Bizmut

Gőznyomás
83	ólom ← bizmut → polónium
Általános
Név, vegyjel, rendszám	bizmut, Bi, 83
Latin megnevezés	bisemutum
Elemi sorozat	másodfajú fémek
Csoport, periódus, mező	15, 6, p
Megjelenés	csillogó vöröses fehér ;
Atomtömeg	208,98038(2) g/mol
Elektronszerkezet	[Xe] 4f14 5d10 6s² 6p³
Elektronok héjanként	2, 8, 18, 32, 18, 5
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	9,78 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	10,05 g/cm³
Olvadáspont	544,7 K; (271,5 °C, 520,7 °F)
Forráspont	1837 K; (1564 °C, 2847 °F)
Olvadáshő	11,30 kJ/mol
Párolgáshő	151 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 25,52 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	romboéderes
Oxidációs szám	3, 5; (enyhén savas oxid)
Elektronegativitás	2,02 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 703 kJ/mol
	2.: 1610 kJ/mol
	3.: 2466 kJ/mol
Atomsugár	160 pm
Atomsugár (számított)	143 pm
Kovalens sugár	146 pm
Egyebek
Mágnesség	diamágneses
Fajlagos ellenállás	(20 °C) 1,29 µΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező	(300 K) 7,97 W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 13,4 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(20 °C) 1790 m/s
Young-modulus	32 GPa
Nyírási modulus	12 GPa
Kompressziós modulus	31 GPa
Poisson-tényező	0,33
Mohs-keménység	2,25
Brinell-keménység	94,2 HB
CAS-szám	7440-69-9
Fontosabb izotópok
Hivatkozások

A bizmut (nyelvújításkori magyar nevén: keneny) a 83-as rendszámú kémiai elem, vegyjele Bi. A másodfajú fémek közé tartozó,^[1] kemény, rideg, nagy szemcsékben kristályosodó, terméselemként és ércásványaiban is megtalálható, ritkán előforduló elem.

Fémes elem,^[1]^[2]^[3]^[4] bár néhány forrásban a félfémek közé sorolják.^[5]^[6] Rossz hővezető, nem mágnesezhető, de mágneses mezőben és különböző nyomásviszonyok alatt elektromos vezetőképessége változik. Olvadáspontja alacsony, szilárdulási fázisban térfogata növekszik.

Sokáig a bizmutot tekintették a legnagyobb rendszámú stabil elemnek, de 2003-ban felfedezték, hogy rendkívül gyengén, de radioaktív: egyetlen primordiális izotópja, a bizmut-209 alfa-sugárzó,^[7] felezési ideje több, mint egymilliárdszorosa az Univerzum becsült életkorának.^[8]^[9] Rendkívül hosszú felezési ideje miatt azonban szinte minden szempontból stabil elemnek tekinthető.^[9]

Felfedezése[szerkesztés]

Első írásos említése egy német szerzetestől, Valentius Basilius-tól származik 1450-ből. Mint önálló, a hét klasszikustól (arany, ezüst, ón, ólom, réz, cink, vas) különböző fémet először Agricola (Georg Bauer) írta le a XVI. században De re metallica című munkájában. Nevének eredete a német weisse Masse, illetve a szász tájnyelvi „wise Must” (fehér tömeg) kifejezésből ered, mely az Érchegységbeli bányászok által használt kifejezés volt a „hasznos ércet” nem szolgáltató bizmutos ércesedésre.

Kémiai tulajdonságai[szerkesztés]

Szokásos hőmérsékleten mind a stabil, mind a nedves levegőnek ellenáll. A vörösizzás hőmérsékletén vízzel bizmut(III)-oxid keletkezése közben reagál.^[10]

2 Bi + 3 H₂O → Bi₂O₃ + 3 H₂

Fluorral 500 °C-on bizmut(V)-fluoridot, alacsonyabb hőmérsékleten bizmut(III)-fluoridot képez. Más halogénekkel csak bizmut(III)-halogenidek keletkeznek.^[11]^[12]^[13] A trihalogenidek korrozív, nedvességgel könnyen reagáló anyagok, utóbbival BiOX összetételű oxohalogenideket képeznek.^[14]

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

Tömény kénsav bizmut(III)-szulfát és kén-dioxid keletkezése közben oldja.^[10]

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

Salétromsavval bizmut(III)-nitrátot képez.

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

Oldódik sósavban is, de csak oxigén jelenlétében.^[10]

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

Alkáliföldfém-komplexek előállításához használják transzmetalláló ágensként:

3 Ba + 2 BiPh₃ → 3 BaPh₂ + 2 Bi

Előfordulása, előállítása[szerkesztés]

Terméselemként hidrotermális ércesedésekben, telérekben lelhető fel. Híres magyarországi előfordulása a Nagybörzsöny melletti középkori nemesfémbányák (termésbizmut és bizmut-szulfid). Gyakran arany-, réz-, ólom- és ónércekben dúsul fel. Oxidjaiból (Bi₂O₃) szenes redukcióval, szulfidjaiból (Bi₂S₃) alacsony hőmérsékleten „pörköléssel”, majd kohósítással nyerik ki. Vegyes ércelőfordulásoknál kinyerésére hidrometallurgiai eljárásokat alkalmaznak. Salétromsavban való oldhatóságát hasznosítva elektrolízissel is előállítható.

Felhasználása[szerkesztés]

Megszilárdulás közbeni térfogatnövekedése miatt ötvözőanyagnak hasznosítják tagolt, bonyolult felületű idomok és formák előállításánál, kéregöntéseknél is. A bizmut, ólom, ón és kadmium ötvözetet „Wood”-fémnek hívják. Ez az eutektikus ötvözet az alkotó fémeket 4:2:1:1 arányban tartalmazza. Olvadáspontja kb. 70 °C, már forró vízbe mártva is megolvad,^[15] (a színesfémeké 230-330 °C), míg a „Rose”-fém ólom és ón mellett 25,0% bizmutadagolásnál 94 °C-on olvad meg. Alacsony olvadási hőmérséklete miatt alkalmas tűzjelző berendezéseknél, a villamosiparban olvadóbiztosítók előállításánál, nyomástartó edényeknél és tartályoknál biztonsági szelepekben használják. A műszeriparban a mágneses térerő alatti eltérő tulajdonságú viselkedése miatt fontos érzékelők alapanyaga. Hűtőberendezésekben szelenidjét (Bi₂Se₄), telluridját (Bi₂Te) kapcsolószerkezetekben alkalmazzák. A legfontosabb felhasználási területe a műanyagipari alapanyagok gyártása, mert a bizmut-foszfomolibdát (BiPMo₁₂O₄₀) hatásos katalizátor akrilszálak, festékek gyártási folyamatában. A bizmut sóit a gyógyszeriparban röntgenvizsgálatok kontrasztanyagaként (bizmutkása) hasznosítják, de emésztőszervi zavarok kezelésére is alkalmazzák. A bőrsérülések, bőrfertőzések gyógyszerének alapanyaga (dermatol). Kozmetikai cikkeknél a bizmut hozzáadása gyöngyházfényt eredményez (rúzsok, lakkok).

Fontosabb vegyületei[szerkesztés]

Bizmut-hidroxid Bi(OH)₃ fehér por, amely melegítve vizet veszít, és bizmut-oxid-hidroxiddá (BiOOH) alakul át.
Bizmut-nitrát Bi(NO₃)₃·5H₂O fehér kristályos, erősen higroszkópos (a bizmutkása alapanyaga).
Bizmut-szulfid Bi₂S₃ fekete színű por.

Fontosabb ásványai[szerkesztés]

Annivit (bizmutfakóérc) Cu₁₀(Fe,Zn)₂(As,Bi)₄S₁₃
Bizmut-trioxid (bizmit) Bi₂O₃
Bizmut-szulfid Bi₂S₃
Cosalit (Pb₂BiS₅)
Eulitin Bi₄(SiO₄)₃
Joseit Bi₄TeS₂
Rézbányit Pb₃Cu₂Bi₁₀S₁₉
Termésbizmut Bi
Tetradimit Bi₂Te₂S₂

Termelt mennyiségek[szerkesztés]

A földkéreg bizmutban körülbelül kétszer gazdagabb, mint aranyban. Legfontosabb ércei a bizmut-szulfid és a bizmit. A világ 2005. évi bizmutfém-termelése 4631 tonna volt. A három legnagyobb termelő (zárójelben az össztermelésen belüli arány %-ban):

Kína: 2000 tonna (43,2%)
Mexikó: 970 tonna (21,0%)
Peru: 807 tonna (17,4%)
Termelt még: Bulgária (0,9%), Románia (0,9%), Oroszország (1,0%), Kanada (3,5%), Japán (10,0%), Ausztrália (2,1%).

2014-ben a bizmuttermelés elérte a 13 600 tonnát:

Kína: 7600 tonna
Vietnám: 4950 tonna
Mexikó: 948 tonna
Oroszország: 40 tonna
Bolívia: 10 tonna
Kanada: 3 tonna

2015-ben a világtermelés szintén 13 600 tonna volt:

Kína: 7500 tonna
Vietnám: 5000 tonna
Mexikó: 700 tonna
Oroszország: 40 tonna
Bolívia: 10 tonna
Kanada: 3 tonna

Élettani hatása[szerkesztés]

A bizmut és sói vesekárosodást okoznak. A károsodás mértéke nem súlyos, de nagy dózisban halálos is lehet. Az iparban úgy ítélik meg, hogy a nehézfémek közül a legkevésbé mérgező (összehasonlítva ólommal, arzénnal, antimonnal stb.), feltehetően ez a bizmut sók gyenge oldhatóságának köszönhető. Időnként súlyos, halálos kimenetelű mérgezés is felléphet. Ismertek még egyéb toxikus hatások is, rossz közérzet, albumin vagy más fehérje jelenléte a vizeletben, bőrreakciók és egyes esetekben súlyos bőrgyulladás.

Akut hatások[szerkesztés]

Belélegzés esetén: légzőszervi irritáció, okozhat rossz leheletet, fémes ízt és fogínygyulladást.

Lenyelése: hányinger, étvágytalanság és súlyveszteség, rossz közérzet, albuminuria, enteritis (bélgyulladás), hasmenés, bőrreakciók, stomatitis (szájnyálkahártya-gyulladás), fejfájás, reumás fájdalom, és egy fekete vonal képződhet az ínyen a bizmut-szulfid lerakódása miatt.

Bőrön: irritáció.

Krónikus hatások[szerkesztés]

Lenyelés: befolyásolhatja a máj- és a vesefunkciót. Okozhat vérszegénységet és fekélyes szájgyulladást.

Bőrön: bőrgyulladást okozhat.

A bizmut-oxiklorid (C.I.77163) fehér színű, szintetikus színezék. Fehérítő és szeplő elleni krémekben, napozószerekben fordul elő.

Jegyzetek[szerkesztés]

↑ ^a ^b Az elemek kémiája II.. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó, 750. o. (1999). ISBN 963 18 9144 5
↑ Hans Breuer: Kémia. Atlasz sorozat. Athenaeum 2000 Kiadó Kft., 2003., 169. oldal. ISBN 963-9471-35-6
↑ Természettudományi kisenciklopédia. Gondolat, Budapest, 1987., 709. oldal. ISBN 963-281-740-0
↑ A Dictionary of Chemistry. Oxford University Press, 2008., 73. oldal. ISBN 978-0-19-920463-2
↑ Römpp vegyészeti lexikon: Első kötet A–E. Budapest: Műszaki Könyvkiadó, 359. o. (1981). ISBN 963 10 3270 1
↑ Magyar nagylexikon IV. (Bik–Bz). Főszerk. Élesztős László, Rostás Sándor. Budapest: Akadémiai. 1995. 115. o. ISBN 963-05-6928-0
↑ Lente Gábor (2009). „Sugárzó bizmut”. Középiskolai Kémiai Lapok XXXVI. (1). ISSN 0139-3715.
↑ Dumé, Belle. „Bismuth breaks half-life record for alpha decay”, Physicsworld, 2003. április 23.
↑ ^a ^b Kean, Sam. The Disappearing Spoon (and other true tales of madness, love, and the history of the world from the Periodic Table of Elements). New York/Boston: Back Bay Books, 158–160. o. (2011). ISBN 978-0-316-051637
↑ ^a ^b ^c Suzuki, p. 8.
↑ Wiberg, pp. 769–770.
↑ Greenwood, pp. 559–561.
↑ Krüger, p. 185
↑ Suzuki, p. 9.
↑ Olvadáspont-csökkenés fémek ötvözésekor. http://metal.elte.hu.+[2018. április 27-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2017. június 6.)

Források[szerkesztés]

A Wikimédia Commons tartalmaz Bizmut témájú médiaállományokat.

Bognár László: Ásványhatározó. Gondolat Kiadó. Budapest.1987.
Sályi István (szerk): Pattantyús.Gépész és villamosmérnökök kézikönyve. II. kötet. Műszaki Kiadó. Budapest. 1961.
Egerer Frigyes: Ásványtan.II. Miskolci Egyetemi Kiadó. Miskolc. 1992.
http://webmineral.com
World Mineral Production 2001-2005. British Geological Survey. London. 2007.
Annivite. www.mindat.org (angolul) (Hozzáférés: 2013. május 10.) (HTML)
Greenwood, N. N., Earnshaw, A.. Chemistry of the Elements, 2nd, Butterworth-Heinemann (1997. április 25.). ISBN 978-0-7506-3365-9
Suzuki, Hitomi. Organobismuth Chemistry. Elsevier, 1–20. o. (2001. április 25.). ISBN 978-0-444-20528-5
Krüger, Joachim, Winkler, Peter; Lüderitz, Eberhard; Lück, Manfred; Wolf, Hans Uwe. Bismuth, Bismuth Alloys, and Bismuth Compounds, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim, 171–189. o.. DOI: 10.1002/14356007.a04_171 (2003. április 25.). ISBN 978-3527306732 * Suzuki, Hitomi. Organobismuth Chemistry. Elsevier, 1–20. o. (2001. április 25.). ISBN 978-0-444-20528-5
Wiberg, Egon, Holleman, A. F., Wiberg, Nils. Inorganic chemistry. Academic Press (2001. április 25.). ISBN 978-0-12-352651-9

További információk[szerkesztés]

a magyar Wikipédia bizmutot tartalmazó vegyületeinek listája

Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap

[Greenwood-1] Az elemek kémiája II.. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó, 750. o. (1999). ISBN 963 18 9144 5

[atlasz-2] Hans Breuer: Kémia. Atlasz sorozat. Athenaeum 2000 Kiadó Kft., 2003., 169. oldal. ISBN 963-9471-35-6

[3] Természettudományi kisenciklopédia. Gondolat, Budapest, 1987., 709. oldal. ISBN 963-281-740-0

[4] A Dictionary of Chemistry. Oxford University Press, 2008., 73. oldal. ISBN 978-0-19-920463-2

[Römpp1-5] Römpp vegyészeti lexikon: Első kötet A–E. Budapest: Műszaki Könyvkiadó, 359. o. (1981). ISBN 963 10 3270 1

[6] Magyar nagylexikon IV. (Bik–Bz). Főszerk. Élesztős László, Rostás Sándor. Budapest: Akadémiai. 1995. 115. o. ISBN 963-05-6928-0

[7] Lente Gábor (2009). „Sugárzó bizmut”. Középiskolai Kémiai Lapok XXXVI. (1). ISSN 0139-3715.

[8] Dumé, Belle. „Bismuth breaks half-life record for alpha decay”, Physicsworld, 2003. április 23.

[Kean-9] Kean, Sam. The Disappearing Spoon (and other true tales of madness, love, and the history of the world from the Periodic Table of Elements). New York/Boston: Back Bay Books, 158–160. o. (2011). ISBN 978-0-316-051637

[s8-10] Suzuki, p. 8.

[w770-11] Wiberg, pp. 769–770.

[g559-12] Greenwood, pp. 559–561.

[k185-13] Krüger, p. 185

[s9-14] Suzuki, p. 9.

[15] Olvadáspont-csökkenés fémek ötvözésekor. http://metal.elte.hu.+[2018. április 27-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2017. június 6.)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]