Description

История открытия и свойства металлического висмута

Висмут- Bi – серебристо-серый металл с розоватым оттенком. В природе существует один стабильный изотоп 209Bi. Содержание висмута в земной коре 0.00002 % по массе, в морской воде – 0.00002 мг/л [1]. Висмут содержится в земной коре в виде минерала висмутина (висмутовый блеск) (Bi2S3), самородный висмут, козалит Pb2Bi2S5, тетрадимит Bi2Te2S, бисмит Bi2O3, бисмутин Bi2CO3(OH)4.

Известны месторождения висмута в Германии, Монголии, Боливии, Австралии, Перу, а также в других странах. В России висмут добывают в Забайкалье: Шерловогорское, Букукинское месторождения, месторождение Белуха.

Висмут имеет металлический вид, электропроводен, но хрупок. Плотность висмута 9.8 г/см3, Т пл. 271,4 °С ,Т кип. = 1552 °С [2].

Висмут известен человечеству давно, но его на протяжении долго времени путали с сурьмой, свинцом и оловом. Такая путаница продолжалась долгое время. С химической точки зрения это объясняется просто. Сурьма и висмут – элементы аналоги, обладающие вместе с тем рядом сходных свойств со свинцом и оловом.

Агрикола дал довольно детальное описание висмута и способа его извлечения из руд, добытых в Саксонии. Горняки считали, что висмут, как и олово, является разновидностью свинца, и что висмут способен превращаться в серебро [3].

В центральной России висмут известен с XV в. С развитием книгопечатания висмут вместе с сурьмой стали применять для изготовления типографских шрифтов.

Происхождение слова «висмут» недостаточно ясно. По одной из гипотез, оно образовано от искаженных немецких слов wis и mat (weiβe Masse) «белая масса». По другой – слово «висмут» – не что иное, как арабское «би исмид», то есть похожий на сурьму.

Физические свойства висмута:

Висмут одновременно хрупок и довольно мягок, тяжел (плотность 9,8 г/см3), легкоплавок (температура плавления 271 °C). При плавлении висмут уменьшается в объеме (как лед), т.е. твердый висмут легче жидкого. Среди прочих металлов висмут выделяют малая теплопроводность (хуже него тепло проводит только ртуть) и самые сильные диамагнетические свойства.

Висмут – сильнейший диамагнетик, причем эффект диамагнетизма на нем можно наблюдать в простых лабораторных условиях (в отличие от других доступных, но очень слабых диамагнетиков).

Диамагнетизм (от греч. dia… – расхождение (силовых линий), и магнетизм) – один из видов магнетизма, который проявляется в намагничивании вещества навстречу направлению действующего на него внешнего магнитного поля.

В металлах под воздействием внешнего магнитного поля электроны проводимости начинают двигаться по спиральным квантованным орбитам, что также вызывает небольшой диамагнетизм. В некоторых веществах, где эти орбиты охватывают много атомов, диамагнетизм особенно велик, например, в висмуте и графите. Другими словами, диамагнетики выталкиваются из магнитного поля.

Исследования о влиянии висмута на окружающую среду позволили установить, что висмут является относительно безопасным для экологии.

Вероятность поступления висмута в организм человека с водой или пищей незначительна. Несмотря на то, что висмут относится к категории тяжелых металлов, он является умеренно токсичным элементом. Некоторые источники даже называют висмут «самым безобидным» тяжелым металлом. Будучи очень близок по своим свойствам к свинцу, висмут намного менее ядовит. В связи с этим экологи ратуют за постепенную замену свинца в промышленных и производственных процессах на висмут. Например, предлагают использовать висмут взамен токсичного свинца при производстве дроби и рыболовных грузил.

Свойства атома
Название, символ, номер	Ви́смут (устар. Би́смут) / Bismuthum (Bi), 83
Атомная масса (молярная масса)	208,98040(1)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Электроны по оболочкам	2, 8, 18, 32, 18, 5
Радиус атома	170 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	146 пм
Радиус иона	(+5e) 74 (+3e) 96 пм
Электроотрицательность	2,02 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Bi←Bi3+ 0,23 В
Степени окисления	5, 3
Энергия ионизации (первый электрон)	702,9 (7,29) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	9,79 г/см³
Температура плавления	271,44 °C, 544,5 K
Температура кипения	1837 K
Уд. теплота плавления	11,30 кДж/моль
Уд. теплота испарения	172,0 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,0[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	21,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	ромбоэдрическая[2]
Параметры решётки	α=57,23°, a=4,746 Å
Отношение c/a	–
Температура Дебая	120,00 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 7,9 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-69-9