ВИСМУТ. (Bismuthum), Bi — хим. элемент V группы периодической системы элементов; ат. н. 83, ат. м. 208,9804. Серебристо-белый блестящий металл с розовым оттенком. В соединениях проявляет степени окисления —3, +1, +2, +3, +4 и +5. Основная степень +3. Природный висмут состоит из изотопа 209Bi. Из радиоактивных изотопов важнейший 210Bi. Установлено свыше 20 искусственных изотопов В. с массовыми числами от 190 до 215. В. был известен в 15—16 вв., но считался разновидностью олова, свинца или сурьмы. В 1739 нем. химик И. Потт установил, что висмут представляет собой самостоятельный элемент. Содержание висмута в земной коре 2 х 10-5%Л Встречается в виде многочисленных минералов. Промышленное значение имеют: висмут самородный, висмутин, бисмит, бисмутит, тетрадимит и козалит. Кристаллическая  решетка   
 
Висмут   ромбоэдричеекая с периодом а = 4,7457 А и углом а = 57° 14″13″. Плотность (т-ра 20° С) 9,80, жидкого (т-ра 271,3° С), 10,07 г/см3; tпл 271,3° С; tкип 1560° С. Температурный коэфф. линейного  расширения   13,3 • 10 град , объемное расширение металла при затвердевании —3, 32% (т-ра 271,3° С), коэфф. теплопроводности 0,020 (т-ра 20° С), 0,018 (250° С), 0,037 (400° С), 0,037 кал/см . сек X X град (т-ра 700° С); удельная теплоемкость 0,0294 (т-ра 20° С), 0,034 (в   жидком   состоянии   при   т-ре 271,3° С), 0,0354 (400° С), 0,0397 кал/г • град (т-ра 800° С); удельное электрическое сопротивление 1,068 X 10-4 (т-ра   0—20° С),    1,602 X 10-4  (т-ра  100° С), 1,289 х 10-4 (т-ра   300° С),   1,452 х 10-4    (т-ра 600° С),   1,535 • 10-4 ом • см  (т-ра 750° С). Т-ра перехода в сверхпроводящее   состояние   ~ 7   К.   
 
Под влиянием магнитного поля электросопротивление висмута увеличивается в большей степени, чем у др. металлов, что используется для измерения индукции сильных магн. полей. Предел прочности на растяжение 0,5— 2 кгс/мм2, модуль упругости 3200 кгс/мм2, модуль сдвига 1260 кгс/мм2, твердость по Бринеллю 9,3, по Моо-су 2,5. В интервале т-р  150—250° С сравнительно легко поддается прессованию.    Висмут — диамагнитный металл; магнитная восприимчивость 1,35 • 10-6. При плавлении В. восприимчивость уменьшается в 12,5 раза. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов у В. невелико — 0,034 барна. При обычных т-рах В. устойчив в сухом и влажном воздухе. При нагревании выше т-ры 1000° С сгорает голубым пламенем с образованием окиси Bi203, к-рую применяют для получения висмутовых солей. В разбавленных растворах соли трехвалентного В. легко гидролизуются. 
 
Соли пятивалентного висмута— сильные окислители. Висмут реагирует при нагревании с парами фосфора, легко соединяется с галогенами и халькогенами. Со мн. металлами (натрием, калием, рубидием, цезием, магнием, кальцием ш др.) образует тугоплавкие интерметаллические соединения — вис-мутиды. С легкоплавкими тяжелыми металлами (свинцом, оловом, кадмием, индием, ртутью) образует сплавы с tпл от 33 до 156° С. Растворяется в азотной к-те, «царской водке», горячей концентрированной серной к-те, слабо растворим в соляной к-те. В разбавленной серной и соляной к-тах не растворяется. Растворы щелочей без доступа кислорода химически на висмут не действуют. Висмутовые руды почти всегда содержат примеси др. минералов до металлургической обработки общ но подвергаются обогащению мокрым и флотационным методами, часто  применяют  магнитную  сепарацию. В зависимости от состава руд и концентратов висмут извлекают пиро-    или   гидрометаллургическими способами, а также комплексными методами. 
 
В мировой практике около 90% всего добываемого В. получают  из  отходов  свинцоворафини-ровочных  и медеплавильных заводов. Полученный черновой В. подвергают рафинированию огневым и мокрым   способами,   электролизом  из растворов или из расплавов солей. В. высокой чистоты получают гидрометаллургическим     рафинированием,  кристаллофизическими методами, двухстадийной   перегонкой, методом  дистилляции  с предварительной хим. очисткой. В. плавят без  флюсов  при  т-ре  300—400° С. Поскольку при обычных   т-рах В. хрупок, его отливкам сразу придают нужную форму. При т-ре 225° С В. становится  более  пластичным,  его можно штамповать, а также протягивать, получая проволоку диаметром 0,254  мм.  Металлический В. поставляют следующих  квалификаций: В. особой чистоты (марок ВиОСЧ  10-3,    ВиОСЧ    10-4, ВиОСЧ  11-4), выпускаемый в слитках массой до 1 кг (поверхность металла должна быть гладкой и блестящей);     В.     технической чистоты    (марок   Bu00,    ВиО, Bu1, Ви2), к-рый выпускают в слитках массой по 14—16 кг в виде усеченной пирамиды или в гранулах размером в  поперечнике  до 5 мм. В.— наименее токсичен среди тяжелых металлов, но при вдыхании больших доз может вызвать смертельное отравление. 
 
Осн. потребители В.—металлургическая,   фармацевтическая, химическая и стекольная промышленность, ядерная и ракетная техника, электроника. Легкоплавкие сплавы на основе В. используют для сигнальных устройств (в частности, в автоматических  огнетушителях),  в различных припоях,  при зубоврачебном протезировании и пр. Мощные пост, магниты делают из сплава марганец — висмут.  Из сплава состава 88% Bi и 12% Sb изготовляют быстродействующие усилители и выключатели. Добавка В. (~ 6,01%) в сплавы на основе алюминия и железа улучшает пластичность материала и упрощает его обработку. Жидкий В.— теплоноситель в ядерных реакторах. В. применяется как примесь донорного типа для выращивания монокристаллов германия. Из соединений В. широко используется трехокись Bi203 — в фармацевтической пром-сти, в производстве эмалей, фарфора, хрусталя, стекла.
Все большее применение находят соединения В. в полупроводниковой технике (AgBiS2), в фотоэлементах (BiAgCs). Увеличивается потребление В. в соединениях с селеном и теллуром для произ-ва охлаждающих устройств, термостатов и термоэлектрогенераторов. Эти соединения из-за благоприятного сочетания теплопроводности, электропроводности и термоэдс позволяют преобразовывать тепловую энергию непосредственно в электрическую (кпд прямого преобразования на основе теллуридаВ. достигает 10—11%).
 
Характеристика элемента. Ионизационный потенциал, электроотрицательность и окислительно-восстановительный потенциал резко снижаются при переходе к висмуту. Восстановительная способность усиливается, однако устойчивость высшей степени окисления 4-5 невелика, так же как и связь с водородом в состоянии —3.
Установлен лишь сам факт существования висмутина BiH3, но надежные характеристики из-за его неустойчивости, отсутствуют.
В соединениях висмута встречаются степени окисления, характерные как для главной подгруппы (—3, +3, +5), так и свойственные побочным (+1, +2, +4). Наиболее устойчивая +3, когда на связь в значительной степени ковалентную затрачивается с внешнего
энергетического уровня три р-электрона.
Свойства простого вещества и соединений. Для висмута широко известна его металлическая модификация — серебристо-белая, с розовым отливом (tпл = 271,3°С, tкип = 1560°С). При давлениях в 1010 Па (105 атм) обнаружено пять аллотропных модификаций, но свойства их не ясны. Висмут хрупок и легко измельчается в порошок, изделия, изготовленные из него прессованием, хрупкие и легко ломаются. Единственным оксидом висмута, изученным более или менее полно, является Bi2O3. Он устойчив, встречается в природе и известен как висмутовая охра. Оксид Bi2O3 проявляет основные свойства, так как легко растворяется в кислотах :
 
Bi2O3 + 6HNO3 = 2Bi (NO3)3 + 3H2O
 
и незначительно — в растворах   крепких   щелочей.   В воде Bi2O3 нерастворим, а гидроксид получают осаждением щелочами из растворов солей :
 
Bi(NO3)3 + 3NaOH = 3NaNO3 + Bi(OH)3
 
Нитрат висмута, по-видимому, единственное основательно изученное его соединение. Известно, что при 30° С из бесцветных кристаллов соли начинает выделяться азотная кислота, а при 75,5° С нитрат разделяется на жидкость и основную соль, которую следует рас сматривать как смесь оксидов Bi2O· N2O· H2O. В результате гидролиза основная соль выпадает из водного раствора. Состав соли , выпадающей в осадок, зависит от условий приготовления. Например, соли состава BiO(N03)2 и Bi2O2(OH)NO3 можно считать солями катиона висмута ВiO. Основной нитрат висмута Bi2O2(OH)NO3 — известный в медицине антисептический препарат, применяемый при желудочно-кишечных заболеваниях.
 
Другие оксиды висмута никогда не были получены в чистом виде. Все же, аналогично сурьме, отмечают существование у висмута оксидов Bi2O4 и Bi2O5. Коричневый порошок Bi2O4 имеет +3 +5 в своем составе Bi и Bi, а темный с красноватым оттенком Вi2О5 неустойчив и легко отщепляет кислород, переходя в Bi2O. Состав соответствующих им солей близок к КВiO2 и КВiO3, но никогда не совпадает с ними в точности, так как это скорее смешанные оксиды, чем соли.
 
Для висмута в степени окисления +5 характерны сильнейшие окислительные свойства, более значительные, чем у перманганата КМп04 (марганцовки). В достаточной степени изучены галогениды висмута BiF3 (белые, разлагающиеся при нагревании кристаллы); BiCl3 (темнеет на свету и обесцвечивается в темноте); BiBr3 (желтые кристаллы, устойчивые до 218°С); Bib (черное кристаллическое вещество с гПл = 439°С). Имеются публикации, сообщающие о существовании BiCl, BiBr и Bil указывается, что эти соединения малоустойчивы.
Получение и использование. Висмут встречается в природе в свободном состоянии и в составе полиметаллических руд. При извлечении накапливается в совместном концентрате со свинцом и извлекается одним из следующих способов: 
I) электролизом;
2) плавкой или хлорированием; 
3) растворением соединений, содержащих висмут в HNO3, и последующим гидролизом. Висмут используется как добавка к сплавам, понижающая температуру плавления, способствующая улучшению антифрикционных свойств. Некоторые соединения висмута используются в медицине.
 
Лит.: Основы металлургии, т. 5. Глазков Е. Н. Висмут. Ташкент , Глембоцкий В. А., Соколов Е. С

В основном с этим также ищут

АзотФосфорМышьякСурьмаВисмут

Вы читаете, статья на тему висмут