Bismut (Bi) – Grundämne 83: egenskaper, isotoper och användningar
Bismut (Bi) – Lär dig om grundämne 83: egenskaper, isotoper, minimal radioaktivitet och praktiska användningar inom industri, medicin och forskning.
Bismut är ett kemiskt grundämne. Det är grundämne 83 i det periodiska systemet och dess symbol är Bi. Dess atommassa är 209. Det är endast svagt radioaktivt. Radioaktiviteten är minimal, så det betraktas vanligtvis som icke-radioaktivt. Bismut förekommer naturligt endast i en isotop, som är den nästan icke-radioaktiva isotopen. Dess radioaktivitet förutspåddes av forskare och bevisades genom att analysera metallen. Den ingår i grupp 15 i det periodiska systemet.
Egenskaper
Fysiska egenskaper:
- Utseende: silvervit metall med svagt rödaktig (rosa) ton vid polering.
- Täthet: cirka 9,78 g/cm³.
- Smältpunkt: cirka 271,4 °C; kokpunkt: omkring 1 560–1 564 °C.
- Kristallstruktur: rhomboedrisk (A7), liknande antimon och arsenik.
- Elektronkonfiguration: [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3.
- Brittiskt vid rumstemperatur, med låg värmeledningsförmåga och diamagnetiska egenskaper.
- En ovanlig egenskap är att bismut expanderar något vid stelning, vilket utnyttjas i vissa legeringar och gjutprocesser.
Kemiska egenskaper:
- Vanliga oxidationssteg är +3 (mest stabilt) och +5. Bismut bildar oxider (t.ex. Bi2O3), halogenider och komplexa oxo‑anjoner i vissa föreningar.
- Ytan får lätt en tunn oxidfilm som ger viss korrosionsbeständighet i luft.
Isotoper
I naturen förekommer i praktiken bara isotopen Bi‑209. Den ansågs länge vara stabil, men har visat sig vara mycket svagt radioaktiv med en extremt lång halveringstid (experimentellt bestämd till ungefär 1,9×10^19 år). På grund av detta betraktas den i vardagligt tal som icke‑radioaktiv.
Förutom Bi‑209 har man framställt en rad kortlivade, radioaktiva isotoper i laboratorier (med korta halveringstider). En av dessa, Bi‑213, används i nuklearmedicinska tillämpningar för målsökande alfa‑terapi.
Förekomst och framställning
- Bismut förekommer naturligt både som ren metall (nativa fyndigheter) och i sulfid- eller oxidmineral tillsammans med bly, koppar, tenn och volfram.
- Det är oftast en biprodukt vid raffinering av bly, koppar, tenn och andra metaller. Större producenter inkluderar Kina, Mexiko och Peru.
- Utvinning sker via smältning och separation från andra tungmetaller samt kemisk rening.
Användningar
- Medicin: Bismutföreningar (t.ex. bismutsubsalicylat) används som antidiarroika och i behandling av mag‑tarmbesvär; vissa bismutpreparat ingår i kombinationsbehandling mot Helicobacter pylori.
- Legeringar: Bismut ingår i lågsmältande legeringar (fusible alloys) som används för säkringsanordningar och formsprutning. På grund av sin låga toxicitet används bismut ibland som ersättning för bly i vissa legeringar och ammunition.
- Termoelektriska material: Bismuttellurid (Bi2Te3) och andra bismutföreningar används i termoelektriska element för kylning och energiskördning.
- Kemisk industri och katalys: Bismutföreningar används som katalysatorer och i specialkemikalier.
- Kosmetik och pigment: Bismutoxiklorid (Bismuth oxychloride) används som pigment i kosmetika och som pärleffektgivande tillsats; bismutvanadat används som gult pigment.
- Forskning: Bismobaserade supraledande keramiker (t.ex. BSCCO‑material) är viktiga inom forskning kring högtemperatursupraledning.
Hälsa och miljö
- Bismut har generellt låg akut toxicitet jämfört med tungmetaller som bly eller kvicksilver, vilket gjort det attraktivt som alternativ i vissa tillämpningar. Vissa bismutföreningar kan dock vara giftiga i högre doser.
- Bismutsubsalicylat kan ge ofarliga biverkningar som mörk missfärgning av tunga och avföring. Stoft och aerosol bör undvikas för att minska inandningsrisk.
- Miljömässigt är bismut relativt stabilt och tenderar inte att bioackumulera i samma utsträckning som vissa andra tungmetaller, men lokala utsläpp bör ändå hanteras omsorgsfullt.
Historia och namn
Namnet kommer troligen från det tyska ordet "Wismut" (eller wismut) som användes tidigt i Europa. Bismut och dess föreningar har använts i olika kulturer i tusentals år, men det identifierades som ett eget grundämne i modern mening under 1700‑talet.
Sammanfattning: Bismut (Bi, 83) är en tung metall med särskilda fysiska egenskaper — spröd, diamagnetisk och med låg värmeledning — som historiskt betraktats som stabil men som i själva verket har en extremt svag radioaktivitet. Dess måttliga giftighet och användbara kemiska egenskaper gör ämnet värdefullt inom medicin, legeringar, termoelektriska material och kosmetik.
Bismut
Egenskaper
Fysiska egenskaper
Bismut är en silvermetall med rosa färg. Den rosa färgen beror på dess oxidbeläggning. Bismut är en metall som är en övergångsmetall. Den är en av de starkaste diamagnetiska metallerna. Den är nästan lika tung som bly. Dess smältpunkt är ganska låg 271,5 °C (520,7 °F), vilket är normalt för metaller efter övergången. Den är ganska spröd. Den kan bilda kristaller med en glänsande yta. Som vätska är den tyngre än som fast ämne. En annan kemikalie som gör detta är vatten. Den leder inte elektricitet eller värme särskilt bra.
Kemiska egenskaper
Bismut liknar i viss mån antimon. Bismut bildar ett tunt skikt av bismut(III)oxid när den befinner sig i luft. Detta ger färgerna på kristallerna. Den oxiderar inte mer än oxidskiktet. Den brinner när den pulveriseras med en ljusblå låga och bildar gula bismut(III)oxidångor. Bismut reagerar också med svavel när det är smält. Bismut reagerar med salpetersyra för att bilda bismut(III)nitrat och koncentrerad svavelsyra för att bilda bismut(III)sulfat och svaveldioxid. Den reagerar med halogenerna för att bilda bismut(III)-halogenider. Med fluor bildar den dock bismut(V)fluorid om inte fluoret är utspätt.
Kemiska föreningar
Bismut bildar kemiska föreningar i två huvudsakliga oxidationstillstånd: +3 och +5. +3 är vanligare. +3-föreningar är svaga oxidationsmedel och är normalt ljusgula. +5-föreningar är starka oxidationsmedel. Bismutater är de vanligaste +5-föreningarna. Bismut(V)fluorid är en annan +5-förening. Bismut(V)oxid är ett instabilt rött fast ämne. Bismutsulfid är en vanlig malm av vismut. Bismutin, en vismuthydrid, är mycket instabil och kan endast framställas vid mycket kalla temperaturer. Bismut bildar många oxyföreningar, t.ex. vismutoxiklorid. Dessa föreningar bildas när bismuthalogenider löses upp i vatten.
Trioxider
+3-föreningar är svaga oxidationsmedel med undantag för bismutin. De är normalt blekgula.
- Bismutin, instabil gas
- Bismut(III)-bromid, blekgult fast ämne
- Bismut(III)klorid, blekgult fast ämne
- Bismut(III)fluorid, gråvitt fast ämne
- Bismut(III)jodid, mörkgrått fast ämne
- Bismut(III)oxid, blekgult fast ämne
- Bismut(III)oxiklorid, vitaktigt fast ämne
- Bismut(III)sulfid, brunt fast ämne
Pentoxider
Bismut(V)-oxider (+5-föreningar) är mycket starka oxidationsmedel. Dess kemiska formel är Bi2 O5 . Det är ett rödbrunt fast ämne. Den sönderfaller lätt till bismut(III)oxid och syre. Den framställs genom elektrolys av vismut(III)oxid i en varm koncentrerad alkali som natriumhydroxid.
- Bismut(V)fluorid, färglöst fast ämne
- Bismut(V)oxid, instabilt rött fast ämne
- Bismutat, jonen
- Natriumbismutat, ljusbrunt fast ämne, olösligt i vatten
· _oxide.jpg)
Bismut(III)oxid
· 
Bismut(III)sulfid
· 
Bismut(III)nitrat
· 
Bismut(III)klorid
· 
Natriumbismutat
Bismutkristaller kan ha ett tunt skikt av bismut(III)oxid på utsidan som är mycket färgstarkt.
Historia
Bismut var känt sedan antiken. Det förväxlades dock med tenn och bly. Ingen har fått skulden för att ha upptäckt vismut. På 1500-talet började man inse att vismut var annorlunda än tenn och bly.
Förekomst
· 
Bismit
· 
Bismut som mineral
· 
Bismutinit
Bismut är inte särskilt vanligt förekommande på jorden. Den är bara ungefär dubbelt så vanlig som guld. Bismit, ett mineral av bismutoxid, och bismutinit, en bismutsulfid, är två vanliga malmer. Bismut förekommer ibland även som metall.
Beredning
Bismut och dess mineraler är för sällsynta för att kunna brytas. De erhålls genom "sekundär utvinning". Bismut finns normalt i blymetall. Blymetallen renas genom elektrolys, varvid vismut lämnas kvar som ett slam på behållarens botten. Kopparn tas ut ur slammet och vismut renas genom att reduceras i en ugn och alla föroreningar filtreras bort.
Kina tillverkar mest bismut. Peru, Mexiko och Japan tillverkar också vismut.
Bismut kan också återvinnas. Detta är svårt på många ställen eftersom vismut används till saker som kulor, lödning och magmedicin som sprids överallt och inte lätt kan fås tillbaka.
Använder
Som ett element
Vismut används i legeringar med mycket låg smältpunkt. Vissa av dem smälter i varmt vatten. De finns också i lod som inte innehåller bly. Det kan göra legeringar med andra metaller för att göra dem mer formbara. Det används också i kulor för att ersätta bly. På vissa platser är blykulor förbjudna eftersom fåglar äter dem och får blyförgiftning. Det används också i legeringar för rörledningar. Det används i sänkor för fiske.
Som kemiska föreningar
Bismut används i vissa läkemedel som Pepto-Bismol. Detta läkemedel innehåller bismut subsalicylat. Det används också som ett internt deodorant och för att behandla ögoninfektioner och magsår.
Bismutoxiklorid används i kosmetika. Bismut tellurid används i elektroniska termometrar. En annan förening används i supraledare och blir en supraledare vid hög temperatur. Den kan användas som pigment och i fyrverkerier för att ge upphov till sprakande ljud. Det används i kärnbränsle i en kärnreaktor.
Säkerhet
Bismut är mycket mindre giftigt än andra tungmetaller. Det är därför det ersätter bly i många saker. Den ackumuleras inte i kroppen som andra tungmetaller gör. En mycket stor mängd bismut kan dock förgifta njurarna och levern. Eftersom dess oxid inte löser sig i vatten anses den vara säker för miljön.
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Var |
| B | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Na | Mg |
| Al | P | S | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| K |
| Sc | Ti | V | Mn | Co | Ge | Som | Se | Kr | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Sr |
| Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Cd | På | Sn | Xe | ||||||||||||||||||||||||||||
| Ba | La | Pr | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Tl | Pb | Bi | Po | På | Rn | |||||||||||||||
| Fr | Ra | Ac | Th | Pa | Pu | Am | Cm | Bk | Se . | Es | Fm | Md | Ingen | Lr | Db | Sg | Bh | Mt | Rg | Cn | Nh | Lv | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
- ↑"Standardiserade atomvikter: Bismut". CIAAW. 2005.
- ↑ Cucka, P.; Barrett, C. S. (1962). "Kristallstrukturen hos Bi och fasta lösningar av Pb, Sn, Sb och Te i Bi". Acta Crystallographica. 15 (9): 865. doi:10.1107/S0365110X62002297.
- ↑ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
Frågor och svar
F: Vad är symbolen för vismut?
S: Symbolen för vismut är Bi.
F: Vad är atommassan för vismut?
S: Bismut har en atommassa på 209.
F: Är vismut radioaktivt?
S: Bismut är endast svagt radioaktivt, men dess radioaktivitet är minimal och det betraktas vanligtvis som icke-radioaktivt.
F: Hur förutspåddes bismutens radioaktivitet av forskare?
S: Forskarna förutspådde bismutens radioaktivitet genom att analysera metallen.
F: Finns det mer än en isotop av naturligt förekommande bismut?
Svar: Ja, det finns bara en isotop av naturligt förekommande bismut som är nästan icke-radioaktiv.
Fråga: Vilken grupp i det periodiska systemet tillhör bismut?
S: Bismut tillhör grupp 15 i det periodiska systemet.
F: Var kan man hitta bismut i det periodiska systemet?
S: Bismut finns i element 83 i det periodiska systemet.
Sök