Википедија

Bizmut

Bizmut (Bi, lat. bismutum) metal je VA grupe.[9] Ime je dobio po nemačkoj reči Wismut - zastupljenost: bizmut je zastupljen u zemljinoj kori u količini od 0,048 ppm (engl. parts per million). On je petovalentni, postprelazni metal, hemijski sličan arsenu i antimonu. Elementarni bizmut se može javiti u prirodi, mada su njegove najvažnije komercijalne rude u vidu njegovih sulfida i oksida.[10] Najvažniji minerali bizmuta su: bizmutin Bi2S3 i bizmutit (BiO)2CO3. Ove rude se najčešće javljaju kao sporedni proizvod kod dobijanja olova i bakra.[11] Gustina elementarnog bizmuta iznosi oko 86% gustine olova. To je krhki metal svelo-srebrnog sjaja kada se sveže prelomi, međutim stajanjem na vazduhu poprimi ružičaste tragove na površini zbog oksidacije. Bizmut je najčešći dijamagnetični element u prirodi, a ima i najnižu vrednost toplotne provodljivosti među svim metalima. Čist bizmut je krh metal. Ne reaguje sa kiseonikom iz vazduha, kao ni sa vodom. Rastvara se u koncentrovanoj azotnoj kiselini.

Bizmut
Opšta svojstva
Ime, simbolbizmut, Bi
Izgledroze-siv
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Sb
↑
Bi
↓
Mc
olovo ← bizmut → polonijum ‍
Atomski broj (Z)83
Grupa, periodagrupa 15 (pniktogeni), perioda 6
Blokp-blok
Kategorija  postprelazni metal
Rel. at. masa (Ar)208,98040(1)[1]
El. konfiguracija[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 18, 5
Fizička svojstva
Agregatno stanječvrst
Tačka topljenja544,7 K ​(271,5 °‍C, ​520,7 °F)
Tačka ključanja1837 K ​(1564 °‍C, ​2847 °F)
Gustina pri s.t.9,78[2] g/cm3
tečno st., na t.t.10,05 g/cm3
Toplota fuzije11,30 kJ/mol
Toplota isparavanja179 kJ/mol[3]
Mol. topl. kapacitet25,52 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 941 1041 1165
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 1325 1538 1835
Atomska svojstva
Oksidaciona stanja5, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −3
(blago kiseli oksid)
Elektronegativnost2,02
Energije jonizacije1: 703 kJ/mol
2: 1610 kJ/mol
3: 2466 kJ/mol
(ostale)
Atomski radijus156 pm
Kovalentni radijus148±4 pm
Valsov radijus207 pm[4]
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​romboedarska[5][6]
Romboedarska kristalna struktura za bizmut
Brzina zvuka tanak štap1790 m/s (na 20 °‍C)
Topl. širenje13,4 µm/(m·K) (na 25 °‍C)
Topl. vodljivost7,97 W/(m·K)
Električna otpornost1,29 µΩ·m (na 20 °‍C)
Magnetni rasporeddijamagnetičan
Magnetna susceptibilnost (χmol)−280,1·10−6 cm3/mol[7]
Jangov modul32 GPa
Modul smicanja12 GPa
Modul stišljivosti31 GPa
Poasonov koeficijent0,33
Mosova tvrdoća2,25
Brinelova tvrdoća70–95 MPa
CAS broj7440-69-9
Istorija
OtkrićeKlod Fransoa Žofroa (1753)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
207Bi syn 31,55 g β+ 207Pb
208Bi syn 3,68×105 g[8] β+ 208Pb
209Bi 100% 1,9×1019 g α 205Tl
210Bi tragovi 5,012 d β− 210Po
α 206Tl
210mBi syn 3,04×106 g IT 210Bi
α 206Tl
reference • Vikipodaci

Metal bizmut je poznat čoveku od antičkih vremena, ali se sve do 18. veka često zamenjivao sa olovom i kalajem, s kojima deli neke fizičke osobine. Etimologija njegovog imena nije potpuno sigurna, ali se smatra da potiče od arapske reči bi ismid, što znači da ima osobine slične antimonu[12] ili da potiče od nemačke reči weisse Masse ili Wismuth („bela masa”), što je sredinom 16. veka bilo prevedeno na novolatinski kao bisemutum.[13] Dugo se smatralo da je bizmut hemijski element sa najvišom atomskim masom koji je stabilan. Međutim, 2003. godine naučnici su otkrili da je neznatno radioaktivan: njegov jedini primordijalni izotop bizmut-209 se raspada alfa-raspadom sa vremenom poluraspada milijardu puta dužim od procenjene starosti svemira.[14] Bizmut ima 35 izotopa čije se atomske mase nalaze između 190—215. Postojan je samo izotop 209, koji predstavlja skoro 100% izotopskog sastava bizmuta. U prirodi se javlja i izotop 210 (oko 50 ppm prirodnog sastava izotopa), koji je radioaktivan.

Na jedinjenja bizmuta otpada oko polovine ukupne proizvodnje ovog metala. Ona se koriste u kozmetici, kao pigmenti i u nekim farmaceutskim proizvodima, među kojima je lek pepto-bismol, korišten protiv dijareje. Neobična osobina bizmuta da se širi pri smrzavanju je korisna u više vidova primene, kao što je izlivanje tipografskih slova i znakova. Bizmut ima neobično slabu otrovnost među teškim metalima. Pošto je otrovnost olova došla do izražaja poslednjih godina, počele su se značajnije koristiti legure bizmuta (oko trećine svetske proizvodnje) kao zamena za olovo. Osnovna namena bizmuta je za dodavanje niskotopljivim rudama. Neka njegova kompleksna jedinjenja imaju primenu kao katalizatori. Bi2O3, koji je ružičaste boje, koristi se u kozmetičkoj industriji. Bizmut nema biološki značaj. Nalazi se u kostima i u krvi, ali tamo ničemu ne služi. Njegove soli, kao i oksidi, su neotrovne.

Istorija uredi

 
Alhemijski simbol koji je koristio Torbern Bergman 1775.

Naziv bizmut potiče otprilike iz 1660-ih godina, ali je nepoznate i nejasne etimologije. Smatra se da je on jedan od prvih 10 metala koje je čovek otkrio i koristio. Ime bizmut pojavljuje se 1660-ih iz zastarelih reči nem. Bismuth, nem. Wismut, nem. Wissmuth (početak 16. veka), a možda je povezan i sa staronemačkom reči hwiz („belo”).[13] Novolatinski lat. bisemutum (po Agrikoli, koji je latinizirao mnoge nemačke reči iz oblasti rudarstva i tehnike generalno) je izveden iz nem. Wismuth, a možda potiče od izraza nem. weiße Masse, „bela masa”.[15] U davna vremena ovaj element se često pogrešno identifikovao kao kalaj i olovo, jer su njihove osobine dosta slične. Bizmut je poznat od antičkih vremena, te se ni jedan naučnik ne smatra njegovim otkrivačem. Agrikola u delu De Natura Fossilium (oko 1546) navodi da je bizmut zaseban metal iz porodice metala koja uključuje kalaj i olovo. Ovaj zaključak zasnovao je na zapažanjima o metalima i njihovim fizičkim osobinama.[16] Rudari iz doba alhemije dali su bizmutu nazive lat. tectum argenti, odnosno „nastajuće srebro”, u smislu da je to zapravo srebro u procesu nastanka u Zemlji.[17][18][19]

Počev sa Johanom Hajnrihom Potom 1738. godine,[20] Šeleom i Torbern Olofom Bergmanom, razlika između olova i bizmuta je bila sve jasnija i očitija, a Klod Fransoa Žofroa je 1753. demonstrirao da je ovaj metal različit od olova i kalaja.[18][21][22] Bizmut je bio poznat i starim Inkama, a koristili su ga (obično zajedno sa bakrom i kalajem) u posebnoj bronzanoj leguri za noževe.[23]

Osobine uredi

 
Kristali bizmuta, pokazuju mnoge nijanse duginih boja zbog oksida na površini
 
Veštački narasli kristal bizmuta sa svojom stepeničastom kristalnom strukturom, kraj kocke metalnog bizmuta zapremine 1 cm3

Fizičke osobine uredi

Čist bizmut je krhki metal, svetle, srebreno-ružičaste nijanse u svom prirodnom obliku, dok ga njegov oksid pasivizira dajući metalu mnoge žive boje od žute do plave. Spiralni kristali bizmuta stepenaste strukture rezultat su velike brzine rasta oko spoljnih ivica u odnosu na unutrašnje. Varijacije debljine oksidnog sloja koji se stvara na površini kristala uzrok su različitih talasnih dužina svetlosti koja se odbija od površine, te se stoga prikazuju gotovo sve dugine boje. Kada se zapali u prisustvu kiseonika, bizmut gori plavim plamenom, a njegov oksid daje žuti plamen.[21] Njegova otrovnost za živa bića je znatno manja od njegovih suseda iz periodnog sistema kao što su olovo, antimon i polonijum.

Za nijedan drugi metal nije dokazano da je prirodno više dijamagnetičan od bizmuta.[21][24] (Superdijamagnetizam je drugačiji fizički fenomen.) Među svim drugim metalima, on ima jednu od najnižih vrednosti toplotne provodljivosti (samo mangan i, možda, neptunijum i plutonijum imaju niže) te najviši Holov koeficijent.[25] Bizmut takođe ima i vrlo visoku vrednost električnog otpora.[21] Ako se na supstrat nanesu dovoljno tanki slojevi bizmuta, on postaje poluprovodnik, za razliku od ostalih slabih metala.[26]

Elementarni bizmut ima veću gustinu u tečnom nego u čvrstom stanju, osobina koju deli sa antimonom, germanijumom, silicijumom i galijumom.[27] Pri očvršćavanju, tečni bizmut se širi za oko 3,32%; pa je već dugo u upotrebi kao komponenta tipografskih legura koje se lako tope, gde kompenzuje skupljanje drugih legiranih komponenti,[21][28][29][30] pa se dobijaju gotovo izostatske bizmutsko-olovne eutektske legure. Iako ga u prirodi gotovo da nema samorodnog, vrlo čisti oblik bizmuta može graditi određene lepo obojene kristale neobičnog oblika. On je relativno neotrovan i ima vrlo nisku tačku topljenja od oko 271,3 °C, te njegovi kristali mogu rasti čak i u peći u domaćinstvu, mada tako nastali kristali su uglavnom slabog kvaliteta u odnosu na kristale dobijene u laboratoriji.[31]

Na sobnoj temperaturi i normalnom pritisku, bizmut ima sličnu strukturu slojeva kao metalni oblici arsena i antimona,[32] kristalizirajući se u rombohedralnom (trigonalnom) kristalnom sistemu[33] (Pirsonov simbol hR6, prostorna grupa R3m br. 166), koja se često svrstava u trigonalne ili heksagonalne kristalne sisteme.[5] Kada se pri sobnoj temperaturi kompresuje, ova Bi-I struktura se prvo pretvori u monoklinsku Bi-II pri pritisku od 2,55 GPa, kasnije u tetragonalnu Bi-III na 2,7 GPa, te naposletku u kubičnu prostorno centriranu Bi-IV pri pritisku od 7,7 GPa. Odgovarajući prelazi mogu se nadgledati preko promena u električnoj provodljivosti; pošto su one isprekidane i reproducibilne, te se takođe mogu iskoristiti za fino podešavanje opreme visokog pritiska.[34][35]

Hemijske osobine uredi

Bizmut je stabilan u prisustvu vazduha i vlage iz vazduha pri normalnim temperaturama. Međutim, kada se usija, reaguje s vodom dajući bizmut(III)-oksid.[36]

2 Bi + 3 H2O → Bi2O3 + 3 H2

On reaguje sa fluorom dajući bizmut(V)-fluorid pri 500 °C ili bizmut(III)-fluorid pri nižim temperaturama (obično iz istopljenog Bi); dok sa drugim halogenim daje samo bizmut(III)-halide.[37][38][39] Trihalidi su korozivni i lako reaguju sa vlagom dajući oksihalide formule BiOX.[40]

2 Bi + 3 X2 → 2 BiX3 (X = F, Cl, Br, I)

Bizmut se rastvara u koncentriranoj sumpornoj kiselini dajući bizmut(III)-sulfat i sumpor-dioksid.[36]

6 H2SO4 + 2 Bi → 6 H2O + Bi2(SO4)3 + 3 SO2

On reaguje sa azotnom kiselinom dajući bizmut(III)-nitrat:

Bi + 6 HNO3 → 3 H2O + 3 NO2 + Bi(NO3)3

Takođe rastvara se u hlorovodoničnoj kiselini, ali samo u prisustvu kiseonika:[36]

4 Bi + 3 O2 + 12 HCl → 4 BiCl3 + 6 H2O

Koristi se i kao reagens pri transmetalaciji u sintezi kompleksa zemnoalkalnih metala:

3 Ba + 2 BiPh3 → 3 BaPh2 + 2 Bi

Izotopi uredi

Jedini primordijalni izotop bizmuta, bizmut-209 se dugo vremena smatrao za najteži stabilni izotop od svih elemenata, međutim takođe se i sumnjalo[41] da iz teoretskih razloga taj izotop može biti i nestabilan. Ova pretpostavka je konačno dokazana 2003. godine kada su istraživači na Institutu za astrofiziku svemira u francuskom gradu Orse, merili alfa-zračenje te otkrili da je vreme poluraspada izotopa bizmuta-209 oko 1,9 • 1019 godina,[42] što je preko milijardu puta duže od trenutno procenjene starosti svemira.

Zahvaljujući svom izuzetno dugom vremenu poluraspada u svim dosad korištenim medicinskim i industrijskim aplikacijama, bizmut se može smatrati kao stabilan i neradioaktivan element. Njegova radioaktivnost je predmet naučnog zanimanja i interesa, jer je on jedan od malobrojnih elemenata čija se radioaktivnost teoretski pretpostavljala i predviđala pre nego što je zaista otkrivena u laboratoriji. Bizmut ima i najduže poznato vreme poluraspada alfa-raspadom, mada izotop telura-128 ima vreme poluraspada od preko 2,2 • 1024 godina, ali dvostrukim beta-raspadom.[43]

Postoji nekoliko izotopa bizmuta sa kratkim vremenima poluraspada, a javljaju se u radioaktivnom lancu raspadanja aktinijuma, radijuma i torijuma, a mnogi od njegovih izotopa su veštački sintetisani. Izotop bizmut-213 se takođe nalazi i u lancu raspada uranijuma-233.[44]

Za komercijalne svrhe, radioaktivni izotop bizmut-213 se može dobiti bombardovanjem radijuma sa kočionim zračenjem fotona iz linearnog ubrzivača čestica. Godine 1997. antitelo konjugovano sa bizmutom-213, koje ima vreme poluraspada od 45 minuta, a raspada se emisijom alfa-čestice, koristilo se za lečenje pacijenata sa leukemijom. Takođe je pokušano da se ovaj izotop primeni u lečenju raka, na primer, u programu ciljane alfa terapije (CAT).[45][46]

Rasprostranjenost uredi

Glavni članak: Spisak država po proizvodnji bizmuta
 
Mineral bizmit.

U Zemljinoj kori, količina bizmuta je oko dva puta veća od količine zlata. Najvažnije rude bizmuta su bizmutinit (bizmutin, Bi2S3) i bizmit (Bi2O3).[21] Prirodni, elementarni bizmut pronađen je u Australiji, Boliviji i Kini.[47][48]

Prema podacima Američkog geološkog zavoda (USGS), svetska rudnička proizvodnja bizmuta u 2010. godini bila je 8.900 tona, a među najvećim proizvođačima su Kina (6.500 tona), Peru (1.100 t) i Meksiko (850 t). Proizvodnja rafiniranog bizmuta iznosila je 16.000 tona, od čega je Kina proizvodila 13.000 t, Meksiko 850 t i Belgija 800 tona.[49] Razlika između iskopanog i rafiniranog metala oslikava status bizmuta kao nusproizvoda izdvajanja iz ruda drugih metala poput olova, bakra, kalaja, molibdena i volframa.[50]

Bizmut u sirovim olovnim šipkama (koje mogu sadržavati i do 10% bizmuta) prolazi kroz nekoliko faza rafiniranja, sve dok se potpuno ne izdvoji u Krol-Betertonovom procesu kojim se odvajaju nečistoće u vidu troske ili elektrolitski u Betsovom procesu. Bizmut se slično ponaša i sa drugim glavnim metalom, bakrom.[51] Sirovi metalni bizmut iz oba procesa još uvek sadrži značajne količine drugih metala, pretežno olova. Reakcijom tako istopljene mešavine sa gasovitim hlorom ostali metali prelaze u svoje hloride dok bizmut ostaje nepromenjen. Nečistoće se takođe mogu ukloniti i mnogim drugim metodama na primer sa fluksom i tretmanima kojima se dobija metalni bizmut velike čistoće (preko 99% Bi). Svetska proizvodnja bizmuta iz rafinerijskih postrojenja je znatno obuhvatnija i pouzdanija statistika u odnosu na rudničku proizvodnju.[51][52][53]

Cena uredi

 
Svetska rudnička proizvodnja i godišnje prosečne cene bizmuta (Njujorška berza, neusklađeno za inflaciju).[54]

Cena čistog metalnog bizmuta bila je relativno stabilna tokom većeg dela 20. veka, osim velikog poskupljenja 1970-ih. Bizmut se gotovo uvek proizvodio pretežno kao nusproizvod rafiniranja olova, te je stoga njegova cena reflektirala troškove njegovog izdvajanja te uravnoteženosti između proizvodnje i potražnje.[54] Potražnja za bizmutom je bila neznatna pre Drugog svetskog rata i bila je gotovo u potpunosti farmaceutska; jedinjenja bizmuta su se koristili za lečenje stanja poput crevnih poremećaja, polno prenosivih bolesti i opekotina. Manje količine metalnog bizmuta koristile su se u legurama korištenim za sisteme za gašenje požara i žicama za lemljenje. Međutim, tokom Drugog svetskog rata bizmut se smatrao strateškim materijalnom, a korišten je za lemljenje, legure, lekove i atomsko istraživanje. Da bi stabilizovali tržište, proizvođači su tokom rata postavili cenu na 2,75 američkih dolara po kg, a u periodu od 1950. do 1964. na 4,96 američkih dolara/kg.[54]

Početkom 1970-ih, cena bizmuta je naglo narasla kao rezultat povećanja potražnje za njim kao metalurškim dodatkom aluminijumu, čeliku i gvožđu. Nakon toga došlo je do povećanja svetske proizvodnje, stabilizacije potrošnje i recesije 1980. te 1981-1982. Dve godine kasnije, 1984. cena je ponovno počela da raste zbog povećanja potrošnje u svetskim razmerama, naročito u SAD i Japanu. Početkom 1990-ih, počela su istraživanja o bizmutu kao neotrovnoj zameni za olovo u mnogim oblastima, kao što su keramičke glazure, utezi za ribolov, oprema u prehrambenoj industriji, maziva i drugim aplikacijama.[55] Povećanje upotrebe bizmuta u ovim područjima je ostalo sporo sredinom 1990-ih, i nakon uvođenja zakonskih regulativa o zameni olova u SAD i drugim zemljama, ali je ona povećana oko 2005. godine. Ovo je prouzrokovalo brzi i stalni rast cena bizmuta.[54]

Upotreba uredi

Bizmut je našao primenu kao sastojak legura, naročito posebnih lako topljivih legura, na primer u sastavu Vudovog metala, koji se topi već na 70 °C, kao i za Rozeov metal čija je tačka topljenja oko 98 °C.[56]

U tehnici uredi

Legura bizmanol sa manganom je vrlo snažan trajni magnet. U pokrivnim legurama (dobijenim vrućim pocinkavanjem) od kojih se proizvode jedinjenja između solarnih panela, služi kao zamena za olovo.[57] Sintetički monokristali od bizmuta veličine preko 20 cm i polikristalne ploče od bizmuta koriste se kao neutronski filteri u istraživačkim reaktorima za ispitivanje materijala.[58][59] Hemijsko jedinjenje bizmut-telurid u sastavu Peltijerovog elemenata proizvodi hladnoću. Fazno-izmenjivački materijal u nekim DVD-RAM-ovima sadrži bizmut.[60]

U nekim izvorima bizmut se propagira kao legirni element u čelicima za automate, kao zamena za olovo. On bi trebalo da poboljša obradivost ovih čelika bez negativnih ekoloških osobina olova. Sa gledišta čelične industrije ova zamisao nije ekonomski povoljna, jer se bizmut ne može gotovo nikako metalurški odstraniti, a kasnije se pojavljuje kao prateći element u čelicima dobijenim iz recikliranog čeličnog otpada. U elektroindustriji legura bizmuta i kalaja koristi se kao zamena za kalajne lemove koji sadrže olovo. Međutim, nedostatak takvih legura je što bizmut-kalaj legure zahtevaju upotrebu posebnih uređaja za lemljenje. Kontaminacija s olovom (npr. popravka starih aparata) dovodi do veoma niske tačke topljenja, a upotreba alata za kalaj-srebreno legiranje do previsokih temperatura i kontaminacije alata sa bizmutom.

Bizmut-oksid se koristi za izradu optičkih čaša i stakla, a služi i kao pomoćno sredstvo pri sinterovanju u tehničkoj keramici. Osim toga nalazi se i u obliku bizmut-germanata u sastavu detektora scintilacije pri tomografiji emisijom pozitrona (PET).

Jedna legura olova i bizmuta koristila se u Sovjetskom Savezu kao sredstvo za hlađenje nuklearnih reaktora. Ova legura je bila efikasnija od uobičajenog hlađenja vodom pod pritiskom, ali je njom bilo mnogo teže rukovati. Takva legura očvršćava na temperaturi ispod 125 °C te može dovesti do ogromnih oštećenja reaktora. Neki od tako hlađenih reaktora koristili su se u nuklearnim podmornicama (npr. onima alfa-klase).

Jedinjenja uredi

Bizmut gradi trovalentna i petovalentna jedinjenja, s tim da su trovalentna puno češća i rasprostranjenija. Mnoge njihove hemijske osobine slične su onima kod arsena i antimona, mada su manje otrovna od sličnih derivata lakših elemenata.

Oksidi i sulfidi uredi

Pri povišenim temperaturama, pare metala se vrlo brzo spajaju sa kiseonikom, dajući žuti trioksid Bi
2O
3.[27][61] Kada je istopljen, na temperaturama iznad 710 °C, ovaj oksid može da korodira svaki drugi metalni oksid, pa čak i platinu.[39] U reakcijama sa bazama, daje dve serije oksianjona: BiO−
2, koji je polimerski i gradi linijske lance i BiO3−
3. Anjon u Li
3BiO
3 je zapravo kubni oktamerni anjon, Bi
8O24−
24, dok je anjon u Na
3BiO
3 tetrameran.[62] Tamnocrven bizmut(V)-oksid, Bi
2O
5 je nezasićen, a pri zagrevanju se oslobađa gas O
2.[63] Jedinjenje NaBiO3 je vrlo snažno oksidirajuće sredstvo.[64]

Bizmut-silfid, Bi
2S
3 javlja se u prirodi u sastavu ruda bizmuta.[65] Takođe se proizvodi kombinacijom istopljenog bizmuta i sumpora.[38]

 
Struktura bizmut-oksihlorida (BiOCl) (mineral bizmoklit). Atomi bizmuta prikazani su sivom, kiseonik crvenom a hlor zelenom bojom.

Bizmut-oksihlorid (BiOCl, vidi sliku desno) i bizmut-oksinitrat (BiONO3) stehiometrijski se pojavljuju kao jednostavne anjonske soli katjona bizmuta(III) (BiO+) a koji se obično javlja u tečnim bizmutovim jedinjenjima. Međutim, u slučaju BiOCl, kristalne soli grade strukturu naizmeničnih slojeva atoma Bi, O i Cl, gde je svaki atom kiseonika naslonjen na četiri atoma bizmuta u susednim slojevima. Ovo mineralno jedinjenje se koristi kao pigment i u kozmetici.[66]

Bizmutini i bizmutidi uredi

Za razliku od lakših članova 15. grupe elemenata kao što su azot, fosfor i arsen, a slično kao njegov prethodnik iz iste 15. grupe, antimon, bizmut ne gradi stabilne hidride. Bizmut-hidrid, bizmutin (BiH
3) jeste endotermsko jedinjenje koje se spontano raspada na sobnoj temperaturi. Stabilan je samo na temperaturi ispod −60 °C.[62] Bizmutidi su međumetalna jedinjenja između bizmuta i drugih metala.

Godine 2014. naučnici su otkrili da natrijum-bizmutid može da postoji u obliku materije nazvane trodimenzionalni topološki Dirakov polumetal (3DTDS) koji poseduje trodimenzionalne Dirakove fermione na jednom mestu. On je prirodna, trodimenzionalna suprotnost grafenu sa sličnom mobilnošću i brzinom elektrona. I grafen i topološki izolator (poput onih u 3DTDS) su kristalni materijali koji električno izoliraju svoju unutrašnjost, ali provode elektricitet svojom površinom, omogućavajući da funkcionišu kao tranzistori i druge elektronske komponente. Iako je natrijum-bizmutid (Na
3Bi) isuviše nestabilan da se koristi u uređajima bez prethodnog pakovanja, on može da demonstrira potencijalnu svrhu korištenja 3DTDS sistema, koji nude određenu efikasnosti i proizvodne prednosti nad ravnim grafenom u poluprovodnicima i spintroničnim aplikacijama.[67][68]

Halidi uredi

Halidi bizmuta u nižim oksidacijskim stanjima imaju veoma neobične strukture. Ono što se prvobitno smatralo za bizmut(I)-hlorid, BiCl, pokazalo se da je zapravo kompleksno jedinjenje koje se sastoji od Bi5+
9 katjona i BiCl2−
5 i Bi
2Cl2−
8 anjona.[62][69] Katjon Bi5+
9 ima nepravilnu trigonalnu prizmatsku molekularnu geometriju sa tri vrha, a takođe je otkriven i u Bi
10Hf
3Cl
18, koji se dobija redukcijom mešavine hafnijum(IV)-hlorida i bizmut-hlorida sa elementarnim bizmutom, a ima strukturu [Bi+
] [Bi5+
9] [HfCl2−
6]
3.[62]‍:50 Poznati su i drugi poliatomski katjoni bizmuta, poput Bi2+
8, koji je dokazan u jedinjenju Bi
8(AlCl
4)
2.[69] Bizmut takođe gradi i bromide sa niskom valencom koji su iste strukture kao „BiCl”. Postoji i pravi monojodid, BiI, koji sadrži lanac Bi
4I
4 jedinica. BiI se raspada pri zagrevanju na trijojid, BiI
3, i elementarni bizmut. Postoji i monobromid iste strukture.[62]

U oksidacionom stanju +3, bizmut gradi trihalide sa svim halogenima: BiF
3, BiCl
3, BiBr
3 i BiI
3. Svi od njih osim BiF
3 se hidrolizuju vodom.[62]

Bizmut(III) hlorid reaguje sa hlorovodonikom u rastvoru etra dajući kiselinu HBiCl
4.[36]

Oksidaciono stanje +5 javlja se mnogo ređe. Jedno od takvih jedinjenja je BiF
5, vrlo snažno oksidativno i fluorizativno sredstvo. Takođe, ono je i jak primalac fluorida, reaguje sa ksenon-tetrafluoridom dajući katjon XeF+
3:[36]

BiF
5 + XeF
4 → XeF+
3BiF−
6

Drugi joni uredi

U vodenim rastvorima, u uslovima prisustva jakih kiselina jon Bi3+
 se rastvara gradeći jon sa vodom Bi(H
2O)3+
8.[70] Pri pH > 0%je polinuklearne vrste, među kojima se najvažnijim smatra oktaedarski kompleks [Bi
6O
4(OH)
4]6+
.[71]

Reference uredi

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Thomas Jefferson National Accelerator Facility - Office of Science Education
  3. ^ Zhang, Yiming; Evans, Julian R. G.; Yang, Shoufeng (2011). „Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks” (PDF). Journal of Chemical & Engineering Data. 56 (2): 328—337. doi:10.1021/je1011086. 
  4. ^ Mantina, Manjeera; Chamberlin, Adam C.; Valero, Rosendo; Cramer, Christopher J.; Truhlar, Donald G. (2009). „Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group”. The Journal of Physical Chemistry A. 113 (19): 5806—5812. PMC 3658832  . PMID 19382751. doi:10.1021/jp8111556. 
  5. ^ a b Cucka, P. Barrett C. S. (1962). „The crystal structure of Bi and of solid solutions of Pb, Sn, Sb and Te in Bi”. Acta Crystallographica. 15 (9): 865—872. S2CID 95823171. doi:10.1107/S0365110X62002297. 
  6. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1988). Chemie der Elemente (1 izd.). Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-26169-7. 
  7. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4. 
  8. ^ J. Halperin, C.R. Baldock, R.E. Druschel: Half-life of 208Bi, Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, Volume 26, Issue 3, mart 1964, str. 391–393
  9. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  10. ^ Mišić, Milan, ur. (2005). Enciklopedija Britanika. A-B. Beograd: Narodna knjiga : Politika. str. 144. ISBN 86-331-2075-5. 
  11. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  12. ^ Bismuth. WebMineral. Pristupljeno 17.12.2011.
  13. ^ a b Harper, Douglas. "bismuth". Online Etymology Dictionary.
  14. ^ Dumé, Belle (23. 4. 2003). „Bismuth breaks half-life record for alpha decay”. Physicsworld. 
  15. ^ Norman Nicholas C. (1998). Chemistry of arsenic, antimony, and bismuth. str. 41. ISBN 978-0-7514-0389-3. 
  16. ^ Agricola, Georgious (1955) [1546]. De Natura Fossilium. New York: Mineralogical Society of America. str. 178. 
  17. ^ Nicholson, William (1819). „Bismuth”. American edition of the British encyclopedia: Or, Dictionary of Arts and sciences ; comprising an accurate and popular view of the present improved state of human knowledge. str. 181. 
  18. ^ a b Weeks Mary Elvira (1932). „The discovery of the elements. II. Elements known to the alchemists”. Journal of Chemical Education. 9 (1): 11. Bibcode:1932JChEd...9...11W. doi:10.1021/ed009p11. 
  19. ^ Giunta, Carmen J. Glossary of Archaic Chemical Terms, Le Moyne College.
  20. ^ Pott Johann Heinrich (1738). „De Wismutho”. Exercitationes chymicae. Berolini: Apud Johannem Andream Rüdigerum. str. 134. 
  21. ^ a b v g d đ Robert C. Weast, ur. (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton: CRC (Chemical Rubber Publishing Company). str. E—129 do E—145. ISBN 978-0-8493-0470-5. 
  22. ^ Geoffroy (1753). „Sur Bismuth”. Histoire de l'Académie royale des sciences ... Avec les mémoires de mathématique & de physique ... Tirez des registres de cette Académie: 190. 
  23. ^ Gordon Robert B.; Rutledge John W. (1984). „Bismuth Bronze from Machu Picchu, Peru”. Science. 223 (4636): 585—586. Bibcode:1984Sci...223..585G. JSTOR 1692247. PMID 17749940. S2CID 206572055. doi:10.1126/science.223.4636.585. 
  24. ^ Kruger, str. 171
  25. ^ Jones, H. (1936). „The Theory of the Galvomagnetic Effects in Bismuth”. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 155 (886): 653—663. Bibcode:1936RSPSA.155..653J. JSTOR 96773. doi:10.1098/rspa.1936.0126. 
  26. ^ Hoffman, C.; Meyer, J.; et al. (1993). „Semimetal-to-semiconductor transition in bismuth thin films”. Phys. Rev. B. 48 (15): 11431—11434. Bibcode:1993PhRvB..4811431H. PMID 10007465. doi:10.1103/PhysRevB.48.11431. 
  27. ^ a b Wiberg, str. 768
  28. ^ Tracy George R; Tropp Harry E; Friedl Alfred E. (1974). Modern physical science. str. 268. ISBN 978-0-03-007381-6. 
  29. ^ Alfred, Tribe (1868). „IX.—Freezing of water and bismuth”. Journal of the Chemical Society. 21: 71—73. doi:10.1039/JS8682100071. 
  30. ^ Pierre, Papon; Jacques, Leblond; Paul, Meijer; Ernst, Herman (2006). The Physics of Phase Transitions. str. 82. ISBN 978-3-540-33390-6. 
  31. ^ Tiller William A. (1991). The science of crystallization: microscopic interfacial phenomena. Cambridge University Press. str. 2. ISBN 978-0-521-38827-6. 
  32. ^ Wiberg, str. 767
  33. ^ Kruger, str. 172
  34. ^ Boldyreva, Elena (2010). High-Pressure Crystallography: From Fundamental Phenomena to Technological Applications. Springer. str. 264—265. ISBN 978-90-481-9257-1. 
  35. ^ Manghnani Murli H. (2000). Science and Technology of High Pressure: Proceedings of the International Conference on High Pressure Sciene and Technology (AIRAPT-17), Honolulu, Hawaii, 25-30 July, 1999, Volume 2. Universities Press (Indija). str. 1086. ISBN 978-81-7371-339-2. 
  36. ^ a b v g d Suzuki, str. 8
  37. ^ Wiberg, str. 769–770.
  38. ^ a b Greenwood, str. 559–561.
  39. ^ a b Krüger, str. 185
  40. ^ Suzuki, str. 9
  41. ^ Carvalho H. G.; Penna, M. (1972). „Alpha-activity of209Bi”. Lettere al Nuovo Cimento. 3 (18): 720. S2CID 120952231. doi:10.1007/BF02824346. 
  42. ^ de, Marcillac Pierre; Coron, Noël; Dambier, Gérard; Leblanc, Jacques; Jean-Pierre Moalic (2003). „Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth”. Nature. 422 (6934): 876—878. Bibcode:2003Natur.422..876D. PMID 12712201. S2CID 4415582. doi:10.1038/nature01541. 
  43. ^ Georges, Audi; Bersillon, O.; et al. (2003). „The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties” (PDF). Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729 (1): 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 
  44. ^ Walter, Loveland; Morrissey David J; Seaborg Glenn Theodore (2006). Modern Nuclear Chemistry. str. 78. ISBN 978-0-471-11532-8. 
  45. ^ Imam, S (2001). „Advancements in cancer therapy with alpha-emitters: a review”. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 51 (1): 271—278. PMID 11516878. doi:10.1016/S0360-3016(01)01585-1. 
  46. ^ Ashton, Acton (2011). Issues in Cancer Epidemiology and Research. str. 520. ISBN 978-1-4649-6352-0. 
  47. ^ Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (ur.). „Bismuth”. Handbook of Mineralogy (PDF). I (Elements, Sulfides, Sulfosalts). Chantilly, VA, US: Mineralogical Society of America. ISBN 978-0-9622097-0-3. Pristupljeno 5. 12. 2011. 
  48. ^ Krüger, str. 172–173.
  49. ^ Carlin, James F. Jr. „2010 USGS Minerals Yearbook: Bismuth” (PDF). United States Geological Survey. Pristupljeno 9. 9. 2010. 
  50. ^ Kruger, str. 173
  51. ^ a b Ojebuoboh, Funsho K. (1992). „Bismuth—Production, properties, and applications”. JOM. 44 (4): 46—49. Bibcode:1992JOM....44d..46O. S2CID 52993615. doi:10.1007/BF03222821. 
  52. ^ Horsley, G.W. (1957). „The preparation of bismuth for use in a liquid-metal fuelled reactor”. Journal of Nuclear Energy (1954). 6 (1–2): 41—52. doi:10.1016/0891-3919(57)90180-8. 
  53. ^ Shevtsov, Yu. V.; Beizel, N. F. (2011). „Pb distribution in multistep bismuth refining products”. Inorganic Materials. 47 (2): 139. S2CID 96931735. doi:10.1134/S0020168511020166. 
  54. ^ a b v g Bismuth Statistics and Information, USGS.
  55. ^ Suzuki, str. 14
  56. ^ Binder, Harry H. der chemischen Elemente (1999). Lexikon. Stuttgart: S. Hirzel Verlag. ISBN 978-3-7776-0736-8. 
  57. ^ Beschichtungslegierungen. Arhivirano na sajtu Wayback Machine (20. avgust 2012) na: bruker-spaleck.de
  58. ^ Forschungsbericht KFA Jülich[mrtva veza] (PDF)
  59. ^ „Forschungsbericht NIST USA”. Arhivirano iz originala 7. 1. 2009. g. Pristupljeno 18. 12. 2018. 
  60. ^ Vijest na heise.de
  61. ^ Greenwood, str. 553
  62. ^ a b v g d đ S. M. Godfrey; C. A. McAuliffe; et al. (1998). Nicholas C. Norman, ur. Chemistry of arsenic, antimony, and bismuth. Springer. str. 67—84. ISBN 978-0-7514-0389-3. 
  63. ^ Scott, Thomas; Eagleson, Mary (1994). Concise encyclopedia chemistry. Walter de Gruyter. str. 136. ISBN 978-3-11-011451-5. 
  64. ^ Greenwood, str. 578
  65. ^ Remsen, Ira. An Introduction to the Study of Chemistry. Forgotten Books. str. 363. ISBN 978-1-4400-5235-4. 
  66. ^ Kruger, str. 184
  67. ^ „3D counterpart to graphene discovered”. KurzweilAI. 20. 1. 2014. Pristupljeno 28. 1. 2014. 
  68. ^ Liu, Z. K.; Zhou, B.; Zhang, Y.; Wang, Z. J.; Weng, H. M.; Prabhakaran, D.; Mo, S.-K.; Shen, Z. X.; Fang, Z.; Dai, X.; Hussain, Z.; Chen, Y. L. (2014). „Discovery of a Three-Dimensional Topological Dirac Semimetal, Na 3 Bi”. Science. 343 (6173): 864—867. Bibcode:2014Sci...343..864L. PMID 24436183. S2CID 206552029. arXiv:1310.0391  . doi:10.1126/science.1245085. 
  69. ^ a b R. J. Gillespie; J. Passmore (1975). Emeléus, H. J.; Sharp A. G., ur. Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. Academic Press. str. 77—78. ISBN 978-0-12-023617-6. 
  70. ^ Ingmar, Persson (2010). „Hydrated metal ions in aqueous solution: How regular are their structures?”. Pure and Applied Chemistry. 82 (10): 1901—1917. S2CID 98411500. doi:10.1351/PAC-CON-09-10-22. 
  71. ^ Jan, Näslund; Ingmar, Persson; et al. (2000). „Solvation of the Bismuth(III) Ion by Water, Dimethyl Sulfoxide, N,N'-Dimethylpropyleneurea, and N,N-Dimethylthioformamide. An EXAFS, Large-Angle X-ray Scattering, and Crystallographic Structural Study”. Inorganic Chemistry. 39 (18): 4012—4021. PMID 11198855. doi:10.1021/ic000022m. 

Literatura uredi

Spoljašnje veze uredi

 
Bizmut na Vikimedijinoj ostavi.

Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Бизмут&oldid=27548700”