»   »  Bismut

Bismut

Radioaktivní prvek
český názevBismut
latinský názevBismuthum
anglický názevBismuth
chemická značkaBi
protonové číslo83
relativní atomová hmotnost208,980347
perioda6
skupinaV.A
zařazeníkovy
rok objevu ≈ 1400
teplota tání [°C]271,3
teplota varu [°C]1560
hustota [g cm-3]9,8
hustota při teplotě tání [g cm-3]10,05
elektronegativita2,02
standardní el. potenciál [V]+0,32
oxidační stavy-III, III, V
elektronová konfigurace[Xe]4f14 5d10 6s2 6p3
atomový poloměr [pm]143
kovalentní poloměr [pm]146
specifické teplo [J g-1K-1]0,12
slučovací teplo [kJ mol-1]11,3
tepelná vodivost [W m-1 K-1]7,92
elektrická vodivost [S m-1]8,67.105
1. ionizační potenciál [eV]7,289
2. ionizační potenciál [eV]16,687
3. ionizační potenciál [eV]25,559
tvrdost podle Mohse2,25
tvrdost podle Vickerse [MPa]-
tvrdost podle Brinella [MPa]94,2
modul pružnosti ve smyku [GPa]12
modul pružnosti v tahu [GPa]32
skupenství za norm. podmíneks

Chemické vlastnosti a reakce

Chemický prvek bismut je růžový, lesklý, velmi křehký kov, který se dá snadno rozetřít na prášek. Krystalizuje v trigonální krystalografické soustavě. Zahřát na vzduchu na teplotu nad 500°C hoří modrým plamenem za vývoje žlutého dýmu oxidu Bi2O3.

Za normální teploty je bismut stálý, za vyšších teplot ochotně reaguje s chlorem, bromem, jodem, sírou, selenem a tellurem. S fluorem se přímo slučuje na fluorid bismutičný BiF5 až při teplotě nad 600°C. Již při teplotě 70°C reaguje s oxidem dusičitým za vzniku dusičnanu bismutitého. Bismut je dobře rozpustný v HCl, s kyselinou dusičnou a sírovou reaguje bez vývoje vodíku:

Bi + 4HNO3 → Bi(NO3)3 + NO + 2H2O
2Bi + 6H2SO4 → Bi2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

S lučavkou královskou reaguje za vzniku chloridu bismutitého:

Bi + 3HCl + HNO3 → BiCl3 + NO + 2H2O

Ze všech známých kovů má bismut, společně s manganem nejnižší hodnotu tepelné vodivosti.

Stabilní sloučeniny tvoří pouze v oxidačním stupni III, vystupuje v nich jako kation bismutitý Bi3+ nebo jako kation bismutylu [BiO]+. Sloučeniny bismutu v oxidačním stupni V jsou nestálé a chovají se jako silná oxidační činidla. Ve sloučeninách s elektropozitivnějšími prvky může vystupovat s oxidačním číslem -III, např. Mg3Bi2.

Jednoduchý kvalitativní důkaz přítomnosti bismutitých iontů v roztoku je možné uskutečnit přídavkem roztoku jodidu draselného KI, přítomnost bismutu se projeví vznikem sytě černé sraženiny jodidu bismutitého BiI3. Analytické stanovení bismutu se provádí komplexometricky titrací na 0,5% roztok xylenolové oranži ve vodě. Bod ekvivalence se v silně kyselém prostředí (pH=1-3) projeví barevným přechodem indikátoru z červené na žlutou.

Bismut je radioaktivní prvek, který tvoří celkem 14 izotopů s velmi dlouhým poločasem rozpadu, nejstálejší izotop bismutu 209Bi má T1/2 = 2·1019 let.

Výskyt bismutu v přírodě

Bismut je lidsvu znám od středověku, jeho izolaci jako elementárního kovu provedl až v roce 1753 francouzský chemik Claude Francois Geoffroy.

Průměrný obsah bismutu v zemské kůře činí 0,2 ppm. V přírodě se bismut vyskytuje ryzí a v řadě sirných a kyslíkatých minerálů, jako příměs v rudách niklu, kobaltu, stříbra a cínu.

Mezi minerály s obsahem bismutu patří např. aikinit PbCuBiS3, aleksit PbBi2Te2S2, baksanit Bi6(Te2S3), dreyerit BiVO4, emplektit CuBiS2, mayingit IrBiTe, zavarickit BiOF, changchengit IrBiS, gananit BiF3, froodit PdBi2, bismoklit BiOCl, maldonit Au2Bi a přibližně 200 dalších nerostů.

Nejdůležitějším užitkovým nerostem bismutu je bismutin Bi2S3. Nejvyšší obsah bismutu (92.89% Bi) ze všech nerostů má bismit Bi2O3.

Nejdůležitější naleziště nerostů bismutu jsou v Číně, Peru, Bolívii, Mexiku, Japonsku a Kanadě. Celosvětová roční těžba rud bismutu dosáhla v roce 2012 hodnoty 7,4 kt. Odhad těžitelných zásob minerálů bismutu se pohybuje okolo 320 kt. V Evropě se rudy bismutu těží v množství 45 t ročně pouze v Bulharsku a Rumunsku.

Těžba bismutu v ČR

Na území ČR se v současnosti již nenalézají žádné evidované zásoby bismutu, v roce 2010 bylo dovezeno celkem 94 t surového bismutu za průměnou dovozní cenu 375 Kč/kg a 11,5 t výrobků z bismutu za průměrnou dovozní cenu 506 Kč/kg. Do třicátých let minulého století probíhala na našem území těžba rud bismutu i ryzího bismutu v dolech Anna-Michal a Neuverborgenglück v Potůčkách a v dole Štěstí s Radostí v Ryžovně v Krušných horách.

Výroba bismutu

Hlavním zdrojem pro průmyslovou výrobu bismutu jsou zejména odpadní produkty po rafinaci olova a zinku. Odpadní produkty se louhují pomocí kyseliny chlorovodíkové, bismut jako chlorid bismutitý přejde do roztoku, ze kterého se vyredukuje cementací železem:

2BiCl3 + 3Fe → 2Bi + 3FeCl2

Sraženina se po promytí taví s přídavkem sody a uhlí v redukčním prostředí za vzniku surového bismutu.

Pokud se k výrobě bismutu používají sulfidické rudy, nejprve se oxidačně praží, výpražky se poté s přídavkem uhlí, kazivce a sody redukčně taví v plamenné peci nebo kelímcích. Oxidické rudy se taví bez předchozího pražení. Produktem je surový bismut, nečistoty zůstávají ve strusce na povrchu taveniny:

Bi2O3 + 3C → 2Bi + 3CO

Na čistotu 99% se surový bismut žárově rafinuje přetavováním za nízkých teplot, na čistotu 99,99% se bismut rafinuje elektrolýzou v prostředí kyseliny chlorovodíkové. Výroba velmi čistého kovového bismutu se také provádí tavnou elektrolýzou jeho solí.

Praktické využití

Kovový bismut se používá jako částečná náhrada jedovatého olova ve střelivu, k přípravě řady slitin s nízkým bodem tání (60 - 95°C) a k výrobě ložiskových kompozic.

Mezi nejpoužívanější slitiny bismutu patří Woodův kov (Bi, Pb, Sn, Cd), Roseův kov (Bi, Pb, Sn) a Lipowitzova slitina (Bi, Pb, Sn, Cd). Ve slitině s indiem se bismut používá k přípravě zubních plomb. Slitina bismutu s olovem se používá k chlazení jaderných reaktorů, slitina bismanol (Bi + Mn) se využívá k výrobě silných permanentních magnetů. Kovový bismut se používá jako katalyzátor k výrobě akrylových vláken.

Sloučeniny bismutu se používají ve sklářství, k výrobě pigmentů a glazur, ve farmacii a v kosmetice. Tetrajodobismutitan draselný K[BiI4] (Dragendorffovo činidlo) slouží k důkazu některých alkaloidů a je hlavní součástí detekčních průkazníkových trubiček PT-37 k důkazu dusíkatého yperitu a psychoaktivní bojové chemické látky BZ (chinuklidin-3-yl-benzilát). Vanadičnan bismutitý BiVO4 se používá jako žlutý pigment. Chlorid bismutylu BiOCl je perleťový pigment v lacích na nehty. Selenid bismutitý Bi2Se3 a tellurid bismutitý Bi2Te3 slouží pro výrobu polovodičů. Uhličitan bismutylu (BiO)2CO3 se používá na stínítka RTG přístrojů a v pyrotechnice. Ve směsi s hydroxidem bismutitým Bi(OH)3 byl v minulosti hlavní složkou tzv. bismutového mléka, což byl univerzální a populární lék na různá onemocnění trávicího traktu. Triboritan bismutitý BiB3O6 se používá ke konstrukci diod moderních výkonných laserů.

Zdroje

olovo ← bismut → polonium

TOPlist