Привет. Кто-нибудь из вас, мои дорогие друзья, хотя бы один раз в жизни сталкивался в быту или по работе с химическим элементом под названием висмут? Мне как-то не приходилось (приходилось, на самом деле).
Висмут(Bi) – это постпереходной металл с атомным номером 83. Именно столько протонов содержит его ядро. В земной коре этот химический элемент встречается в два раза чаще золота. Однако люди очень долго не знали о его существовании. (Если не считать того, что металл содержится в некоторых бронзовых ножах инков, найденных в Мачу-Пикчу).
Первое письменное упоминание о висмуте было сделано немецким монахом Василием Валентином в 1450 году, который назвал металл «висмут» от немецкого weisse masse (что означает белая масса). Примерно в то же время на рудниках в Шёнберге началась добыча висмутовых руд для использования их при изготовлении пигментов и красителей.
Христианский учёный XVI века Георгий Агрикола был первым, кто чётко выделил висмут как элемент, отличный от сурьмы, свинца, олова или цинка, металлов, с которыми его часто ошибочно отождествляли.
Французский химик Клод Франсуа Жоффруа впервые выделил висмут в 1738 году.
Помимо изготовления красителей, использование соединений висмута в изначально в основном ограничивалось медицинским лечением расстройств пищеварения, а также в качестве добавок к сплавам олова.
Спрос на висмут оставался низким до Первой мировой войны, когда его стали использовать в припоях и сплавах, и резко возрос в последующие годы, когда металл начали использовать в качестве добавки к алюминию, железу и сталям, а затем он привлёк внимание как альтернатива свинцу и кадмию из-за своей низкой токсичности (что весьма необычно для столь тяжёлого металла).
В своей элементарной форме висмут представляет собой серебристо-белое кристаллическое твёрдое вещество, которое окисляется до розового цвета при контакте с воздухом, и горит синим пламенем, образуя жёлтый оксид.
Металл висмут высокой чистоты может образовывать блестящие радужные хоппер-кристаллы, которые легко выращивать дома в духовке.
Будучи одновременно мягким и чрезвычайно хрупким, металл висмут имеет бОльшую плотность в жидком состоянии, чем в твёрдом.А это означает, что он расширяется в объёме по мере охлаждения. Единственными другими элементами, которые проявляют подобное свойство, являются сурьма, германий, кремний и галлий.
Висмут обладает и другими несколькими примечательными свойствами: по сравнению со всеми остальными металлами он является наиболее сильным диамагнетиком, обладает самой низкой теплопроводностью (после ртути) и демонстрирует самый высокий эффект Холла – увеличение электрического сопротивления в магнитном поле.
Самый стабильный изотоп висмута 209Bi имеет период полураспада, превышающий возраст Вселенной более чем в миллиард раз!
Висмут иногда встречается в природе в чистом виде в таких минералах, как висмутинит, бисмит и бисмоклит. Также его получают как побочный продукт при добыче свинца, меди, олова, молибдена и вольфрама. Сульфидные и оксидные формы висмута имеют наиболее важное коммерческое значение.
Висмут и его соединения очень востребованы. С другими металлами, такими как олово, кадмий и свинец, висмут образует легкоплавкие сплавы, которые широко используются в автомобильной и авиационной промышленности, предохранительных устройствах в системах пожаротушения и припоях.
Сплав свинец-висмут используется также в качестве теплоносителя в некоторых ядерных реакторах.
Металлический висмут используется как материал для изготовления термопар и электрокатализаторов.
Висмут также используют в качестве добавки при литье и гальванизации, при изготовлении смазочных материалов, производстве пиротехники, косметики, а также при изготовления акриловых волокон и пен высокой плотности.
Кристаллические соединения висмута играют важную роль в передовых и развивающихся технологиях. Теллурид висмута — это полупроводник, который проявляет термоэлектрический эффект при сплавлении с сурьмой или селеном.
Селенид висмута — это топологический изолятор, уникальный гибридный материал с изолирующим ядром и проводящей поверхностью, который применяется в электронике и квантовых компьютерах.
Еще одним уникальным топологическим изолятором является висмутид натрия (Na3Bi), тип материала, ещё известный как «трёхмерный топологический полуметалл Дирака».
Исследователи обнаружили сверхпроводящие соединения висмута, такие как легированный серебром оксисульфид висмута и оксид висмута-стронция-кальция-меди (BSCCO), один из нескольких материалов, который демонстрирует самые высокие измеренные температуры сверхпроводящего перехода.
Феррит висмута (BFO) — это кристалл перовскита, который является пьезоэлектриком, мультиферроиком, и может выступать в качестве материала с наномасштабной памятью формы для интеграции фотонных и электрических компонентов в плазмонные устройства, или использоваться при изготовлении высокотемпературных суперконденсаторов для электромобилей.
Мировая добыча висмута – около 20 000 тонн. Цена на мировых рынках – 8-10 долларов США за килограмм.
Физические свойства вермута висмута:
Температура плавления: 271,3 °С;
Точка кипения: 1560,0 °С;
Плотность: 9,78 г/см3;
Плотность жидкости при температуре плавления: 10,05 г/см3;
Плотность при 20°C: 9,807 г/см3;
Плотность твёрдого тела: 9780 кг·м3;
Удельная теплоёмкость: 0,123 с в Дж/г/К;
Удельное электрическое сопротивление: 20 °C) 1,29 мкОм·м;
Твёрдость по шкале Мооса: 2.25.
Всем добра.
