Висмут металл где используется

Главная › Металлы

23.07.2020

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.

Висмут металл где используется

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 металл где используется

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

Атомная масса
(молярная масса)

Электронная конфигурация

Электроны по оболочкам

Радиус атома

Химические свойства
Ковалентный радиус

Радиус иона

Электроотрицательность

Электродный потенциал

Степени окисления

Энергия ионизации
(первый электрон)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

Температура плавления

Температура кипения

Уд. теплота плавления

Уд. теплота испарения

Молярная теплоёмкость

Молярный объём

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

Параметры решётки

Отношение c/a

Температура Дебая

Прочие характеристики
Теплопроводность

Номер CAS

Ви́смут (устар. Би́смут) / Bismuthum (Bi), 83
208,98040(1)[1] а. е. м. (г/моль)
[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
2, 8, 18, 32, 18, 5
170 пм
146 пм
(+5e) 74 (+3e) 96 пм
2,02 (шкала Полинга)
Bi←Bi3+ 0,23 В
5, 3
 702,9 (7,29) кДж/моль (эВ)
9,79 г/см³
271,44 °C, 544,5 K
1837 K
11,30 кДж/моль
172,0 кДж/моль
26,0[2] Дж/(K·моль)
21,3 см³/моль
ромбоэдрическая[3]
a=4,746; α=57,23 Å
120,00 K
(300 K) 7,9 Вт/(м·К)
7440-69-9

Рекомендуем:  ПАЛЛАДИЙ — звездный металл, брат платины

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.

Висмут металл где используетсяСинтетический кристалл висмута и слиток объёмом 1 см3.

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%

Рекомендуем:  ЗОЛОТО — дар или проклятие человечеству

Применение

Bismuthum используют в:

  • металлургии;
  • точном машиностроении;
  • косметической промышленности;
  • фармации;
  • производстве хрусталя.

Бомбардируя висмут нейтронами, получают полоний-210.

Висмут металл где используетсяМонокристалл теллурида висмута

Bi2Te3 применяют в термоэлектрических холодильниках.

Висмутовые соединения используются в медицине:

  • викаир;
  • викалин;
  • субсалицилат;
  • тартрат.

Висмут металл где используетсяСинтезированный кристалл висмута. Радужную окраску придаёт оксидная плёнка.

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).

Висмут — радиоактивный и безопасный Ссылка на основную публикацию Висмут металл где используется Висмут металл где используется

Висмут – самый красивый из металлов

Этот металл не перепутаешь с другими: его поверхность подобна радужной оболочке, а кристаллы выглядят футуристически. Без висмута не обходятся промышленность, наука, медицина.

Висмут металл где используется

Что представляет собой

Висмут – элемент таблицы Менделеева №83. Международное обозначение – Bi (Bismuthum).

Его серебристый цвет дополняется розоватым оттенком, во влажном микроклимате на поверхности появляется оксидная пленка, создающая радужные переливы. По этим признакам висмут легко отличить от других металлов.

Он радиоактивен, но минимально. Данная характеристика не считается недостатком.

Как был открыт

История металла начинается со Средневековья:

  • Его упоминают лекари и алхимики Парацельс, Василий Валентин, Григорий Агрикола.
  • Использует при отливке шрифтов для печати первых европейских книг Иоганн Гутенберг.

Как металл висмут знали и раньше, но принимали за олово, свинец или сурьму. Недаром название связывают с арабским «подобный сурьме» и немецким «белая масса» (так его окрестили местные рудокопы).

Висмут металл где используется

Лишь к XVIII веку химики классифицировали висмут как самостоятельный элемент.

В России история открытия связана с именем Михаила Ломоносова. Ученый сделал первые описания металла.

Физико-химические характеристики

Для химика висмут – это простое вещество. В микроклимате с нормальными показателями химически инертен. Взаимодействие начинается при +990°С.

Металл легкоплавкий, при +150°С обретает пластичность. Однако хрупок, лишен тягучести, ковкости, легко измельчается до порошка.

Свойства атома
Название, символ, номер

Атомная масса
(молярная масса)

Электронная конфигурация

Электроны по оболочкам

Радиус атома

Химические свойства
Ковалентный радиус

Радиус иона

Электроотрицательность

Электродный потенциал

Степени окисления

Энергия ионизации
(первый электрон)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

Температура плавления

Температура кипения

Уд. теплота плавления

Уд. теплота испарения

Молярная теплоёмкость

Молярный объём

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

Параметры решётки

Отношение c/a

Температура Дебая

Прочие характеристики
Теплопроводность

Номер CAS

Ви́смут (устар. Би́смут) / Bismuthum (Bi), 83
208,98040(1) а. е. м. (г/моль)
[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
2, 8, 18, 32, 18, 5
170 пм
146 пм
(+5e) 74 (+3e) 96 пм
2,02 (шкала Полинга)
Bi←Bi3+ 0,23 В
5, 3
 702,9 (7,29) кДж/моль (эВ)
9,79 г/см³
271,44 °C, 544,5 K
1837 K
11,30 кДж/моль
172,0 кДж/моль
26,0 Дж/(K·моль)
21,3 см³/моль
ромбоэдрическая
α=57,23°, a=4,746 Å
120,00 K
(300 K) 7,9 Вт/(м·К)
7440-69-9

Ряд характеристик металла отличает его от других:

  • На холоде, подобно воде, увеличивается в объеме.
  • Имеет малую теплопроводность.
  • Самый сильный диамагнетик среди металлов.
  • Не взаимодействует с кремнием, азотом, углеродом, разбавленной серной, концентрированной соляной кислотами, щелочами.
  • Висмут металл где используется
  • Элемент относится к редкоземельным металлам.

Тонна земной коры содержит 2 г висмута.

В природе самородки большая редкость, чаще представлены другие виды:

В центре внимания оказался изотоп металла. До начала XXI века он считался стабильным, но позже обнаружилось, что висмут радиоактивен. Это не опасно.

Период полураспада висмута на порядки превышает возраст Вселенной (14,5 млрд. лет).

Места добычи

Месторождения чистого висмута единичны. 90% металла добывают при переработке руд других металлов. Это концентрат с десятыми, чаще сотыми долями процента висмута. Его извлекают из пегматитов и залежей гидротермального происхождения. Их запасы оцениваются миллионами тонн.

Мировой объем добычи висмута – около 6 тыс. тонн ежегодно.

Поставщики сырья на мировой рынок – Россия, ФРГ, Монголия, Перу, другие страны-добытчики.

Технология получения

Подобно другим редким элементам, содержание Bi в породах исчисляется долями процента. Поэтому первый пункт доставки руды – обогатительное предприятие. Здесь используются методы пиро- и гидрометаллургии.

Читайте также:  Перечислите элементы щелочноземельных металлов

Висмут металл где используетсяСинтетический кристалл висмута и слиток объёмом 1 см3

Процедура обогащения многоэтапна, определяется происхождением сырья:

  • Висмут из соединений, выделенных в процессе переработки медных концентратов, осаждают плавкой с ферроскрапом.
  • Из окисленных руд элемент восстанавливают под «покровом» легкоплавкого флюса. Для процедуры требуется углерод и 990°C.

Самый распространенный исходник получения висмута – черновой свинец. Висмут выделяют, воздействуя магнием либо кальцием. Затем эти элементы удаляют методами флотации, очистки, электролиза. Черновой висмут получают переплавкой массы.

Гидрометаллургический способ:

  • Висмутосодержащее сырье растворяют кислотами.
  • Растворы выщелачивают электрохимически либо серной кислотой.
  • Элемент извлекают и очищают экстракцией.
  • Металл высокой чистоты получают методом рафинирования, зонной плавки, перегонки.

Способ признан рентабельным: для извлечения продукта пригодны концентраты с минимальным количеством висмута. Качество безупречно.

Микродозы металла, добавленные в сталь, чугун, алюминий, облегчают механическую обработку. Данное свойство висмута оценила металлургия – главный потребитель металла.

Висмут металл где используется

Промышленность

Промышленным комплексом используются все формы вещества.

Металл

Это жидкость в термометрах, материал моделей для форм в литейном производстве.

Сплавы

Сплавы «висмут + металлы (кадмий, свинец, олово)» легкоплавки.

Их применение универсально:

  • предохранители;
  • вентили;
  • клапаны;
  • припои, смазки;
  • прокладки-уплотнители для агрегатов, работающих в вакууме;
  • детали подшипников.

Из них изготавливают колпаки бронебойных снарядов, теплоносители реакторов на АЭС.

Висмут + марганец, хром, индий либо европий ценят производители постоянных магнитов.

Висмут металл где используетсяМонокристалл теллурида висмута

Соединения

Модификации висмута – основа материалов специального назначения (сверхпроводников, магнито-, термоэлектрических):

  • Материал электрохимических топливных узлов.
  • Детекторы ионоизлучения в приборах для нужд геологии, компьютерной томографии, ядерной физики.
  • Катализаторы в процессе производства акриловых полимеров.

Их используют переработчики нефти.

Оборонный комплекс

Преимущества металла подошли ВПК. Соединения висмута задействованы при производстве аккумуляторов для армии и космических аппаратов.

Не пропадает даже стружка – ее используют как ускоритель процесса изготовления компонентов ракетного топлива.

Медицина

Медициной востребованы соединения элемента как компонент препаратов:

  • Ими лечат ЖКТ, онкологию, обеззараживают и заживляют раны.
  • Вводят в контрастное вещество для рентгеноскопии.

Висмутосодержащие препараты убивают бактерию, вызывающую язву желудка.

Травматологами задействован как материал, фиксирующий участки с переломами. Стоматологами используется для протезирования.

Другие сферы

Материал повышенной чистоты предназначен ученым:

  • Из него сделаны приборы, измеряющие параметры магнитных полей.
  • Это исходник для синтеза других элементов.
  1. Его добавляют, изготовляя пигменты, эмали для керамики, стекло, лак для ногтей, грузила удочек, дробь патронов для охоты.
  2. Из кристаллов создают ювелирные украшения авангардного стиля.
  3. Можно вырастить кристаллы дома и любоваться их причудливо-хаотичной структурой.

Значение для человека

Микродозы элемента присутствуют в организме (скелет, мягкие ткани, кровь, мозг). Резервы пополняются через пищу.

Он задействован в синтезе белка, процессах на уровне клетки. Как металл относится к «тяжелой» группе, но его соли нерастворимы в воде, поэтому не поглощаются организмом.

Влияние токсичности висмута на человека стремится к нулю.

Предостережение

Вещество экологически безопасно для всего живого.

Однако это радиоактивный металл, поэтому при приеме аптечных препаратов с ним нужна осторожность:

  • Некоторые пищевые продукты, взаимодействуя с лекарством, провоцируют образование в организме ядовитых соединений.
  • Длительный цикл приема противопоказан людям с заболеваниями почек.

Симптомы передозировки:

  • Расстройство ЖКТ (тошнота, рвота, диарея).
  • Проблемы с сердцем.
  • Ухудшение памяти.
  • Утрата аппетита.
  • Бессонница.
  • Воспаление десен.
  • Дерматит.
  • Токсический гепатит.

Этого можно избежать, точно следуя инструкции, прилагаемой к препарату.

Цены

Несмотря на редкость в природе, цена металла доступна. Она не превышает нескольких десятков долларов за килограмм.

Проверить совместимость мужчины и женщины по Знаку Зодиака

Висмут элемент. Свойства висмута. Применение висмута

Свинец, сурьма или олово? До 18-го века ученые задавались этим вопросом, глядя на висмут. Говоря, к примеру, о свинце, элемент называли его легчайшей, беднейшей и дешевейшей разновидностью. Понятие можно найти в словаре алхимии Руланда, выпущенном в 1612-ом году. Химическая индивидуальность висмута выявлена химиком по фамилии Потт.

Висмут металл где используется

Обозначение для элемента придумал швейцарец Йенс Берцелиус. Что касается происхождения имени металла, его дали немецкие горняки. Они называли руды с висмутом wis mat, то есть «белой массой». Элемент, действительно, белесый. Однако, это не отличительное свойство. Уникальным металл делают другие параметры. О них и поговорим.

Химические и физические свойства

Висмут – металл, который можно сравнить с водой. В жидком состоянии она плотнее, чем в твердом. Это отличает и висмут. Расплавляясь, он, как и лед, уменьшается в объеме. Получается, твердый металл легче текучего. За счет уплотнения при плавлении, висмут необычно реагирует на давление.

Температура перехода из твердого вещества в жидкость падает при его повышение. Текучую массу можно получить уже при 270-ти градусах Цельсия. При 1000 градусах висмут сгорает. Если же воздействовать давлением на другие металлы, температура их плавления лишь вырастит.

Висмут – основной, наиболее мощный в природе диамагнетик. Это значит, что металл отталкивается от обоих полисов магнита. Если поместить слиток между плюсом и минусом, он встанет по центру. Явление названо диамагнитной левитацией. Сила воздействия висмута столь сильна, что способна отсоединить магнит от опоры.

Висмут металл где используется

Если сравнивать элемент с сурьмой, разнятся металлические свойства. У висмута они преобладают. У сурьмы больше неметаллических параметров, к примеру, нет выраженного блеска. 83-ий же элемент таблицы Менделеева сверкает, «рождая» розоватые всполохи.

Отличает висмут и пластичность. Металл мягок но, при этом, хрупок. Окисление элемента неоднозначно. В сухом воздухе вещество можно принять за благородное, — патина не образуется. Во влажной же атмосфере формируется оксид висмута. Поверхность металла покрывается пленкой, мутнеет.

Создавая для металла висмут инструкцию по применению, химики указывают, что он не вступает в реакции со щелочами. Инертен элемент и к разбавленным кислотам. Но, если использовать концентраты, выпадают соли висмута. С металлами реакция активна, образуются висмутиды. Это группа минералов, в числе которых майдонит, фрудит и майченерит.

Применение висмута

Висмут применение нашел в металлургии. Элемент необходим для создания легкоплавких сплавов. Металл добавлен, к примеру, в Вуду. Он применяется в противопожарных системах. Показатель плавления сплава ниже температуры кипения воды.

Купить металл стремятся и предприятия, производящие литые изделия сложных форм. В них важно соблюсти точность параметров. Пригождается свойство висмута увеличиваться в объеме, при затвердении. Добавка металла помогает сплавам вплотную примкнуть к формам, повторить их контур на 100%.

Соединяясь с марганцем, висмут приобретает ферромагнитные свойства. Будучи помещенным в магнитное поле, сплавы и сами становятся магнитами. На их производство и пускают соединения на основе висмута и марганца. Оксиды 83-го элемента используют в производстве керамики, стекла, оптически приборов. Здесь висмут играет роль катализатора.

Висмут металл где используется

Препараты висмута есть на аптечных полках. В фармацевтике пригождается трибромфенолят металла, а так же, ксероформ. Эти соединения активно борются с бактериями.

Поэтому, порошки  с висмутом используют при заживлении ран, обеззараживании ожогов и фистул. Металл добавлен, к примеру, в мазь Вишневского.

Нитрат висмута известен медикам, как вяжущее средство и умеренное слабительное. Соединение именуют викаиром.

Висмут трикалия – основа противоязвенных лекарств. Они выпускаются в форме таблеток с тонкой оболочкой. Некоторые из них прописывают и при гастритах. Так, висмута дицитрат трикалия содержат препараты Де-Нол, Тримо, Вентрисол и Пилоцид.

Соединения 83-го элемента добавляют, так же, в лекарства от сифилиса. Его возбудитель – спирохеты. Эти бактерии гибнут в присутствии висмута, связывающего сульфидные группы микроорганизмов.

Читайте также:  Аллергия на металл как лечить

Свое место висмут занял и в косметологии. Оксохлорид вещества – блестки во многих декоративны средствах. Пудра, тени, румяна с эффектом сияния нередко содержат 83-ий металл. Косметологи обратили на него внимание еще во времена Возрождения.

Тогда была мода на белоснежную кожу – признак аристократии. Азотнокислый висмут помогал представителям высшего сословия «не упасть лицом в грязь».

Висмут металл где используется

Соль именовали испанскими белилами и использовали в качестве пудры. Азотнокислый висмут – соль. Соли металла нужны дорожникам. Видели на трассах знаки, рисунки на которых начинают светиться, если на них направлены фары? Секрет цветовых вспышек – соли висмута.

Добыча висмута

Редкий металл. Это про висмут. Инструкция по его добычи касается, как правило, руд свинца, олова, меди и вольфрама. В них 83-го металла около 0,006%. Их извлекают попутно путем выщелачивания руды. Для этого используют соляную кислоту с последующей экстракцией.

При производстве сплавов меди и свинца висмут получают путем рафинирования. Металл частично переходит в пыль, пары. Их собирают и отправляют на дальнейшую переработку, точнее, восстановление. Его добиваются электролитическим путем или работая со слитками свинца.

В природе есть и руды висмута. Содержание ценного элемента в них – 1%. Но, такие породы встречаются редко и в небольших объемах. Общий запас металла оценивается в 320 000 тонн на весь мир.

240 из них находятся в недрах Китая. Поэтому, Поднебесная – лидер производства висмута. В год КНР поставляет на рынок 6 000 тонн. 1 000 тон добавляет Мексика.

По 100-150 тонн производят в Казахстане и Канаде.

По 10 000 тонн висмута обнаружено в Боливии и Перу. Но, эти страны почти не разрабатывают запасы. Кстати, 83-ий элемент, как и прочие металлы, встречается в самородной форме. Слитки встречаются в связке с топазами, турмалинами и бериллом. Содержание висмута в самородках – около 99%. Но, такие камешки встречаются еще реже руд редкого металла.

Цена висмута

На висмут цена редко опускается ниже 2 000 рублей за килограмм. Такая стоимость указывается в закупках с минимальным объемам. То есть, сэкономить можно лишь при заказе от 5-ти, 10-ти, 16-ти килограммов. Если же брать только 1 000 граммов, заплатить придется не меньше 3 100 рублей. Стандартная цена – от 4 000-ех до 6 000 рублей.

Висмут металл где используется

Запросы продавцов зависят от чистоты металла. Его содержание в слитках может быть, к примеру, 99%, а может и 99, 99%. Учитывается и имя производителя, торговца и страна, откуда доставлен товар. Для россиян наиболее выгодны поставки из Китая. Если говорить о предприятиях внутри страны, то висмут реализует, к примеру, «Электровек-Сталь».

Менеджеры завода устанавливают цену, опираясь на индексы Лондонской биржи цветных металлов. Как правило, стоимость килограмма висмута варьируется в пределах 3 000 – 4 000 рублей. Объемы производства предприятия позволяют торговать центнерами, что значительно сокращает расходы при крупных закупках.

Висмут − цена за 1 грамм металла и где применяется

Висмут по признанию многих специалистов считается наиболее красивым металлом из-за своей цветной оболочки.

Он обладает неординарной внешностью, из-за которой его крайне трудно перепутать с каким-либо другим металлом из-за наличия специальной радужной оболочки. Ранее этот металл специально добавляли в оружие, чтобы придать ему переливов.

Стоит также отметить, что помимо крайне необычного внешнего вида висмут является невероятно востребованным в промышленности, науке и медицине.

В таблице Менделеева висмут – элемент Bi, занимает 83 позицию. Примечательно, что там это последний стабильный элемент, поскольку все последующие характеризуются наличием радиоактивности.

Его внешний вид характеризуется серебристым окрасом с розоватым оттенком. При длительном воздействии влаги на поверхности висмута формируется оксидная пленка, из-за которой появляются радужные переливы.

Именно по этой причине висмут крайне легко отличить от других металлов.

История открытия

Висмут использовался человечеством с давних времен, однако далеко не всегда люди осознавали, что это действительно висмут, путая его с разновидностями олова, свинца или сурьмы.

Упоминание об использовании висмута имеется в работах Парацельса, Григория Агриколы и многих других.

Первые европейские книги также были напечатаны благодаря использованию данного металла, поскольку он стал основой для отливания шрифтов.

Висмут металл где используетсяВнешний вид кристаллов висмута

Во многом название данного металла и характеризует тот факт, что его путали с другими металлами, поскольку при дословном переводе с арабского висмут – «подобный сурьме».

С 18-го века висмут был выделен и полноценно определен в качестве самостоятельного элемента.

Где взять висмут

По своему нахождению в природе висмут относится к категории редкоземельных металлов. При этом согласно имеющимся расчетам на одну тонну земной коры приходится примерно 2 г висмута.

Стоит также отметить, что в природе практически невозможно найти самородки данного металла, в большинстве случаев его можно найти либо в качестве примеси в рудах, либо в качестве компонента минералов.

Чаще всего его обнаруживают вместе со свинцовой, медной, оловянной, цинковой и вольфрамовой рудой.

Поиски висмута стали особенно актуальны, когда выяснилось, что его изотоп характеризуется радиоактивностью, которая неопасна для человека. Другой знаменательный факт заключается в том, что период полураспада висмута на многие и многие порядки больше, чем возраст Вселенной.

На текущий момент в мире имеется крайне мало месторождений чистого висмута, практически вся добыча основывается на переработке руд других металлов, которые впоследствии проходят различные обработки, чтобы выделить данный металл. Основными поставщиками сырья на рынок являются Россия, ФРГ и Монголия. В год добывается примерно 6 тысяч тонн висмута. Из-за этого особую ценность приобретает лом висмута.

Добыча и запасы висмута в стране

В земной коре содержание висмута составляет 1,710-5% по массе – это 71-я позиция по запасам среди всех химических элементов. По другим расчетам, в 1 т земной коры содержится 2 г Bi. Несмотря на небольшую распространенность, известно более 100 минералов этого химического элемента, из них наиболее востребованы следующие:

  • самородный (Bi 99,6%)
  • висмутин (81,3%)
  • бисмит (89,5%)
  • бисмутит (80%)
  • тетрадимит (59%)
  • козалит (59,27%).

Месторождения висмута находятся в Боливии, Австралии, Японии, Мексике, Германии, Перу, Монголии. Россия по запасам руд и поставкам сырья находится на 2 месте. Висмутовые руды обнаружены на Урале, Кавказе, в Забайкалье, Рудном Алтае, Приморье. Кроме того, химический элемент №83 содержится в таких рудах: золотоносных, цветных и радиоактивных металлов.

Ежегодно в мире добывается около 6 тыс. т висмута. Его главный потребитель – США.

Получение металла

Получают черновой висмут гидрометаллургическим и пирометаллургическим способами из собственных минералов и висмутсодержащих руд: оловянной, свинцово-цинковой, медной, вольфрамовой, висмут-мышьяковой и радиоактивных металлов. Чистый висмут получают другими способами: зейгерование, окислительное рафинирование, сплавление с серой, перекристаллизация в инертных газах.

Лидеры по производству Bi – Китай, Перу, Мексика, Австралия, Япония.

Сплавы

В висмутовых соединениях содержание Bi составляет 1-60%. Другие компоненты – свинец (Pb), цинк (Zn), кадмий (Cd), олово (Sn), изредка медь (Cu), сурьма (Sb). Для висмутовых сплавов характерна хрупкость, из-за чего затруднена ковка и прокатка. Зато они с успехом применяются для отливок деталей со сложной конфигурацией.

Самые известные сплавы:

  • Вуда: 50% Bi, 25 % Pb, 12,5 % Sn, 12,5 % Cd. Температура плавления 65 °C. Применяется в гальванопластике, точном литье, в датчиках пожарной сигнализации,
  • Розе: 25% Sn, 25% Pb, 50% Bi. Плавится при температуре 94 °C. Используется для пайки и в электрических предохранителях.
  • Липовица: 27% Pb, 13% Sn, 10% Cd, 50% Bi. Переходит в жидкое состояние при 70 °C. Применяется для пайки и изготовления тонких деталей.
  • Лихтенберга: 50% Bi; 30% Pb, 20% Sn; 20% Sn. Плавление при 94°C. Используется в литейном производстве.
Читайте также:  Фреза по металлу с твердосплавными напайками

Другие соединения:

Название сплава Марка Содержание висмута Применение
Медный АМФ до 0,001% Гальванические покрытия, изготовление анодов
Медно-никелевый МН95-5 до 0,002% Машиностроение
Медно-фосфористый МФ9 до 0,005% Металлургия
Никелевый НХМ9 до 0,002% Изготовление проволоки
Латунь литейная ЛЦ37Мц2С2К до 0,01% Изготовление арматуры и антифрикционных деталей.

Висмут с минимальным процентом примесей, изготавливаемый в слитках и гранулах, маркируется Ви1 (2% примесей), Ви0 (0,02%). Используется в медицине, химической промышленности, научных целях, металлургии.

Свойства висмута

Bismuth – серебристо-белый металл, с розовым оттенком. Электронная формула атома висмута показывает о наличии 6 энергетических уровней, на которых располагаются электроны в таком порядке: 2, 8, 18, 32, 18, 5 – всего 83, что соответствует порядковому номеру в таблице Менделеева.

  • Кристаллическая решетка висмута ромбоэдрическая (с периодом 4,7457 А и углом 57° 14″13″), у кристаллов она прямоугольной, ступенчатой, спиральной формы.
  • В естественном состоянии Bismuth находится в виде стабильного изотопа Bi209.
  • Физико-химические свойства металла
Относительная атомная масса 208, 9804 а. е. м.
Плотность металла 9,79 г/см³ (уменьшается с увеличением температуры)
Теплопроводность (0°C) 0,08 Вт/(м·град) – самая низкая среди металлов
Уд. электрическое сопротивление (мкОм·м) 1,2, при 17,5 °C
2,67, при 269 °C
Плавление 271,44 °C,
Температура кипения 1837 K
Коэффициент теплового расширения 13,4·10−6 К−1
Твердость (по Моосу, максимум 10) 2,5
Диамагнетические свойства самый сильный диамагнетик
Валентность 2, 3, 5
Высшая степень окисления +5
Низшая степень окисления -3
Промежуточные степени окисления +1, +2, +3, +4

На воздухе при комнатной температуре висмут химически инертен, во влажной среде окисляется, покрываясь оксидной пленкой. При температуре свыше 1000 °C Bi горит голубым пламенем и образует оксид Bi2O3.

Висмут расширяется на холоде при застывании. Это уникальное свойство, присущее еще только 2-м химическим элементам и воде. Другое интересное свойство связано с удельным сопротивлением: при увеличении температуры, оно растет, но в момент плавления резко уменьшается вдвое.

В таблице Менделеева Bismuth считается последним стабильным элементом, но ученые доказали, что он α-радиоактивен, с периодом полураспада 14,5 млрд лет.

Преимущества и недостатки

Будучи радиоактивным химическим элементом, висмут безвреден для человека. Все соединения и сплавы этого металла обладают низкой токсичностью.

К недостаткам относится редкость и более высокая цена, по сравнению с аналогичными металлами.

Сколько стоит висмут

Цены на висмут нестабильны и колеблются в зависимости от спроса и предложения. Кроме того, они напрямую связаны с производством свинца, так как Bi присутствует в свинецсодержащих концентратах. Самая низкая цена на мировом рынке зафиксирована в 1980 г. – 3,5 $/кг. В 1989 г. она возросла до рекордной отметки в 15 долл./кг. К концу 1995 г. 1 кг висмута чистотой 99,99% стоил 8,8 долл/кг.

На российском рынке в 2016 г. ВИ1 и ВИ2 стоили 900 тыс. руб. за 1 кг, ВИ0 – 950 тыс. руб, Bi металлический – 3200 руб., висмут оксид – 930000 руб.

Где применяется висмут

Висмутовый сплав использовался еще племенами Южной Америки, которые добавляли его в собственные клинки, чтобы добавить им блеска и переливов. На сегодняшний день область использования висмута достаточно велика и охватывает множество различных отраслей.

Металлургия

В первую очередь висмут используется в металлургии, где добавление его минимальных доз в сталь, чугун и алюминий существенно упрощает процесс последующей механической обработки. В промышленности он может использоваться также для создания моделей для форм литейного производства и при изготовлении жидкости для термометров.

Висмут металл где используетсяСерьги с кристаллами висмута

Львиная доля Bismuth предназначается для металлургии. Несмотря на высокую температуру плавления висмута, его часто соединяют с другими металлами для получения легкоплавких сплавов. Все они плавятся в диапазоне от 41°C и не превышают 100 °C. Легкоплавкие сплавы нашли применение во всех отраслях промышленности.

Висмут используется в производстве автоматных сталей. При его содержании 0,003% облегчается обработка материала резанием на станках. Добавка в размере 0,01% делает сплав на основе алюминия более пластичным.

Применение висмута в медицине и фармакологии

В медицине используются легкоплавкие сплавы с висмутом для протезирования в травматологии и стоматологии. Как химический элемент Bi вводился в контрастное вещество для рентгеновского исследования (теперь используется сульфат бария).

Лекарственные препараты с данным химическим элементом обладают подсушивающим, обеззараживающим и слабительным свойствами.

На основе Bi созданы препараты для лечения язвенной болезни, вызванной бактерией хеликобактер пилори, патологий ЖКТ.

Препаратами с висмутовыми солями у птиц выводили нефтепродукты после аварии на нефтяной платформе в Мексиканском заливе. Соединения висмута используются в косметологии, дерматологии. Бисмоверолом и Пентабисмолом лечили сифилис.

Сложность применения висмута в фармакологии связана с необходимостью точнейшего дозирования, т. к. он может образовывать ядовитые для человека соединения.

Косметология

В декоративных косметических средствах часто используется оксид-хлорид висмута: пигмент, придающий лакам и теням для век перламутровый блеск. Однако это вещество обладает комедогенным свойством и может вызывать аллергические реакции.

Химическая промышленность

На основе висмута синтезируются другие элементы. Трехокись висмута – катализатор при производстве полимеров. Соединения с Bi добавляют в лакокрасочную продукцию.

Авиация, космос и машиностроение

Сплавы висмута используются в производстве двигателей и аккумуляторов. После бомбардировки висмута нейтронами образуется полоний-210, который служит источником энергии в космических кораблях.

Ядерная энергетика

В этой отрасли Bismuth нашел применение, благодаря легкоплавкости. Он используется в теплоносителях и в качестве охлаждающей компоненты в ядерных реакторах. Иногда в жидкий висмут помещают уран

В Китае разрабатываются свинцово-висмутовые реакторы малой мощности

Точное приборостроение

Благодаря уникальным свойствам, висмут используется в приборах для измерения магнитного поля, геологических изысканий, в компьютерной томографии.

Другие применения

Из сплавов с добавлением висмута изготавливается множество изделий практически во всех отраслях экономики:

  • смазки для вакуума и высоких температур, вместо органических материалов;
  • клапаны;
  • жидкостные термометры;
  • детали бронебойных снарядов;
  • дробь для патронов;
  • уплотнительные прокладки для сверхвысоковакуумных установок;
  • предохранители в электрических цепях высокой мощности;
  • ламповое производство;
  • живопись;
  • производство хрусталя.

Из кристаллов висмута, благодаря их причудливой форме и радужной раскраске, ювелиры изготавливают оригинальные украшения.

Биологическая роль

Влияние висмута на физиологию человека до конца не изучено. Известно, что ежесуточно он попадает в организм с водой, пищей и воздухом в количестве 4-20 мкг. Регулярная доза свыше 1-1,5 г приводит к отравлению организма.

Bismuth участвует в синтезе белка на клеточном уровне и других биологических процессах. Его токсичность для живого организма приближается к нулю, поэтому рассматриваемый химический элемент для человека опасности не представляет, если им не злоупотреблять.

В основном Bi локализуется в селезенке, печени, почках (0,4 мкг), костях (до 0,2 мкг), в меньшей степени – в головном мозге. Его присутствие отмечено в крови (

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector