Bismut – Grundstof nr. 83: Egenskaber, isotoper og anvendelser
Bismut (Bi, grundstof nr.83): Få indsigt i egenskaber, næsten ikke-radioaktive isotoper og spændende anvendelser inden for medicin, teknologi og industri.
Bismut er et kemisk grundstof med atomnummer 83 og kemisk symbol Bi. Det står i gruppe 15 i det periodiske system og har en atommasse på cirka 209 u (atommasse). Bismut er et tungt, sprødt metal med en karakteristisk svagt rødlig-hvid glans. Det betragtes som kun svagt radioaktivt: den eneste naturligt forekommende isotop er ^209Bi, som længe blev anset for stabil, men som faktisk udviser alfa‑henfald med en ekstremt lang halveringstid (omtrent 1,9×10^19 år). Derfor opfattes bismut i praksis som ikke-radioaktivt. Isotoper af bismut anvendes dog i forskning og medicin.
Fysiske og kemiske egenskaber
Bismut er et tungt metal med tæthed omkring 9,78 g/cm³. Smeltepunktet ligger ved ca. 271,5 °C og kogepunktet omkring 1564 °C. Atomets elektronkonfiguration er [Xe]4f14 5d10 6s2 6p3. På grund af den såkaldte inertpar-effekt forekommer oxidationstilstanden +3 hyppigst i kemiske forbindelser; +5 er også mulig, men mindre stabil. Bismut viser lav termisk ledningsevne, er diamagnetisk og krystalliserer i en rhomboedrisk struktur (samme strukturtype som arsen og antimon).
Isotoper og radioaktivitet
Naturligt bismut består næsten udelukkende af isotopen ^209Bi. Denne isotop har en så lang halveringstid, at den for alle praktiske formål er stabil, men den er blevet vist at gennemgå alfahenfald med en ekstremt lav henfaldsfrekvens. Ud over ^209Bi findes en række radioaktive bismutisotoper fremstillet kunstigt eller som mellemliggende led i nedbrydningsserier (fx ^210Bi i bly‑210 nedbrydningen). Isotopen ^213Bi (et alfa‑emitter) er særlig interessant i nuklearmedicin og anvendes til behandling i form af målrettet alfa‑terapi.
Forekomst og fremstilling
Bismut findes sjældent i høje koncentrationer, men forekommer i mineraler som bismuthinit (Bi2S3) og bismite (Bi2O3) og kan også findes som natvielegeringer. Meget af det kommercielle bismut udvindes som et biprodukt ved forarbejdning af bly, kobber, tin og andre metaller. Rensning foregår typisk ved smeltning og elektrokemiske eller kemiske seperationsprocesser.
Anvendelser
- Medicin: Bismuthforbindelser anvendes mod maveproblemer (fx bismuthsubsalicylat i produkter som Pepto‑Bismol) og historisk i forskellige antiseptika.
- Legeringer: Bismut indgår i lavsmeltende legeringer (fx Wood’s metal) og i blyfri loddemidler samt i legeringer, der erstatter bly i kugler og synkroniseringsdele.
- Materialer og elektronik: Bismuttellurid (Bi2Te3) er et vigtigt termolektrisk materiale til køling og power‑generering. Bismuthoxid og andre forbindelser bruges i keramik, katalysatorer og ferroelectric‑materialer (fx BiFeO3).
- Pigmenter og kosmetik: Bismuthoxychlorid og bismuthvanadat anvendes i kosmetik og som holdbare pigmenter med god farvestabilitet.
- Nuklear teknologi: Bly‑bismut eutektiske smelter undersøges og anvendes som varmeoverførende væske i nogle hurtige reaktorer og forskningskedler.
Sikkerhed og miljø
Bismut er generelt mindre toksisk end tungmetaller som bly, kviksølv og cadmium, og det betragtes ofte som et relativt harmløst alternativ i visse anvendelser. Alligevel kan opløselige bismuthsalte ved høje doser give forgiftningssymptomer og nyrepåvirkning. Som ved alle tungmetaller er korrekt håndtering, affaldshåndtering og kontrol med indånding/indtag vigtigt i industriel sammenhæng.
Historie og bemærkninger
Bismut er kendt og brugt siden middelalderen i Europa og tidligere i Kina og Mellemøsten. Før det blev skilt tydeligt fra tin og bly, var det et metal med forvekslinger i traditionel metalbearbejdning. I moderne tid har bismut fået øget opmærksomhed som et mindre giftigt alternativ til bly i en række produkter og har derudover fået ny betydning inden for avancerede materialer og medicinske anvendelser.
Samlet set er bismut et alsidigt grundstof med unikke fysiske og kemiske egenskaber, begrænset naturlig radioaktivitet og vigtige industrielle og medicinske anvendelser.
Bismut
Egenskaber
Fysiske egenskaber
Bismut er et sølvmetal med et lyserødt skær. Denne lyserøde farve skyldes dets oxidbelægning. Bismuth er et post-overgangsmetal. Det er et af de stærkeste diamagnetiske metaller. Det er næsten lige så tungt som bly. Dets smeltepunkt er ret lavt 271,5 °C (520,7 °F), hvilket er normalt for efterovergangsmetaller. Det er ret skørt. Det kan danne krystaller med en skinnende overflade. Som væske er det tungere end som fast stof. Et andet kemikalie, der gør dette, er vand. Det leder ikke elektricitet eller varme særlig godt.
Kemiske egenskaber
Bismut ligner noget på en måde antimon. Bismut danner et tyndt lag af bismuth(III)oxid, når det befinder sig i luft. Dette giver krystallernes farver. Det oxiderer ikke mere end oxydlaget. Det brænder, når det pulveriseres med en klar blå flamme, hvilket giver gule bismuth(III)oxiddampe. Bismut reagerer også med svovl, når det er smeltet. Bismut reagerer med salpetersyre til bismuth(III)nitrat og koncentreret svovlsyre til bismuth(III)sulfat og svovldioxid. Det reagerer med halogenerne og danner bismuth(III)-halogenider. Med fluor danner det dog bismuth(V)-fluorid, medmindre fluor fortyndes.
Kemiske forbindelser
Bismuth danner kemiske forbindelser i to hovedoxidationstilstande: +3 og +5. +3 er den mest almindelige. +3-forbindelser er svage oxidationsmidler og er normalt lysegule. +5-forbindelser er stærke oxidationsmidler. Bismutater er de mest almindelige +5-forbindelser. Bismuth(V)-fluorid er en anden +5-forbindelse. Bismut(V)oxid er et ustabilt rødt fast stof. Bismutsulfid er en almindelig malm af bismuth. Bismutin, et bismuthhydrid, er meget ustabilt og kan kun fremstilles ved meget kolde temperaturer. Bismuth danner mange oxyforbindelser som f.eks. bismutoxychlorid. Disse forbindelser dannes, når bismuthhalogenider opløses i vand.
Trioxider
+3-forbindelser er svage oxidationsmidler, bortset fra bismuthin. De er normalt bleggule.
- Bismuthin, ustabil gas
- Bismuth(III)-bromid, lysegult fast stof
- Bismuth(III)-chlorid, lysegult fast stof
- Bismuth(III)-fluorid, gråhvidt fast stof
- Bismuth(III)-jodid, mørkegråt fast stof
- Bismuth(III)oxid, lysegult fast stof
- Bismuth(III)oxychlorid, hvidligt fast stof
- Bismuth(III)sulfid, brunt fast stof
Pentoxider
Bismuth(V)-oxider (+5-forbindelser) er meget stærke oxidationsmidler. Dens kemiske formel er Bi O25 . Det er et skarlagenrødt fast stof. Det nedbrydes let til bismuth(III)oxid og ilt. Det fremstilles ved elektrolyse af bismuth(III)oxid i en varm koncentreret alkali som f.eks. natriumhydroxid.
- Bismuth(V)-fluorid, farveløst fast stof
- Bismut(V)oxid, ustabilt rødt fast stof
- Bismutat, ionen
- Natriumbismutat, lysebrunt fast stof, uopløseligt i vand
· _oxide.jpg)
Bismuth(III)oxid
· 
Bismuth(III)sulfid
· 
Bismuth(III)-nitrat
· 
Bismuth(III)-chlorid
· 
Natriumbismutat
Bismutkrystaller kan have et tyndt lag af bismuth(III)oxid på ydersiden, som er meget farverigt.
Historie
Bismut har været kendt siden oldtiden. Det blev dog forvekslet med tin og bly. Ingen er krediteret for at have opdaget bismuth. I 1500-tallet begyndte folk at indse, at bismuth var anderledes end tin og bly.
Forekomst
· 
Bismit
· 
Bismuth som mineral
· 
Bismutinit
Bismut er ikke særlig almindeligt i jorden. Det er kun ca. dobbelt så almindeligt som guld. Bismit, et bismuthoxidmineral, og bismuthinit, et bismuthsulfid, er to almindelige malme. Bismut findes også nogle gange som metal.
Forberedelse
Bismuth og dets mineraler er for sjældne til at blive udvundet. De udvindes ved "sekundær udvinding". Det findes normalt i blymetal. Blymetallet renses ved elektrolyse, hvorved bismuth bliver tilbage som slam i bunden af beholderen. Kobberet tages ud af slammet, og bismut renses ved at blive reduceret i en ovn, hvor alle urenheder filtreres fra.
Kina fremstiller mest bismuth. Peru, Mexico og Japan fremstiller også bismuth.
Bismut kan også genanvendes. Dette er vanskeligt mange steder, fordi bismuth bruges til ting som kugler, lodde og mavepiller, der spredes over det hele og ikke let kan skaffes igen.
Bruger
Som et element
Bismuth anvendes i legeringer med meget lavt smeltepunkt. Nogle af dem smelter i varmt vand. De findes også i lodde, der ikke indeholder bly. Det kan lave legeringer med andre metaller for at gøre dem mere formbare. Det bruges også i kugler til at erstatte bly. Nogle steder er blykugler forbudt, da fugle spiser dem og får blyforgiftning. Det bruges også i legeringer til VVS-installationer. Det anvendes i synkeplader til fiskeri.
Som kemiske forbindelser
Bismuth anvendes i visse lægemidler som Pepto-Bismol. Denne medicin indeholder bismuth subsalicylat. Det bruges også som et indre deodorant og til behandling af øjeninfektioner og mavesår.
Bismuth oxychlorid anvendes i kosmetik. Bismut tellurid anvendes i elektroniske termometre. En anden forbindelse anvendes i superledere og bliver superledende ved høj temperatur. Det kan bruges som pigment og i fyrværkeri til at skabe knitrende lyde. Det anvendes i atombrændstof i en atomreaktor.
Sikkerhed
Bismut er langt mindre giftigt end andre tungmetaller. Det er derfor, at det erstatter bly i mange ting. Det ophober sig ikke i kroppen, som andre tungmetaller gør. En meget stor mængde bismuth kan dog forgifte nyrerne og leveren. Fordi dets oxid ikke opløses i vand, anses det for at være sikkert for miljøet.
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Vær |
| B | N | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Na | Mg |
| Al | P | S | Cl | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| K |
| Sc | Ti | V | Mn | Co | Ni | Ge | Som | Se | Kr | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Rb | Sr |
| Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | På | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||||||||||
| Ba | La | Ce | Pr | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Tl | Pb | Bi | Po | På | Rn | ||||||||||||||
| Fr | Ra | Ac | Th | Pa | Pu | Am | Cm | Bk | Jf. | Es | Fm | Md | Nej | Lr | Db | Sg | Bh | Mt | Rg | Cn | Nh | Lv | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
- ↑"Standardatomvægte: Bismuth". CIAAW. 2005.
- ↑ 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. doi:10.1107/S0365110X62002297.
- ↑ Weast, Robert (1984). CRC, håndbog om kemi og fysik. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er symbolet for bismuth?
A: Symbolet for Bismuth er Bi.
Q: Hvad er den atomare masse af Bismuth?
Svar: Bismuts atommasse er 209.
Sp: Er bismuth radioaktivt?
Svar: Bismuth er kun svagt radioaktivt, men dets radioaktivitet er minimal, og det betragtes typisk som ikke-radioaktivt.
Sp: Hvordan blev bismuts radioaktivitet forudsagt af forskerne?
A: Forskere forudsagde bismuths radioaktivitet ved at analysere metallet.
Spørgsmål: Findes der mere end én isotop af naturligt forekommende bismuth?
Svar: Ja, der findes kun én isotop af naturligt forekommende bismuth, som næsten ikke er radioaktiv.
Spørgsmål: Hvilken gruppe i det periodiske system tilhører bismuth?
Svar: Bismut tilhører gruppe 15 i det periodiske system.
Spørgsmål: Hvor kan man finde bismuth på det periodiske system?
Svar: Du kan finde bismuth ved grundstof 83 i det periodiske system.
Søge