfa meia-vida mais longa conhecida, embora telúrio-128 tem um decaimento beta duplo meia-vida de mais de 2,2 × 10 24  anos . Meia-vida extremamente longa de bismuto significa que menos de um bilionésimo de presente de bismuto na formação do planeta Terra teria deteriorado em tálio desde então.

Vários isótopos de bismuto com meias-vidas curtas ocorrer dentro das cadeias de desintegração radioactivos de actínio , rádio , e de tório , e mais foram sintetizados experimentalmente. Bismuto-213 também é encontrado na cadeia de decaimento de urânio-233 .

Comercialmente, o isótopo radioactivo de bismuto-213 pode ser produzido pelo bombardeamento de rádio com bremsstrahlung fotões a partir de um linac . Em 1997, um anticorpo conjugado com bismuto-213, que tem uma meia-vida de 45 minutos e decai com a emissão de uma partícula alfa, foi utilizado para tratar pacientes com leucemia. Este isótopo tem também sido tentado no tratamento do cancro, por exemplo, no programa de terapia alfa orientada (TAT).

Compostos químicos

Compostos trivalentes e pentavalentes formas de bismuto, os trivalentes sendo mais comum. Muitas das suas propriedades químicas são semelhantes aos de arsénio e antimónio , apesar de serem menos tóxicos do que os derivados de tais elementos mais leves.

Óxidos e sulfetos

A temperaturas elevadas, os vapores do metal combinam rapidamente com oxigénio, formando o trióxido de amarelo, Bi
2
ó
3
. Quando fundida, a temperaturas acima de 710 ° C, este óxido corrói qualquer óxido de metal, e até mesmo de platina. Por reacção com a base, forma-se duas séries deoxianiões:BiO -
2
, que é polimérica e forma cadeias lineares, eBiO 3-
3
. O anião emLi
3
BiO
3
é, na verdade, um anião octam�ica cúbico,Bi
8
S 24
24
, ao passo que o anião emNa
3
BiO
3
é tetramérica.

O óxido escuro vermelho bismuto (V), Bi
2
ó
5
, é instável e libertadora ó
2
gás após aquecimento. O compostoNaBiO3é um agente oxidante forte.

Sulfeto de bismuto, Bi
2
S
3
, ocorre naturalmente em minérios de bismuto. Também é produzido pela combinação de bismuto fundido e enxofre.

Oxicloreto de bismuto (BiOCI) estrutura (mineral bismoclite ). Átomos de bismuto mostrados como cinza, oxigénio vermelho, verde cloro.

O oxicloreto de bismuto (BiOCI, ver figura à direita) e oxynitrate bismuto (BiONO 3 ) estequiometricamente aparecer sais aniónicos como simples do bismuthyl (III) catião (BiO + ), que normalmente ocorre em compostos de bismuto aquosas. No entanto, no caso de BiOCI, as formas de cristal de sal em uma estrutura de placas alternadas de Bi, O, e átomos de cloro, com cada um oxigénio coordenação com quatro átomos de bismuto no plano adjacente. Este composto mineral é usado como um pigmento e cosméticos (ver abaixo).

Bismuthine e bismuthides

Ao contrário do isqueiro grupo do nitrogênio azoto, fósforo, arsénio e, mas semelhante ao antimónio , bismuto não formar um estável hidreto . Hidreto de bismuto, bismuthine ( BIH
3
), é umaendotérmicacomposto que se decompõe espontaneamente à temperatura ambiente. Ela só é estável abaixo de -60 ° C. Bismuthidessãointermetálicoscompostos entre bismuto e outros metais.

Em 2014, os investigadores descobriram que bismuthide de sódio pode existir como uma forma de matéria chamado um “tridimensional topológica Dirac semi-metal” (3DTDS) que possuem 3D fermiones Dirac em grandes quantidades. É uma contrapartida natural, tridimensional para grafeno com semelhante a mobilidade de elétrons e velocidade. Grafeno e isoladores topológicos (tais como aqueles em 3DTDS) são ambos os materiais cristalinos que são electricamente isolantes dentro, mas que efectuam sobre a superfície, o que lhes permite funcionar como transistores e outros dispositivos electrónicos. Enquanto bismuthide de sódio ( Na
3
Bi
) é demasiado instável para ser usado em dispositivos sem embalagem, pode demonstrar as potenciais aplicações de sistemas 3DTDS, que oferecem distintas vantagens de eficiência e de fabricação mais grafeno planar emsemicondutoresespintrónicaaplicações.

halogenetos

Os halogenetos de bismuto em estados de oxidação baixos têm sido mostrados para adoptar estruturas invulgares. O que foi originalmente pensado para ser cloreto de bismuto (I), BiCl, acaba por ser um composto complexo que consiste em Bi 5+
9
catiões e BiCl 2-
5
e Bi
2
Cl 2-
8
aniões. O Bi 5+
9
catião tem um tricapped distorcida trigonal prismática geometria molecular, e é também encontrada no Bi
10
Hf
3
Cl
18
, o qual é preparado por redução de uma mistura dehnio (IV) cloretoebismuto cloretode bismuto elementar, que possui a estrutura[Bi +
] [Bi 5+
9
] [HFCL 2-
6
]
3
. Outros catiões de bismuto poliatómicos são também conhecidos, tal como Bi 2+
8
, encontrado emBi
8
(AlCl
4
)
2
. Bismuto também forma um brometo de baixa valência, com a mesma estrutura como "BiCl". Há umaverdadeiramonoiodide, BII, que contém cadeias deBi
4
I
4
unidades. BII decompõe após aquecimento à triiodide, BII
3
, e de bismuto elementar. Um monobrometo da mesma estrutura também existe. Em estado de oxidação três, formas de bismuto trialogenetos com todos os halogéneos:Bif
3
,BiCl
3
,BIBR
3
, ebii
3
. Todos estes, excetoBIF
3
sãohidrolisadospela água.

De bismuto (III), cloreto reage com cloreto de hidrogénio em éter solução para produzir o ácido HBiCl
4
.

O estado de oxidação +5 é menos freqüentemente encontrado. Um tal composto é Bif
5
, um poderoso oxidante e agente de fluoração. É também um forte aceitador de flúor, reagindo comtetrafluoreto de xénonpara formar oXef +
3
catião:

BIF
5
+Xef
4
Xef +
3
Bif -
6

espécies aquosas

Em aquoso solução, a Bi 3+
ião é solvatada para formar a água de iões bi (H
2
O) 3+
8
em condições fortemente ácidas. A pH existir> 0 espécies polinucleares, a mais importante das quais acredita-se ser o complexo octaédrico [Bi
6
ó
4
(OH)
4
] 6+
.

Ocorrência e produção

Bismite mineral

Na crosta terrestre, bismuto é de cerca de duas vezes mais abundante como o ouro . Os mais importantes minérios de bismuto são bismutinite e bismite . Bismuto nativo é conhecido da Austrália, Bolívia e China.

De acordo com o United States Geological Survey , a produção mundial de mineração de bismuto em 2014 foi 13.600 toneladas, com as principais contribuições da China (7.600 toneladas), Vietnã (4.950 toneladas) e do México (948 toneladas). A produção da refinaria em 2010 foi de 16.000 toneladas, das quais a China produziu 13.000, México 850 e Bélgica 800 toneladas. A diferença reflecte estado de bismuto como um subproduto da extracção de outros metais tais como chumbo, cobre, estanho, molibdénio e tungsténio. Mundial de bismuto produção das refinarias é uma estatística mais completa e confiável.

Bismuto viaja em barras de chumbo em bruto (o qual pode conter até 10% de bismuto) através de várias fases de refinação, até que seja removido pelo processo de Kroll-Betterton que separa as impurezas como escória, ou o electrolítica processo Betts . Bismuto irá se comportar de forma semelhante com outro dos seus principais metais, cobre. O metal de bismuto em bruto a partir de ambos os processos contém ainda quantidades consideráveis de outros metais, acima de tudo chumbo. Ao fazer reagir a mistura fundida com cloro gasoso os metais são convertidos nos seus cloretos de bismuto, enquanto mantém-se inalterada. As impurezas também podem ser removidas por vários outros métodos, por exemplo, com fluxos e tratamentos que produzem de alta pureza de bismuto metálico (mais de 99% Bi).

Preço

produção da mina mundo e médias anuais de preço de bismuto (New York, não ajustados pela inflação).

O preço para o metal de bismuto puro tem sido relativamente estável durante a maior parte do século 20, excepto para um pico na década de 1970. Bismuth sempre foi produzido principalmente como subproduto do refino de chumbo, e, portanto, o preço geralmente reflete o custo de recuperação eo equilíbrio entre produção e demanda.

A procura de bismuto era pequeno antes da Segunda Guerra Mundial e foi farmacêutica - compostos de bismuto foram usadas para tratar condições tais como distúrbios digestivos, infecções sexualmente transmitidas e queimaduras. Pequenas quantidades de metais bismuto foram consumidas em ligas fusíveis para extintores de incêndio e sistemas de fio fusível . Durante a Segunda Guerra Mundial bismuto foi considerado um material estratégico , usado para soldas, ligas fusíveis, medicamentos e pesquisa atômica. Para estabilizar o mercado, os produtores definir o preço em US $ 1,25 por libra (2,75 $ / kg) durante a guerra e em US $ 2,25 por libra (4,96 $ / kg) de 1950 até 1964.

No início de 1970, o preço subiu rapidamente como resultado do aumento da procura de bismuto como aditivo metalúrgico de alumínio, ferro e aço. Isto foi seguido por um declínio devido ao aumento da produção mundial, o consumo estabilizado, e as recessões de 1980 e 1981-1982. Em 1984, o preço começou a subir como o consumo aumentou em todo o mundo, especialmente nos Estados Unidos e no Japão. No início de 1990, a investigação começou na avaliação de bismuto como um substituto não tóxico para o chumbo em esmaltes cerâmicos, chumbadas de pesca, equipamentos de processamento de alimentos, livre de usinagem latão para aplicações de canalização, graxas lubrificantes, e disparou para a caça de aves aquáticas . O crescimento nestas áreas permaneceu lento durante o meio da década de 1990, apesar do apoio de substituição do chumbo pelo Governo dos EUA, mas intensificou-se por volta de 2005. Isto resultou em um aumento rápido e contínuo no preço.

Reciclando

Mais bismuto é produzido como um subproduto de outros processos de metal de extracção, incluindo a de fundição de chumbo, e também de tungsténio e de cobre. A sua sustentabilidade depende de aumento da reciclagem, o que é problemático.

Acreditava-se que o bismuto pode ser praticamente reciclado das juntas soldadas em equipamentos eletrônicos. eficiências recentes na aplicação de solda em electrónica significa que não é substancialmente menor solda depositado, e, assim, menos de reciclar. Enquanto recuperar a prata de solda de prata de suporte pode permanecer económica, recuperar bismuto é substancialmente menos.

Em seguida na viabilidade de reciclagem seria catalisadores consideráveis ​​com um teor de bismuto, tais como justo fosfomolibdato de bismuto., Bismuto utilizados na galvanização, e como um aditivo metalúrgico livre de usinagem.

Bismuto em utilizações em que se encontra disperso mais amplamente incluem certos medicamentos estômago ( subsalicilato de bismuto ), tintas ( vanadato de bismuto ), perolizados cosméticos ( O oxicloreto de bismuto ), e balas contendo bismuto. A reciclagem de bismuto a partir destas utilizações é impraticável.

aplicações

Bismuto tem algumas aplicações comerciais, e as aplicações que utilizam geralmente requerem pequenas quantidades relativas de outras matérias-primas. Nos Estados Unidos, por exemplo, 884 toneladas de bismuto foram consumidos em 2010, dos quais 63% foram em produtos químicos (incluindo produtos farmacêuticos, pigmentos e cosméticos); 26% em aditivos metalúrgicos para fundição e galvanização; 7% em ligas de bismuto, soldas e munições; e 4% em pesquisa e outros usos.

Alguns fabricantes usam bismuto como um substituto em equipamento para sistemas de água potável, tais como válvulas para atender "sem chumbo" mandatos nos EUA (começou em 2014). Esta é uma aplicação bastante grande, uma vez que cobre toda a construção de edifício residencial e comercial.

No início de 1990, os pesquisadores começaram a avaliar bismuto como um substituto não tóxico para o chumbo em várias aplicações.

Medicamentos

Bismuto é um ingrediente em alguns produtos farmacêuticos, embora o uso de algumas dessas substâncias está em declínio.

Cosméticos e pigmentos

Oxicloreto de bismuto (BiOCI) é por vezes utilizado em cosméticos, como um pigmento na pintura de sombras, sprays de cabelo e esmaltes. Este composto é encontrado como o bismoclite mineral e na forma de cristal contém camadas de átomos (ver figura acima) que refractam a luz cromaticamente, resultando em um iridescente aparência semelhante ao nácar da pérola. Foi usado como um cosmético no antigo Egito e em muitos lugares desde então. Bismuto branco (também "branco Espanhola") pode referir-se tanto oxicloreto de bismuto ou oxynitrate bismuto (BiONO 3 ), quando usado como um pigmento branco. Vanadato de bismuto é usado como pigmento de tinta não-reactivo estável à luz (particularmente para tintas para artistas), muitas vezes, como um substituto para os pigmentos mais tóxicos sulfureto de cádmio e amarelo-alaranjado amarelo. A variedade mais comum em tintas para pintura artística é um amarelo-limão, visualmente indistinguível da sua alternativa contendo cádmio.

Metais e ligas

O bismuto é usado em ligas de metais com outros metais como o ferro, para criar ligas para entrar em sistemas de aspersão automático de incêndios. Ele também foi usado para fazer bronze bismuto que foi usado na Idade do Bronze.

substituição do chumbo

A diferença de densidade entre chumbo (11,32 g / cm 3 ) e de bismuto (9,78 g / cm 3 ) é suficientemente pequeno para que muitos balística e aplicações de ponderação, de bismuto pode substituir o chumbo . Por exemplo, ele pode substituir vantagem quando um material denso em ralos de pesca . Ele tem sido usado como um substituto para o chumbo contido tiro , balas e menos-letal motim arma munição. Holanda, Dinamarca, Inglaterra, País de Gales, os EUA e muitos outros países já proíbem o uso do chumbo para a caça de aves de zonas húmidas, como muitos pássaros são propensas a envenenamento por chumbo devido à ingestão errada de chumbo (em vez de pequenas pedras e grit) para ajudar a digestão, ou mesmo proibir o uso de chumbo em toda a caça, como na Holanda. Bismuto-estanho liga de tiro é uma alternativa que fornece desempenho balístico semelhante ao chumbo. (Outra alternativa menos dispendiosa mas também mais baixo desempenho é tiro "de aço", que na verdade é de ferro macio.) A falta de de bismuto maleabilidade , no entanto, torná-lo impróprio para uso na expansão balas de caça.

Bismuto, como elemento denso de elevado peso atómico, é usado em impregnado de bismuto escudos de látex para proteger de raios-X em exames médicos, tais como TCs , na maior parte, uma vez que é considerado não-tóxico.

A União Europeia de Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS) para a redução do chumbo ampliou o uso de bismuto em eletrônica como um componente de soldas de baixo ponto de fusão, como um substituto para soldas de estanho-chumbo tradicionais. Sua baixa toxicidade será especialmente importante para soldas para ser usado em equipamentos de processamento de alimentos e de água de cobre tubos, embora também possa ser usado em outras aplicações, incluindo aqueles na indústria automobilística, na UE, por exemplo.

Bismuto foi avaliado como um substituto para o chumbo contido livre de usinagem latões para canalização aplicações, embora não igualar o desempenho de aços com chumbo.

Outros usos de metais e ligas especiais

Muitos bismuto ligas têm baixos pontos de fusão e são encontrados em aplicações especiais, tais como soldas . Muitos extintores de incêndios automáticos, fusíveis eléctricos, e dispositivos de segurança em sistemas de detecção e de supressão de fogo conter a liga eutéctica In19.1-Cd5.3-Pb22.6-Sn8.3-Bi44.7 que funde a 47 ° C (117 ° F) esta é uma temperatura conveniente, uma vez que é improvável a superação das condições de vida normais. Ligas de baixo ponto de fusão, tais como a liga de Bi-Cd-Pb-Sn, que funde a 70 ° C, também são utilizadas nas indústrias automóvel e da aviação. Antes de deformação de uma peça de metal de parede fina, que é preenchido com uma massa fundida ou coberto com uma fina camada da liga para reduzir a possibilidade de ruptura. Em seguida, a liga é removido por submersão da parte em água a ferver.

O bismuto é usado para fazer aços usinagem sem- e ligas de alumínio livre de maquinagem para propriedades de maquinagem de precisão. Tem efeito semelhante para levar e melhora a quebra de cavacos durante a maquinagem. O encolhimento em solidificação em chumbo e a expansão de bismuto compensar uns aos outros e, por conseguinte, chumbo e bismuto são muitas vezes utilizados em quantidades similares. Do mesmo modo, as ligas contendo as peças comparáveis de bismuto e chumbo exibem uma mudança muito pequena (da ordem de 0,01%) depois da fusão, a solidificação ou envelhecimento. Essas ligas são utilizadas na fundição de alta precisão, por exemplo, em odontologia, para criar modelos e moldes. Bismuto também é usado como um agente de liga na produção de ferros maleáveis e como um termopar material.

Bismuto também é usado em ligas de alumínio-silício, a fim de refinar a morfologia de silício. No entanto, é indicado um efeito de envenenamento no modificação de estrôncio (Sr). Algumas ligas de bismuto, tais como Bi35-Pb37-Sn25, são combinados com materiais não-aderentes, tais como mica , vidro e esmaltes porque facilmente molhar-los permitindo fazer juntas para outras partes. A adição de bismuto de césio aumenta o rendimento quântico de cátodos de césio. Sinterização de pós de bismuto e de manganês a 300 ° C produz um íman permanente e magnetostritivo material, que é usado em geradores de ultra-sons e receptores que trabalham na gama de 10-100 kHz e em dispositivos de memória magnéticos.

Outras utilizações como compostos

vanadato de bismuto, um pigmento amarelo
  • Bismuto está incluído no BSCCO (bismuto óxido de cobre estrôncio de cálcio), que é um grupo de compostos supercondutores semelhantes descobertos em 1988 que exibem as maiores temperaturas de transição supercondutora.
  • Subnitrato de bismuto é um componente de esmaltes que produz uma iridescência e é usado como um pigmento na tinta.
  • Telureto de bismuto é um semicondutor e uma excelente termoeléctrico material. Bi 2 Te 3 diodos são usados em frigoríficos móveis, CPU coolers, e como detectores em infravermelhos espectrofotômetros.
  • Óxido de bismuto , na sua forma de delta, é um electrólito sólido para o oxigénio. Esta forma normalmente divide-se abaixo de um limiar de alta temperatura, mas podem ser electrodepositados bem abaixo desta temperatura numa solução altamente alcalina.
  • Vanadato de bismuto é um pigmento amarelo opaco usado por empresas de óleo, acrílico e tinta aquarela alguns dos artistas, principalmente como um substituto para os amarelos de sulfeto de cádmio mais tóxicos no amarelo-esverdeado (limão) a gama amarelo-alaranjado tonificado. Ele executa praticamente idêntica para os pigmentos de cádmio, como em termos de resistência à degradação da exposição à radiação UV, opacidade, poder de tingimento, e falta de reactividade quando misturado com outros pigmentos. A variedade mais comumente usado por fabricantes de pintura dos artistas é de limão na cor. Além de ser um substituto para vários amarelos de cádmio, que também serve como um substituto visuais não-tóxico para os pigmentos de cromato as antigas de zinco, chumbo e estrôncio. Se um pigmento verde e sulfato de bário (para uma maior transparência) são adicionados também pode servir como um substituto para o cromato de bário, que possui um molde mais esverdeada do que os outros. Em comparação com cromatos de chumbo, não manchar devido a sulfureto de hidrogénio no ar (um processo acelerado de exposição à radiação UV) e possui uma cor particularmente brilhante do que eles, especialmente o limão, que é o mais translúcido, sem brilho, e mais rápido para escurecer devido à maior percentagem de sulfato de chumbo necessária para produzir esse tom. Ele também é usado, em uma base limitada devido ao seu custo, como um pigmento de tintas veículo.
  • Um catalisador para a fabricação de fibras acrílicas.
  • Como um electrocatalisador na conversão de CO 2 a CO.
  • Ingrediente em lubrificantes graxas .
  • Em crepitação microstars ( ovos de dragão ) em pirotecnia , como o óxido , subcarbonato ou subnitrato.

Toxicologia e ecotoxicologia

Veja também bismuthia , uma condição dermatológica rara que resulta do uso prolongado de bismuto.

A literatura científica indica que alguns dos compostos de bismuto são menos tóxicos para os seres humanos através da ingestão, em comparação com outros metais pesados ​​(chumbo, arsénico, antimónio, etc), presumivelmente devido à relativamente baixa solubilidade dos sais de bismuto. Sua meia-vida biológica para a retenção de todo o corpo é relatado para ser 5 dias, mas ele pode permanecer no rim durante anos em pessoas tratadas com compostos de bismuto.

Envenenamento por bismuto pode ocorrer e tem acordo com alguns relatos sido comum em tempos relativamente recentes. Tal como acontece com o chumbo, o envenenamento de bismuto pode resultar na formação de um depósito preta na gengiva , conhecida como uma linha de bismuto . Envenenamento pode ser tratado com dimercaprol ; no entanto, evidência de benefício não é clara.

impactos ambientais de bismuto que não são bem conhecidos; pode ser menos propensos a bioacumulação do que alguns outros metais pesados, e esta é uma área de pesquisa ativa.

biorremediação

Os fungos Oreades Marasmius pode ser utilizado para a reparação biológica de bismuto em solos poluídos.

Veja também

Referências

Bibliografia

Este artigo incorpora o texto de uma publicação agora em domínio público : Brown, RD, Jr. "Média Anual Bismuth preço", USGS (1998)

links externos