βισμούθιο

Το βισμούθιο είναι ένα χημικό στοιχείο με σύμβολο Bi και ατομικό αριθμό 83. Ανήκει στην ομάδα 15 (πρώην Ομάδα VA) του περιοδικού πίνακα, που συνήθως αναφέρονται ως πνικτογόνα. Το βισμούθιο είναι το βαρύτερο σταθερό στοιχείο και βρίσκεται κυρίως στη στοιχειακή του μορφή στη φύση, αν και μπορεί επίσης να βρεθεί σε διάφορα ορυκτά.

Στην καθαρή του μορφή, το βισμούθιο είναι ένα εύθραυστο μέταλλο με ασημί-λευκό χρώμα και ροζ απόχρωση. Έχει υψηλή ηλεκτρική αντίσταση και χαμηλή θερμική αγωγιμότητα. Το βισμούθιο είναι μη τοξικό και μερικές φορές χρησιμοποιείται σε κράματα για εφαρμογές όπως η συγκόλληση, η χύτευση και τα κράματα χαμηλού σημείου τήξης.

Μία από τις πιο ενδιαφέρουσες ιδιότητες του βισμούθου είναι η τάση του να σχηματίζει όμορφα ιριδίζοντα στρώματα οξειδίου στην επιφάνειά του όταν αντιδρά με τον αέρα. Αυτό οδηγεί σε εκπληκτικά πολύχρωμους κρυσταλλικούς σχηματισμούς, καθιστώντας τους κρυστάλλους βισμούθιου μια δημοφιλή επιλογή για συλλέκτες και για χρήση σε κοσμήματα και διακοσμητικά αντικείμενα.

Τα ορυκτά του βισμούθου είναι σχετικά σπάνια, αλλά υπάρχουν. Το πιο κοινό ορυκτό βισμούθιου είναι ο βισμούθινίτης (Bi2S3), ο οποίος συχνά βρίσκεται συνδεδεμένος με άλλα θειούχα μετάλλων όπως π. οδηγήσει, χαλκός, να αργυροι μεταλλεύματα. Άλλα ορυκτά που περιέχουν βισμούθιο περιλαμβάνουν το βισμούθιο (Bi2O3) και το φυσικό βισμούθιο, το οποίο είναι το βισμούθιο που βρίσκεται στην καθαρή στοιχειακή του μορφή.

Συνοπτικά, το βισμούθιο είναι ένα συναρπαστικό στοιχείο γνωστό για τις μοναδικές του ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένων των πολύχρωμων κρυσταλλικών σχηματισμών του και της χρήσης του σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές. Η παρουσία του σε ορυκτή μορφή προσθέτει στην ίντριγκα και τη σημασία του στη μελέτη της γεωλογίας και ορυκτολογία.

Όνομα: Από το γερμανικό weisse masse, αργότερα wismuth, white mass.

Όμιλος Ορυκτών: Αρσενικό ομάδα.

Δεδομένα Κυψέλης: Διαστημική Ομάδα: R3m. a = 4.546 c = 11.860 Z = 6

Σχέση: Χαλκοπυρίτης, αρσενοπυρίτης, πυρροτίτης, σιδηροπυρίτης, κοβαλτίτης, νικελίνη, βρεϊθαουπίτης, σκουτερουδίτης, σαφφλορίτης, βισμουθινίτης, αργυροι, κουβανικό, μολυβδενίτης, σφαλερίτη, γαληνίτης, scheelite, βολφραμίτης, ασβεστίτης, βαρυτίνη, χαλαζίας.

Χημικές ιδιότητες

Χημική ταξινόμηση	Native
Χημική σύνθεση	Bi

Φυσικές ιδιότητες

Χρώμα	Κοκκινωπό-λευκό έως κρεμ-λευκό. αμαυρώνει το ιριδίζον ροζ, κιτρινωπό ή γαλαζωπό
Ράβδωση	Ασημί-λευκό
Λάμψη	Μεταλλικός
Σχίσιμο	Perfect Perfect {0001}, Good {1011}, poor {1014}
Διαφυσικότητα	Αδιαφανείς
Mohs σκληρότητα	2–2.5 στην κλίμακα Mohs
Σύστημα κρυστάλλου	Τριγωνικός
Επιμονή	Εύκοπτος
Πυκνότητα	9.7 – 9.83 g/cm3 (Μετρήθηκε) 9.753 g/cm3 (Υπολογισμένο)

Οπτικές ιδιότητες

Το Βισμούθιο παρουσιάζει αρκετά ενδιαφέροντα οπτικές ιδιότητες, αν και συνήθως δεν θεωρείται σημαντικός παίκτης σε οπτικές εφαρμογές σε σύγκριση με άλλα υλικά όπως το πυρίτιο ή διάφορες ενώσεις που χρησιμοποιούνται στην οπτική. Ωστόσο, εδώ είναι μερικές οπτικές ιδιότητες του βισμούθιου:

1. Διάθλαση: Το βισμούθιο έχει δείκτη διάθλασης περίπου 1.9 για ορατό φως. Αυτό σημαίνει ότι το φως που διέρχεται ή αλληλεπιδρά με το βισμούθιο θα διαθλαστεί ή θα λυγίσει, καθώς εισέρχεται ή εξέρχεται από το υλικό.
2. Αναστοχασμός: Όπως τα περισσότερα μέταλλα, το βισμούθιο παρουσιάζει ανακλαστικότητα. Ωστόσο, δεν είναι τόσο ανακλαστικό όσο κάποια άλλα μέταλλα όπως το ασήμι ή αλουμίνιο. Η ανακλαστικότητα του βισμούθιου μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με παράγοντες όπως το φινίρισμα της επιφάνειας και η καθαρότητα.
3. χρωματισμός: Το βισμούθιο είναι γνωστό για το ιριδίζον στρώμα οξειδίου του που σχηματίζεται στην επιφάνειά του όταν εκτίθεται στον αέρα. Αυτό το στρώμα οξειδίου μπορεί να παράγει μια σειρά χρωμάτων, συμπεριλαμβανομένων των μωβ, μπλε, πρασίνων και κίτρινων. Αυτή η ιδιότητα κάνει τους κρυστάλλους βισμούθου δημοφιλείς για διακοσμητικούς και καλλιτεχνικούς σκοπούς.
4. Διαφάνεια: Το βισμούθιο γενικά θεωρείται αδιαφανές στο ορατό φως, που σημαίνει ότι το φως δεν μπορεί να περάσει μέσα από αυτό. Ωστόσο, σε λεπτές μεμβράνες ή ορισμένες κρυσταλλικές δομές, το βισμούθιο μπορεί να παρουσιάσει κάποιο βαθμό διαφάνειας, ιδιαίτερα στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος.
5. Φωτοφωταύγεια: Κάτω από ορισμένες συνθήκες, οι ενώσεις βισμούθιου μπορούν να εμφανίσουν φωτοφωταύγεια, εκπέμποντας φως όταν διεγείρονται από φωτόνια. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται σε ορισμένες εφαρμογές, όπως τα υλικά φωταύγειας για οθόνες και αισθητήρες.
6. Οπτική διπλή διάθλαση: Ορισμένες ενώσεις που περιέχουν βισμούθιο, ιδιαίτερα ορισμένοι κρύσταλλοι, παρουσιάζουν οπτική διπλή διάθλαση. Αυτό σημαίνει ότι έχουν διαφορετικούς δείκτες διάθλασης για το φως που πολώνεται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, με αποτέλεσμα τη διπλή διάθλαση.

Ενώ οι οπτικές ιδιότητες του βισμούθου δεν έχουν μελετηθεί ή χρησιμοποιούνται τόσο εκτενώς όσο εκείνες ορισμένων άλλων υλικών, εξακολουθούν να συμβάλλουν στα μοναδικά χαρακτηριστικά του και να το καθιστούν κατάλληλο για συγκεκριμένες εφαρμογές, ιδιαίτερα σε διακοσμητικά αντικείμενα, τέχνη και ορισμένες επιστημονικές μελέτες.

Περιστατικό

Το βισμούθιο βρίσκεται κυρίως στον φλοιό της Γης, και συνήθως απαντάται σε αποθέματα ορυκτών μαζί με άλλα μέταλλα όπως ο μόλυβδος, ο χαλκός, ψευδάργυρος, και ασήμι. Θεωρείται σχετικά σπάνιο στοιχείο, με την αφθονία στον φλοιό της Γης να εκτιμάται ότι είναι περίπου 0.2 μέρη ανά εκατομμύριο. Μερικά από τα κοινά ορυκτά όπου βρίσκεται το βισμούθιο περιλαμβάνουν:

1. Βισμουθινίτης (Bi2S3): Αυτό είναι το πιο κοινό ορυκτό που περιέχει βισμούθιο. Είναι θειούχο ορυκτό και εμφανίζεται συχνά σε υδροθερμικές φλέβες που σχετίζονται με άλλα θειούχα ορυκτά όπως τα μεταλλεύματα μολύβδου, ψευδαργύρου και αργύρου.
2. Βισμίτης (Bi2O3): Αυτό είναι ένα ορυκτό οξειδίου του βισμούθιου. Σχηματίζεται υπό οξειδωτικές συνθήκες και μπορεί να εμφανιστεί σε υδροθερμικές φλέβες και πηγματίτες, καθώς και σε συνδυασμό με άλλα ορυκτά που φέρουν βισμούθιο.
3. Ιθαγενές Βισμούθιο: Περιστασιακά, το βισμούθιο εμφανίζεται στη φυσική του στοιχειακή μορφή. Αυτά τα περιστατικά είναι σχετικά σπάνια, αλλά μπορούν να βρεθούν σε ορισμένα γεωλογικά περιβάλλοντα όπου τα πλούσια σε βισμούθιο ρευστά έχουν ψυχθεί και στερεοποιηθεί.
4. βισμούθιο ώχρα: Πρόκειται για ένα μείγμα από διάφορα οξείδια και υδροξείδια του βισμούθιου, που συχνά απαντώνται ως α καιρικές συνθήκες προϊόν άλλων ορυκτών που περιέχουν βισμούθιο.

Το βισμούθιο λαμβάνεται συνήθως ως υποπροϊόν της διύλισης μολύβδου, χαλκού, κασσίτερος, ασήμι και χρυσοι μεταλλεύματα. Παράγεται επίσης ως υποπροϊόν της τήξης ορισμένων μεταλλευμάτων. Επιπλέον, το βισμούθιο μπορεί να εξαχθεί από τα μεταλλεύματά του μέσω διεργασιών όπως το ψήσιμο, η τήξη και η ηλεκτρόλυση.

Εμπορικά, το βισμούθιο παράγεται κυρίως στην Κίνα, το Περού, το Μεξικό και τον Καναδά, με μικρότερες ποσότητες να προέρχονται από άλλες χώρες. Η πλειονότητα της παραγωγής βισμούθιου χρησιμοποιείται σε μεταλλουργικές εφαρμογές, καθώς και σε φαρμακευτικά προϊόντα, καλλυντικά και διάφορες άλλες βιομηχανικές διεργασίες.

Περιοχή χρήσεων

Το βισμούθιο βρίσκει εφαρμογές σε διάφορους τομείς λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων του και της σχετικά χαμηλής τοξικότητάς του. Ορισμένοι βασικοί τομείς όπου χρησιμοποιείται το βισμούθιο περιλαμβάνουν:

1. Μεταλλουργία και Κράματα: Το βισμούθιο είναι συχνά κράμα με άλλα μέταλλα όπως ο κασσίτερος, ο μόλυβδος, κάδμιοκαι το ίνδιο για τη δημιουργία κραμάτων χαμηλού σημείου τήξης. Αυτά τα κράματα χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπως η συγκόλληση, οι υδραυλικές εγκαταστάσεις, οι ηλεκτρικές ασφάλειες και τα συστήματα καταιονισμού πυρκαγιάς.
2. Φαρμακευτική: Οι ενώσεις του βισμούθιου, όπως το υποσαλικυλικό βισμούθιο, χρησιμοποιούνται σε φάρμακα για τη θεραπεία γαστρεντερικών διαταραχών όπως η δυσπεψία, η διάρροια και τα πεπτικά έλκη. Οι ενώσεις βισμούθιου δρουν ως αντιόξινα και αντιμικροβιακά μέσα.
3. Καλλυντικά: Το οξυχλωριούχο βισμούθιο, μια ένωση που προέρχεται από το βισμούθιο, χρησιμοποιείται σε καλλυντικά όπως foundation, ρουζ και σκιές ματιών για να προσφέρει ένα μαργαριταρένιο ή αστραφτερό αποτέλεσμα.
4. Πυρηνική Βιομηχανία: Το βισμούθιο χρησιμοποιείται ως υλικό απορρόφησης νετρονίων σε ορισμένους πυρηνικούς αντιδραστήρες και εξοπλισμό πυρηνικής ασφάλειας.
5. Συστήματα Ανίχνευσης Πυρκαγιάς: Τα υλικά που περιέχουν βισμούθιο χρησιμοποιούνται σε συστήματα πυρανίχνευσης λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητάς τους. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται σε ευαίσθητες στη θερμότητα σκανδάλες που ενεργοποιούν συστήματα πυρόσβεσης.
6. Καταλύτες: Οι ενώσεις του βισμούθιου χρησιμοποιούνται ως καταλύτες σε διάφορες χημικές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής φαρμακευτικών και εκλεκτών χημικών ουσιών.
7. Μηχανική και Λίπανση: Το βισμούθιο χρησιμοποιείται ως λιπαντικό σε ορισμένες διαδικασίες μηχανικής κατεργασίας λόγω των ιδιοτήτων χαμηλής τριβής του. Μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως λιπαντικό σε ορισμένες εργασίες διαμόρφωσης μετάλλων.
8. Πυροτεχνήματα: Οι ενώσεις βισμούθιου χρησιμοποιούνται σε πυροτεχνήματα και πυροτεχνικές συσκευές για τη δημιουργία πολύχρωμων εφέ λόγω της ικανότητάς τους να παράγουν ζωηρές και ιριδίζουσες φλόγες όταν αναφλέγονται.
9. Θωράκιση ακτινοβολίας: Το βισμούθιο χρησιμοποιείται σε ορισμένους τύπους θωράκισης ακτινοβολίας λόγω της υψηλής πυκνότητάς του και της ικανότητάς του να απορροφά ακτινοβολία.
10. Κρυσταλλική Ανάπτυξη: Το βισμούθιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή μονοκρυστάλλων για διάφορες επιστημονικές και βιομηχανικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων ημιαγωγών και οπτικών συσκευών.

Αυτά είναι μόνο μερικά παραδείγματα των διαφορετικών εφαρμογών του βισμούθιου σε διαφορετικές βιομηχανίες. Ο μοναδικός συνδυασμός ιδιοτήτων του το καθιστά πολύτιμο σε ένα ευρύ φάσμα τομέων, από την υγειονομική περίθαλψη έως τη μεταλλουργία και τα ηλεκτρονικά.

Διανομή

Η κατανομή του βισμούθου στη φύση είναι σχετικά διαδεδομένη, αλλά τείνει να εμφανίζεται σε σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις σε σύγκριση με πιο άφθονα στοιχεία. Ακολουθεί μια ανάλυση της διανομής του:

1. Κρούστα της Γης: Το βισμούθιο υπάρχει στον φλοιό της Γης σε μέση συγκέντρωση περίπου 0.2 μέρη ανά εκατομμύριο (ppm). Αυτό το καθιστά ένα από τα λιγότερο άφθονα στοιχεία στον φλοιό της Γης.
2. Ορυκτό καταθέσεις: Το βισμούθιο βρίσκεται συνήθως σε συνδυασμό με άλλα μεταλλεύματα μετάλλων, ιδιαίτερα αυτά του μολύβδου, του χαλκού, του ψευδαργύρου και του αργύρου. Εμφανίζεται σε διάφορες ορυκτές μορφές, συμπεριλαμβανομένου του βισμουθινίτη (Bi2S3), του βισμίτη (Bi2O3) και του φυσικού βισμούθιου. Αυτά τα ορυκτά βρίσκονται συχνά σε υδροθερμικές φλέβες, πηγματίτες και άλλους γεωλογικούς σχηματισμούς όπου κοιτάσματα μεταλλεύματος σχηματίζονται.
3. Παγκόσμια Παραγωγή: Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί βισμούθου είναι η Κίνα, το Περού, το Μεξικό και ο Καναδάς, αν και μικρότερες ποσότητες παράγονται και σε πολλές άλλες χώρες. Η Κίνα, ειδικότερα, κυριαρχεί στην παγκόσμια παραγωγή, αντιπροσωπεύοντας σημαντικό μέρος της παγκόσμιας προσφοράς βισμούθιου.
4. Υποπροϊόν εξόρυξης άλλων μετάλλων: Το βισμούθιο λαμβάνεται συχνά ως υποπροϊόν της διύλισης μεταλλευμάτων μολύβδου, χαλκού, κασσίτερου, αργύρου και χρυσού. Εξάγεται από αυτά τα μεταλλεύματα μέσω διαφόρων διεργασιών όπως η τήξη, το ψήσιμο και η ηλεκτρόλυση.
5. Βιομηχανική χρήση και διανομή: Μόλις εξαχθεί, το βισμούθιο χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανίες όπως η μεταλλουργία, τα φαρμακευτικά προϊόντα, τα καλλυντικά, τα ηλεκτρονικά και η πυροτεχνία. Η διανομή του σε αυτούς τους κλάδους εξαρτάται από παράγοντες όπως η ζήτηση, η διαθεσιμότητα και οι οικονομικοί παράγοντες.
6. Παγκόσμιο εμπόριο: Το βισμούθιο και οι ενώσεις του διακινούνται παγκοσμίως, με χώρες που εισάγουν και εξάγουν προϊόντα με βάση το βισμούθιο για διάφορες εφαρμογές. Η Κίνα, ως ο μεγαλύτερος παραγωγός, διαδραματίζει επίσης σημαντικό ρόλο στο παγκόσμιο εμπόριο βισμούθου.

Συνολικά, ενώ το βισμούθιο είναι σχετικά σπάνιο σε σύγκριση με ορισμένα άλλα στοιχεία, εξακολουθεί να διανέμεται ευρέως και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε διάφορους βιομηχανικούς και εμπορικούς τομείς σε όλο τον κόσμο.