Висмут

ВИСМУТ, Bi (лат. bismuthum * а. bismuth; н. Wismut; ф. bismuth; и. bismuto), — химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 83, атомная масса 208,980.

Свойства висмута

Природный висмут состоит из одного стабильного изотопа ²⁰⁹Bi; из радиоактивных — важнейший — ²¹⁰Bi. С глубокой древности считался разновидностью сурьмы, свинца или олова. Представление о висмуте как о самостоятельном химическом элементе сложилось лишь в 18 в., после того как в 1739 немецким химиком И. Поттом была установлена его химическая индивидуальность.

Висмут — серебристо-серый металл с розоватым оттенком. Имеет ромбоэдрическую решётку с периодом а = 47,364 нм (4,7364 Е) и углом а = 57°14'13''. Плотность 9800 кг/м³, t плавления 271,3°С, t кипения 1564° С. При плавлении уменьшается в объёме на 3,27% (плотность жидкого висмута 10 060 кг/м³). При комнатной температуре хрупок, при t 120-150°С ковок. Твёрдость по Бринеллю 93 МПа, по Moocy 2,5. Наименее теплопроводный удельная теплопроводность при 20°С 8,37 Вт/(м•К) и наиболее диамагнитный металл (удельная магнитная восприимчивость 1,35 • 10^-6).

На воздухе висмут слабо окисляется. В своей подгруппе обладает наиболее ярко выраженными основными свойствами; степень окисления +2, +3, +5, а также -3, +4, +1. Высшую степень окисления +5 висмут проявляет лишь в щелочной среде при действии сильных окислителей; в природе единственное окисленное состояние висмута +3. Кристаллохимически близок к Pb²⁺, Sb³⁺, Te^2-. Обладает большим сродством к электрону (окислительно-восстановительный потенциал Bi³⁺/Bi⁰ = +0,226). В природе для Висмута характерны соединения с S, Se и Te. Как и сульфид, Bi₂О₃ легко растворим в кислотах и очень мало в концентрированных щелочах. Растворимые соли висмута токсичны.

Висмут в природе

Содержание висмута в земной коре 1,7 • 10^-5% по массе. При сравнительно небольшой распространённости он проявляет ярко выраженную способность к образованию собственных минералов в эндогенных и гипергенных процессах. Известно свыше 100 минералов висмута. Основное промышленное значение имеют самородный висмут, висмутин и сульфосоли висмута. В зоне гипергенеза эти минералы переходят в труднорастворимые гидроокиси и основные карбонаты висмута. Основная форма присутствия висмута в изверженных породах — собственная акцессорная минерализация. Наиболее значительные концентрации висмута отмечены в кислых породах. Относительно обогащены висмутом продукты поздних фаз кристаллизации магмы. Собственно висмутовые месторождения редки и обычно невелики по масштабам. Сопутствующая висмутовая минерализация проявлена в рудах практически всех высоко- и среднетемпературных месторождений W, Sn, Mo, Cu, Pb, Au, Co. Основные типы месторождений и схемы обогащения см. в ст. Висмутовые руды.

Получение и применение висмута

В зависимости от состава примесей в черновом висмуте, извлечённом из концентратов, чистый висмут получают различными методами: окислительное рафинирование под щелочными флюсами, зейгерование, сплавление с серой и др. Товарный висмут содержит почти 100% основного металла. Висмут высокой чистоты получают зонной перекристаллизацией в атмосфере инертного газа.

Висмут применяется в металлургии (получение легкоплавких сплавов со свинцом, оловом, кадмием; при изготовлении форм для точного литья, штампов, разметочных, монтажных и контрольных приспособлений; для улучшения обрабатываемости сплавов алюминия, чугуна и стали при производстве авиа- и автодвигателей). Значительное количество висмута потребляется фармацевтической промышленностью (висмут и его препараты — обеззараживающее и подсушивающее средство). В химической промышленности висмут — катализатор при производстве синтетических волокон. Висмут применяется также в атомной энергетике (висмут — жидкий теплоноситель и охлаждающий агент), электронике (полупроводники на основе висмута), стекольной (соединения висмута увеличивают коэффициент преломления) и керамической (легкоплавкие эмали) промышленности.