Висмут применение

Где используют металл?

Применение висмута в наши дни очень распространено. Данный элемент используют в самых разных сферах.

Висмут ценится за свою легкоплавкость. Его используют при производстве автоматических огнетушителей – делают для них предохранители.

Еще из него изготавливают модели для отливки сложных деталей, поскольку висмут имеет повышенные литейные свойства, и может заполнить мельчайшие детали формы. Им заливают металлографические шлифы, используют в протезировании. Вот еще несколько способов его применения:

  • Висмут добавляют к олову, чтобы оно не рассыпалось в порошок при низких температурах. Атомы этого металла будто бы «цементируют» его решетку.
  • Из марганцево-висмутового сплава изготавливают постоянные магниты.
  • Висмут добавляют в количестве 0.01 % к другим сплавам, что улучшает их пластические свойства.
  • Трехокись этого металла используется в производстве полимеров как катализатор.
  • С применением висмут-цезий-теллура изготавливают качественный материал, используемый в создании полупроводниковых холодильников.
  • В ядерной физике, геологии и томографии применяется германат висмута — сцинтилляционный материал.
  • Для получения полония-210 также необходимо добавление этого вещества.

Перечень можно продолжить. Металл используют как химический источник тока, материал для обработки прочных сплавов, применяют его в ядерной энергетике и в изготовлении топливных элементов, в производстве тетрафторгидразина. Сферы многогранны. Это лишний раз подтверждает уникальность обсуждаемого вещества.

Висмут применение

Физические свойства

Висмут — металл серебристо-белого цвета с розоватым оттенком. Известно большое количество аллотропных модификаций висмута, которые имеют место при высоком давлении. Существует восемь кристаллографических модификаций висмута. При давлении 2,57 ГПа и температуре +25 °C кристаллическая решётка висмута претерпевает полиморфное превращение из ромбоэдрической в моноклинную с параметрами решётки a = 0,6674 нм, b = 0,6117 нм, c = 0,3304 нм, β = 110,33°, пространственная группа C2m. При давлениях 2,72 ГПа, 4,31 ГПа и около 5 ГПа также происходят полиморфные превращения кристаллической решётки висмута. При давлении 7,74 ГПа висмут имеет кубическую решётку, пространственная группа Im3m с параметром решётки a = 0,3800 нм. В интервале давлений 2,3—5,2 ГПа и температур 500—580 °C висмут имеет тетрагональную решётку с параметрами a = 0,657 нм, c = 0,568 нм. При давлении 30 ГПа также обнаружено полиморфное превращение.

Переход висмута из твёрдого в жидкое состояние сопровождается увеличением плотности с 9,8 г/см3 до 10,07 г/см3, которая постепенно уменьшается с повышением температуры и при 900 °C составляет 9,2 г/см3. Обратный переход висмута из жидкого в твёрдое состояние сопровождается увеличением объёма на 3,3 %. Повышение плотности при плавлении наблюдается лишь у немногих веществ; другим хорошо известным примером вещества с таким свойством является вода.

Удельное электрическое сопротивление висмута равно 1,2 мкОм·м при +17,5 °C и повышается с ростом температуры. Интересной особенностью является то, что удельное сопротивление при плавлении уменьшается: у твёрдого висмута (при 269 °C) оно составляет 2,67 мкОм·м, а в жидком состоянии (при 272 °C) — лишь 1,27 мкОм·м.

Температурный коэффициент линейного расширения равен 13,4·10−6 К−1 при 293 К (+20 °C).

По сравнению с другими металлами висмут, как и ртуть, обладает низкой теплопроводностью, равной 7,87 Вт/(м·К) при 300 К.

Висмут является диамагнетиком с магнитной восприимчивостью −1,34·10−9 при 293 K, что делает его самым диамагнитным металлом. Образец висмута, подвешенный на нитке, достаточно заметно отклоняется в сторону от поднесённого сильного магнита. Это явление получило название диамагнитной левитации.

Кристаллический висмут не переходит в состояние сверхпроводимости даже при охлаждении до температуры порядка 10 мК. Однако есть свидетельства, что сверхпроводимость при нормальном давлении наступает при температуре около 0,5 мК. При этом критическое магнитное поле составляет величину всего 5,2 мкТл.

При комнатной температуре висмут хрупкий металл и в изломе имеет грубозернистое строение, но при температуре 150—250 °C проявляет пластические свойства. Монокристаллы висмута пластичны и при комнатной температуре, и при медленном приложении усилия легко изгибаются. При этом можно ощутить «ступенчатость» процесса и даже услышать лёгкий хруст — это связано с двойникованием, за счёт которого упругое напряжение скачком снимается.

Модуль упругости: 32—34 ГПа.

Модуль сдвига: 12,4 ГПа.

Изотопы

Основная статья: Изотопы висмута

Природный висмут состоит из одного изотопа 209Bi, который ранее считался самым тяжёлым из существующих в природе стабильных изотопов. Однако в 2003 году было экспериментально подтверждено теоретическое предположение, высказанное тремя десятилетиями ранее, что он является альфа-радиоактивным. Измеренный период полураспада 209Bi составляет (1,9±0,2)⋅1019 лет, что на много порядков больше, чем возраст Вселенной. Таким образом, все известные изотопы висмута радиоактивны. Природный висмут, состоящий из одного изотопа 209Bi, является практически радиоактивно безвредным для человека, так как за год в одном грамме природного висмута в среднем лишь около 100 ядер испытывают альфа-распад, превращаясь в стабильный таллий-205.

Кроме 209Bi, известны ещё более трёх десятков (пока 34) изотопов, у большинства из которых есть изомерные состояния. Среди них есть три долгоживущих:

  • 207Bi 31,55 года;
  • 208Bi 3,68⋅105 лет;
  • 210mBi 3,04⋅106 лет.

Все остальные радиоактивны и короткоживущи: периоды их полураспада не превышают нескольких суток.

Изотопы висмута с массовыми числами с 184 по 208 и с 215 по 218 получены искусственным путём, остальные — 210Bi, 211Bi, 212Bi, 213Bi и 214Bi — образуются в природе, входя в цепочки радиоактивного распада ядер урана-238, урана-235 и тория-232.

Сфера медицины

Выше уже было сказано, что в некоторые лечебные препараты висмут, а точнее, его нитрат, активно добавляется. Но на этом его применение в медицине не заканчивается.

Соли висмута – одно из немногих активных веществ, которое может уничтожить бактерии Helicobacter Pylori, провоцирующие язвенную болезнь. Это было установлено недавно. Но уже сейчас добавляется во многие препараты висмут. А точнее, его субнитрат, трикалия дицитрат и ранитидина висмута цитрат.

Также доказано, что применение медикаментов с содержанием данного вещества снижает токсический эффект от химиотерапии. А на основе висмутовых соединений (трибромфенолят, субцитрат, карбонат, тартрат и т. д.) разработана масса медицинских препаратов.

Кстати, оксохлорид висмута активно применяется как рентгеноконтрастное средство и как наполнитель при изготовлении кровеносных сосудов.

Нахождение в природе

Содержание висмута в земной коре — 2⋅10−5 % по массе, в морской воде — 2⋅10−5 мг/л.

В рудах находится как в форме собственных минералов, так и в виде примеси в некоторых сульфидах и сульфосолях других металлов. В мировой практике около 90 % всего добываемого висмута извлекается попутно при металлургической переработке свинцово-цинковых, медных, оловянных руд и концентратов, содержащих сотые и иногда десятые доли процента висмута.

Висмутовые руды, содержащие 1 % и выше висмута, встречаются редко. Минералами висмута, входящими в состав таких руд, а также руд других металлов, являются висмут самородный (содержит 98,5—99 % Bi), висмутин Bi2S3 (81,30 % Bi), тетрадимит Bi2Te2S (56,3—59,3 % Bi), козалит Pb2Bi2S5 (42 % Bi), бисмит Bi2O3 (89,7 % Bi), бисмутит Bi2CO3(OH)4 (88,5—91,5 % Bi), виттихенит Cu3BiS3, галеновисмутит PbBi2S4, айкинит CuPbBiS3.

Генетические группы и промышленные типы месторождений

Висмут в повышенных концентрациях накапливается в месторождениях различных генетических типов: в пегматитах, в контактово-метасоматических, а также в высоко- и среднетемпературных гидротермальных месторождениях. Собственно висмутовые месторождения имеют ограниченное распространение и обычно этот металл образует комплексные руды с другими металлами в ряде рудных формаций гидротермальных месторождений. Среди них выделяются следующие:

  1. Вольфрам-медно-висмутовые
  2. Месторождения пятиэлементной формации (Co-Ni-Bi-Ag-U)
  3. Золото-висмутовые
  4. Мышьяк-висмутовые
  5. Медно-висмутовые
  6. Кварц-висмутовые

Мировая добыча и потребление висмута

Висмут — достаточно редкий металл, и его мировая добыча/потребление едва превышает 6000 тонн в год (от 5800 до 6400 тонн в год).

Получение

Висмут применение
Синтезированный кристалл висмута. Радужную окраску придаёт оксидная плёнка.

Получение висмута основано на переработке полиметаллических медных и свинцовых концентратов и висмутовых руд методами пирометаллургии и гидрометаллургии. Для получения висмута из сульфидных соединений висмута, получаемых при попутной переработке медных концентратов, используют осадительную плавку с железным скрапом и флюсом.

Процесс идет по реакции:

Bi2S3+3Fe→2Bi+3FeS{\displaystyle {\mathsf {Bi_{2}S_{3}+3Fe\rightarrow 2Bi+3FeS}}}

В случае использования окисленных руд висмут восстанавливают углеродом под слоем легкоплавкого флюса при температурах 900—1000 °C:

Bi2O3+3C→2Bi+3CO{\displaystyle {\mathsf {Bi_{2}O_{3}+3C\rightarrow 2Bi+3CO}}}

Сульфидные руды могут быть переведены в оксидные по реакции:

2Bi2S3+9O2→2Bi2O3+6SO2{\displaystyle {\mathsf {2Bi_{2}S_{3}+9O_{2}\rightarrow 2Bi_{2}O_{3}+6SO_{2}}}}

Вместо углерода может быть использован сульфит натрия, который восстанавливает оксид висмута при температуре 800 °C по реакции:

Bi2O3+3Na2SO3→2Bi+3Na2SO4{\displaystyle {\mathsf {Bi_{2}O_{3}+3Na_{2}SO_{3}\rightarrow 2Bi+3Na_{2}SO_{4}}}}

Сульфид висмута может быть восстановлен до висмута с помощью соды при температуре около 950 °C или с помощью гидроксида натрия при температуре 500—600 °C. Реакции этих процессов имеют следующий вид:

4Bi2S3+12Na2CO3→8Bi+9Na2S+3Na2SO4+12CO2{\displaystyle {\mathsf {4Bi_{2}S_{3}+12Na_{2}CO_{3}\rightarrow 8Bi+9Na_{2}S+3Na_{2}SO_{4}+12CO_{2}}}}
4Bi2S3+24NaOH→8Bi+9Na2S+3Na2SO4+12H2O{\displaystyle {\mathsf {4Bi_{2}S_{3}+24NaOH\rightarrow 8Bi+9Na_{2}S+3Na_{2}SO_{4}+12H_{2}O}}}

Получение висмута из чернового свинца, который образуется при переработке свинцовых концентратов, состоит в выделении висмута с помощью магния или кальция. При этом висмут скапливается в верхних слоях в виде соединения CaMg2Bi2. Дальнейшая очистка от Ca и Mg происходит при переплаве под слоем щёлочи с добавкой окислителя (NaNO3). Полученный продукт подвергают электролизу с получением шлама, который переплавляют в черновой висмут.

Гидрометаллургический способ получения висмута характеризуется более высокими экономическими показателями и чистотой полученного продукта при переработке бедных полиметаллических концентратов. В основе способа лежит процесс растворения висмутосодержащих руд, полупродуктов, сплавов азотной и соляной кислотами и последующего выщелачивания образовавшихся растворов. Выщелачивание проводят с помощью серной кислоты или электрохимическим выщелачиванием растворами хлорида натрия. Дальнейшее извлечение и очистка висмута проводится методами экстракции.

Получение висмута высокой чистоты основано на методах гидрометаллургического рафинирования, зонной плавки и двухстадийной перегонки.

Модификации металла

Что такое висмут? Визуально это – серебристо-белый металл, переливающийся различными оттенками. Чистый висмут отливает преимущественно розовым. Металл, в котором доминирует какой-либо другой цвет, является аллотропной модификацией.

Их, кстати, немало. Модификации возникают вследствие воздействия высокого давления. Если подвергнуть висмут температуре в +25 °C и давлению в 2,57 ГПа, то кристаллическая решетка этого вещества претерпит полиморфное превращение. Ее форма перестанет быть ромбоэдрической и станет моноклинной.

Также изменения решетки происходит при других показателях давления (5 ГПа, 4,31 ГПа и 2,72 ГПа). А если довести его до уровня в 7,74 ГПа, то она и вовсе приобретет кубическую форму. Тетрагональной решетка становится при давлении в 2,3—5,2 ГПа.

Диагностика и лечение

Диагностика отравления основана на анамнезе (прием медицинских препаратов висмута, работа на производстве с висмутсодержащими соединениями), рентгенографии кишечника, анализе крови на содержание яда и т.д.

Оказание первой помощи заключается в немедленном прекращении поступления соединений висмута в организм. При остром отравлении промывают желудок. Больному можно дать 2 таблетки активированного угля.

Лечение заключается в проведении хелатирующей терапии. При необходимости проводят промывание желудка, назначают слабительные препараты. При развитии почечной недостаточности проводят гемодиализ.

Специфический антидотов для висмута нет, однако неплохой эффект оказывает димеркаптол и унитиол. Применяют энтеросорбенты. При развитии стоматита назначают 1%-ный раствор ляписа.

Причины отравления висмутом

Избыточное поступление тяжелого металла встречается при бесконтрольном и длительном применении висмутсодержащих медицинских препаратов. При этом отмечается «висмутовая кайма», представляющая собой воспалительный процесс по краям десны вследствие отложения солей висмута. Цвет слизистой оболочки изменяется, она чернеет. Интенсивное использование соединений висмута в медицинских целях у больных с патологией почек приводит к висмутовой энцефалопатии.

В производстве висмут широко используется в электротехнике, ядерной промышленности, без него не обходится химическая, металлургическая и фармакологическая отрасли. Применяется висмут для производства косметических средств, красок, пигментов. На производстве случаи отравления соединениями металла крайне редки и являются следствием несоблюдения требований безопасности на производстве.

Примечания

  1. ↑ Химическая энциклопедия: в 5 т. / Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 379-380. — 623 с. — 100 000 экз.
  2. Под ред. Дрица М. Е. Свойства элементов. — Металлургия, 1985. — С. 292-302. — 672 с..
  3. Вольфсон Ф. И., Дружинин А. В. Главнейшие типы рудных месторождений. — М.: Недра, 1975. — 392 с.
  4. Юхин Ю. М., Михайлов Ю. И. Химия висмутовых соединений и материалов. — СО РАН, 2001. — С. 19-21. — 360 с.
  5. Славинский М. П. Физико-химические свойства элементов. — Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1952. — С. 426-432. — 764 с.
  6. Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
  7. Денисов В. М., Белоусова Н. В., Моисеев Г. К. и др. Висмутосодержащие материалы: строение и физико-химические свойства/ Уро РАН. — Екатеринбург, 2000. — 527 с.
  8. ГОСТ 10928
  9. ↑ ГОСТ 16274.0-77, ТУ 48-6-114
  10. Эмсли Дж. Элементы. — М.: Мир, 1993. — 256 с.
  11. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов. — Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. — С. 187-192. — 356 с.

Биологическая роль

Содержание висмута в человеческом организме составляет:

  • мышечная ткань — 0,32×10−5 %
  • костная ткань — менее 0,2×10−4 %
  • кровь — ~0,016 мг/л
  • ежедневный приём с пищей 0,005—0,02 мг.

Содержание в организме среднего человека (масса тела ~70 кг) невелико, но точные данные отсутствуют. Данные о токсической и летальной дозах также отсутствуют. Однако известно, что висмут при пероральном приеме малотоксичен. Это кажется неожиданным, так как обычно тяжелые металлы весьма ядовиты, но объясняется легкостью гидролиза растворимых соединений висмута. В интервале величин pH, встречающихся в человеческом организме (за исключением, может быть, желудка) висмут практически полностью осаждается в виде нерастворимых основных солей. Тем не менее, при совместном приёме висмута с веществами, способными перевести его в раствор (глицерин, молочная кислота и т. п.) возможно тяжёлое отравление. При проглатывании большого количества концентрированных растворов нитрата и других солей висмута значительную опасность представляет высокая концентрация свободной кислоты, образовавшейся вследствие гидролиза.

Склонностью к гидролизу и низкой токсичностью обусловлено применение основных солей (субцитрата, основного нитрата и др.) висмута в качестве препаратов для лечения язвы желудка. Помимо нейтрализации кислоты и защиты стенок желудка коллоидным осадком, висмут проявляет активность против бактерии Helicobacter pylori, которая играет существенную роль в развитии язвенной болезни желудка.

История и происхождение названия

Предположительно латинское Bismuthum или bisemutum происходит от немецкого weisse Masse, «белая масса».

В Средневековье висмут часто использовался алхимиками во время опытов. Добывающие руду шахтёры называли его tectum argenti, что означает «серебряная крыша», при этом они считали, что висмут был наполовину серебром.

Висмут использовали не только в Европе. Инки применяли висмут в процессе изготовления холодного оружия, из-за него мечи[источник не указан 599 дней] отличались особой красотой, а их блеск был вызван радужным окислением, которое являлось следствием образования на поверхности металла тонкой плёнки оксида висмута.

Однако висмут не был отнесён к самостоятельному элементу, и полагали, что он является разновидностью свинца, сурьмы или олова. Впервые о висмуте упоминается в 1546 году в трудах немецкого минералога и металлурга Георгиуса Агриколы. В 1739 году немецким химиком Поттом И. Г. было установлено, что висмут является всё-таки отдельным химическим элементом. Через 80 лет шведский химик Берцелиус впервые ввёл символ элемента Bi в химическую номенклатуру.

Висмут в природе

Обратите внимание на двойственность поведения висмута в природе. С одной стороны, он может концентрироваться в минералах, а с другой — рассеиваться в рудах (особенно сульфидных) так, что содержание его в них можно определить лишь одним словом — «следы»

Ярко выраженная способность висмута к образованию собственных минералов не позволяет отнести его к рассеянным элементам в общепринятом значении этого слова. В «чужие» кристаллические решетки он, как правило, не входит. Исключение — свинцовый минерал галенит PbS, в решетке которого при определенных условиях висмут может удерживаться без образования собственных минералов.

Тем не менее, скопления богатых висмутовых руд встречаются очень редко. Они крайне ограниченны в пространстве и отличаются неравномерностью распределения, что, конечно, доставляет огорчения геологам и горнякам, занимающимся разведкой и эксплуатацией висмутовых месторождений.

Минералы висмута как бы прячутся в рудах других элементов: вольфрама, олова, меди, никеля, молибдена, урана, кобальта, мышьяка, золота и других элементов — разных и непохожих.

 

Трудно назвать рудное месторождение, в котором не было бы висмута, но еще сложнее назвать такое месторождение, в котором концентрация его была бы столь высокой, что оно могло бы с выгодой разрабатываться только ради висмута. Как же быть? Поступают просто: висмут берут отовсюду, где извлечение его экономически (или технологически) оправдано. Вот перечень сырьевых источников висмута, обеспечивающих около 3/4 мирового (без России) спроса: медные, свинцовые и серебряные рудники Перу, свинцовые месторождения Мексики, медные и свинцово-цинковые руды Японии, медные, свинцовые и серебряно-кобальтовые месторождения Канады, вольфрамово-оловянные и оловянно-серебряные руды Боливии.

Может быть, все эти источники очень богаты висмутом? Нет, за исключением боливийских, все перечисленные руды висмутом бедны. Основной производитель висмута — свинцовая промышленность — извлекает его из концентратов, в которых не больше сотых, реже десятых процента висмута, а в исходных рудах полиметаллических месторождений от 0,0001 до 0,01% Bi. Та же примерно картина наблюдается и в медной промышленности. Обычно висмут здесь извлекают из анодных шламов, образующихся при электролитическом рафинировании меди.
Источником висмута может быть и вторичное сырье. Например, в Германии значительное количество висмута извлекают при переработке пиритных огарков и из металлического лома. Мировое производство висмута измеряется тысячами тонн — не очень много, особенно если сравнить с соседом по таблице Менделеева — свинцом.

Предполагают, что мировая потребность в висмуте в 2000 г. составит 5-6 тыс. т. На что идут эти тысячи тонн, ответит последняя глава нашего рассказа.

Нитрат висмута

Это – неорганическое соединение с формулой Bi(NO3)3. Оно представляет собой смесь азотной кислоты и соли металла висмута. Выглядят, как бесцветные кристаллы, похожие на соль или сахар. Их можно растворить в воде, вследствие чего нитрат висмута образует кристаллогидрат. Но в подкисленных растворах данное соединение устойчиво.

Интересно, что кристаллогидрат этого вещества способен плавиться при температуре в 75 °С, причем в собственной же кристаллизационной воде.

У него масса химических свойств. Растворенный в воде основной нитрат висмута при кипячении полностью гидролизуется. Происходит сольволиз. Вещество взаимодействует с жидкостью и разлагается с образованием новых соединений. То же самое произойдет, если кристаллогидрат хранить на воздухе.

Стоит отметить, что нитрат может вступать в реакции с холодной концентрированной соляной кислотой, щелочами, фторидами и окислителями (вследствие этого образуются висмутаты).

Механизм и симптомы отравления висмутом

При попадании большого количества металла в организм он захватывается лейкоцитами и разносится по всем тканям и органам. Депонируется металл во внутренних органах: печени, почках, селезенке, нервной ткани. Выделение висмута из организма происходит через желудочно-кишечный тракт. При этом испражнения окрашиваются в темный цвет за счет сульфида висмута.

Чаще всего встречается хроническое отравление соединениями висмута, характеризующееся следующими патологическими проявлениями:

Длительный прием висмутсодержащих препаратов у пациентов с больными почками быстро приводит к висмутовой энцефалопатии. Патология сопровождается головными болями, быстрой утомляемостью, немотивированной агрессией, снижением интеллекта, астенией, развитием психозов. Патология может сопровождаться спутанностью сознания, потерей равновесия, зрительными галлюцинациями.

При остром отравлении препаратами висмута развивается острая почечная недостаточность, неврологические нарушения, олигурия, анурия, острые боли в животе, рвота, диарея.

Стоимость

Цены на висмут на мировом рынке неустойчивы, что определяется как колебанием спроса и предложения, так и падением или ростом производства свинца, которое приводит соответственно к росту или снижению производства висмута, являющегося ценным сопутствующим материалом в свинецсодержащих концентратах. Начиная с 1970-х годов самая низкая цена висмута составляла 3,5 долл./кг и отмечалась в 1980 г., а самая высокая — 15 долл./кг — в 1989 г. В конце 1995 г. цена на висмут чистотой 99,99 % составляла 8,8 долл./кг.

В зависимости от степени чистоты металла висмут разделяют на несколько марок. В порядке увеличения степени чистоты это марки Ви2, Ви1, Ви00 , ГОСТ 10928-90 нормирует содержание примесей в этих марках не более 3 %, 2 % и 0,02 % соответственно. Выпускаются также особо чистые марки висмута Ви000, Ви0000. Цена на металлический висмут существенно зависит от его чистоты. Средневзвешенная цена на мировом рынке на конец 2016 г. составляла около 10 $/кг. Покупателями марок высокой степени очистки являются научные центры, в частности висмут используют для синтеза других элементов.

Химические свойства

В соединениях висмут проявляет степени окисления −3, +1, +2, +3, +4, +5. При комнатной температуре в среде сухого воздуха не окисляется, но в среде влажного воздуха покрывается тонкой плёнкой оксида. Нагрев до температуры плавления приводит к окислению висмута, которое заметно интенсифицируется при 500 °C. При достижении температуры выше 1000 °C сгорает с образованием оксида Bi2O3:

4Bi+3O2 → 2Bi2O3{\displaystyle {\mathsf {4Bi+3O_{2}\ {\xrightarrow {\ }}2Bi_{2}O_{3}}}}

Взаимодействие озона с висмутом приводит к образованию оксида Bi2O5.

Незначительно растворяет фосфор. Водород в твёрдом и жидком висмуте практически не растворяется, что свидетельствует о малой активности водорода по отношению к висмуту. Известны гидриды Bi2H2 и BiH3, которые при нагреве являются неустойчивыми и ядовитыми газами. Висмут не взаимодействует с углеродом, азотом и кремнием.

Взаимодействие висмута с серой или с сернистым газом сопровождается образованием сульфидов BiS, Bi2S3.

Bi+S →510oC BiS{\displaystyle {\mathsf {Bi+S\ {\xrightarrow {510^{o}C}}\ BiS}}}
2Bi+3S →300−400oC Bi2S3{\displaystyle {\mathsf {2Bi+3S\ {\xrightarrow {300-400^{o}C}}\ Bi_{2}S_{3}}}}

Висмут проявляет стойкость по отношению к концентрированной соляной и разбавленной серной кислотам, но растворяется азотной кислотой и царской водкой.

Bi+4HNO3 → Bi(NO3)3+NO↑+2H2O{\displaystyle {\mathsf {Bi+4HNO_{3}\ {\xrightarrow {}}\ Bi(NO_{3})_{3}+NO\uparrow +2H_{2}O}}}
Bi+3HCl+HNO3 → BiCl3+NO↑+2H2O{\displaystyle {\mathsf {Bi+3HCl+HNO_{3}\ {\xrightarrow {}}\ BiCl_{3}+NO\uparrow +2H_{2}O}}}

Висмут реагирует с тетраоксидом диазота с образованием нитрата висмута:

Bi+3N2O4 →70−110oC Bi(NO3)3+3NO↑{\displaystyle {\mathsf {Bi+3N_{2}O_{4}\ {\xrightarrow {70-110^{o}C}}\ Bi(NO_{3})_{3}+3NO\uparrow }}}

С концентрированной серной кислотой растворяется с образованием сульфата висмута:

2Bi+6H2SO4 → Bi2(SO4)3+3SO2↑+6H2O{\displaystyle {\mathsf {2Bi+6H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {}}\ Bi_{2}(SO_{4})_{3}+3SO_{2}\uparrow +6H_{2}O}}}

Взаимодействие висмута с фтором, хлором, бромом и иодом сопровождается образованием различных галогенидов:

2Bi+5F2 →600−700oC 2BiF5{\displaystyle {\mathsf {2Bi+5F_{2}\ {\xrightarrow {600-700^{o}C}}\ 2BiF_{5}}}}
2Bi+3Cl2 →200oC 2BiCl3{\displaystyle {\mathsf {2Bi+3Cl_{2}\ {\xrightarrow {200^{o}C}}\ 2BiCl_{3}}}}

С металлами способен образовывать интерметаллиды — висмутиды.

Висмут также способен образовывать висмуторганические соединения, такие, как триметилвисмут Bi(CH3)3 и трифенилвисмут Bi(C6H5)3.

admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий