Bismuto
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| Bismuto | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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83 Bi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Apariencia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
plata brillante  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades generales | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombre, símbolo, número | bismuto, Bi, 83 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pronunciación | / b ɪ z m ə θ / -məth BIZ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Categoría metálico | metálica posterior a la transición | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloque | 15 (pnictogens), 6, p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Peso atómico estándar | 208.98040 (1) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuración electrónica | [ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 3 2, 8, 18, 32, 18, 5  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Historia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Descubrimiento | Claude François Geoffroy (1753) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fase | sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad (cerca rt) | 9,78 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Líquido densidad en mp | 10,05 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de fusion | 544,7 K , 271,5 ° C, 520,7 ° F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de ebullicion | 1837 K, 1564 ° C, 2847 ° F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusión | 11.30 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| El calor de vaporización | 151 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacidad calorífica molar | 25.52 J · mol -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Presión del vapor | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidación | 5, 4, 3, 2, 1 (Levemente ácida óxido) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividad | 2,02 (escala de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Energías de ionización ( más) | Primero: 703 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Segundo: 1610 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tercero: 2466 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio atómico | 156 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio covalente | 148 ± 16:00 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Van der Waals radio | 207 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Miscelánea | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | rhombohedral  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ordenamiento magnético | diamagnético | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| La resistividad eléctrica | (20 ° C) 1,29 μΩ · m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad térmica | 7.97 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Expansión térmica | (25 ° C) 13,4 m · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidad del sonido (varilla delgada) | (20 ° C) 1790 m · s -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| El módulo de Young | 32 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de corte | 12 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Módulo de volumen | 31 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Relación de Poisson | 0.33 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza de Mohs | 2.25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Brinell | 94,2 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Número de registro del CAS | 7440-69-9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| La mayoría de los isótopos estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Artículo principal: Los isótopos de bismuto | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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El bismuto es un elemento químico con el símbolo Bi y número atómico 83. Bismuto, una pentavalente pobres metal, parece químicamente el arsénico y antimonio . Bismuto elemental puede ocurrir de forma natural, aunque sus sulfuro y formar óxido de importantes minerales comerciales. La elemento libre es 86% más denso que el plomo . Es un metal quebradizo con un color blanco plateado cuando está recién producido, pero a menudo se ve en el aire con un tinte de color rosa debido a la superficie oxidación. El bismuto es el más natural diamagnético y tiene uno de los valores más bajos de conductividad térmica entre los metales.
Metálico bismuto ha sido conocido desde la antigüedad, aunque hasta el siglo 18 que era a menudo confundido con el plomo y el estaño, que comparten algunas propiedades físicas. La etimología es incierta, pero posiblemente proviene de Ismid bi árabe, lo que significa que tiene las propiedades de antimonio o palabras alemanas weisse masa o wismuth ("masa blanca"), traducido a mediados del siglo XVI hasta Nueva bisemutum América.
El bismuto ha sido considerado como el elemento más alto-masa atómica que es estable. Sin embargo, se descubrió recientemente a ser ligeramente radiactivo: su único isótopo primordial bismuto-209 alfa se desintegra con una vida media de más de un mil millones de veces el estimado la edad del universo .
Compuestos de bismuto representan aproximadamente la mitad de la producción de bismuto. Se utilizan en cosméticos, pigmentos, y unos pocos productos farmacéuticos, en particular Pepto-Bismol. Bismuto tiene inusualmente baja toxicidad de metales pesados. A medida que la toxicidad del plomo ha hecho más evidente en los últimos años, hay un creciente uso de las aleaciones de bismuto (actualmente alrededor de un tercio de la producción de bismuto) como un reemplazo para el plomo.
Historia
El nombre de bismuto es de ca. Década de 1660, y es de etimología incierta. Es uno de los primero 10 metales haber sido descubierto. Bismuto aparece en la década de 1660, desde obsoleto alemán bismuto, Wismut, Wissmuth (siglo 16); tal vez relacionada con Antiguo alto alemán hwiz ("blanco"). La Nueva bisemutum América (debido a Georgius Agricola, que latinizado muchos minera alemana y palabras técnicas) es del Wismuth alemán, tal vez de Weisse Masse, "masa blanca." El elemento fue confundido en los primeros tiempos con estaño y plomo, debido a su parecido con esos elementos. El bismuto se conoce desde la antigüedad, por lo que ninguna persona se le atribuye su descubrimiento. Agricola, en De Natura Fossilium (ca. 1546) afirma que el bismuto es un metal distinto en una familia de metales incluyendo estaño y plomo. Esto se basó en la observación de los metales y sus propiedades físicas. Los mineros de la época de la alquimia también dieron bismuto la argenti nombre tectum, o "la plata está haciendo", en el sentido de la plata todavía en el proceso de formación dentro de la Tierra.
Empezando con Johann Heinrich Pott en 1738, Carl Wilhelm Scheele y Torbern Olof Bergman la distinción de plomo y bismuto se volvió clara y Claude François Geoffroy demostró en 1753 que este metal es distinta de plomo y estaño. Bismuto también era conocida por los Incas y utilizado (junto con el cobre y el estaño habitual) en un especial aleación de bronce para los cuchillos.
Características
Características físicas
El bismuto es un metal quebradizo con un tinte rosado-blanco plata, que se producen a menudo en su forma nativa, con un iridiscente empañar óxido mostrando muchos colores de amarillo a azul. La espiral, la estructura escalonada de cristales de bismuto es el resultado de una tasa de crecimiento más alta alrededor de los bordes exteriores que en los bordes interiores. Las variaciones en el espesor de la capa de óxido que se forma sobre la superficie del cristal hace que diferentes longitudes de onda de la luz para interferir en la reflexión, mostrando de este modo un arco iris de colores. Cuando quemado en oxígeno , bismuto quemaduras con un azul llama y sus formas de óxido amarillo humos. Su toxicidad es mucho menor que la de sus vecinos de la tabla periódica , tales como el plomo, el antimonio , y polonio .
No hay otro metal se verifica a ser más natural diamagnético que el bismuto. ( Superdiamagnetism es un fenómeno físico diferente.) De cualquier metal, que tiene uno de los valores más bajos de conductividad térmica (después de manganeso , y tal vez el neptunio y plutonio ) y el mayor Coeficiente de Hall. Tiene una alta resistencia eléctrica . Cuando se depositan en capas suficientemente delgada sobre un sustrato, bismuto es un semiconductor , en lugar de una pobres metal.
Bismuto elemental es una de las pocas sustancias de las cuales la fase líquida es más densa que su fase sólida (siendo el agua el ejemplo más conocido). El bismuto se expande 3,32% en la solidificación; Por lo tanto, era mucho tiempo un componente de bajo punto de fusión tipografía aleaciones, donde compensado la contracción de los otros componentes de aleación, para formar casi isostática bismuto, plomo eutécticos aleaciones.
Aunque prácticamente no se ve en la naturaleza, bismuto alta pureza pueden formar distintivo, colorido cristales tolva. Es relativamente no tóxico y tiene un punto de fusión bajo justo por encima de 271 ° C, por lo que los cristales pueden crecer usando una estufa hogar, aunque los cristales resultantes tienden a ser de menor calidad que los cristales crecidos en laboratorio.
En condiciones ambientales de bismuto cristaliza en el celosía romboédrico ( Pearson símbolo hr6, grupo espacial R 3 m No. 166), que se clasifican a menudo en los sistemas de cristal trigonal o hexagonal. Cuando se comprime a temperatura ambiente, esta estructura Bi-I cambia a la primera monoclínica Bi-II a 2,55 GPa, a continuación, a la tetragonal Bi-III en 2,7 GPa, y finalmente a la centrada en el cuerpo cúbico Bi-IV en 7,7 GPa. Las transiciones correspondientes pueden ser monitoreados a través de cambios en la conductividad eléctrica; son más bien reproducible y abrupta, y por lo tanto se utilizan para la calibración de los equipos de alta presión.
Características químicas
Bismuto es estable tanto a aire seco y húmedo a temperaturas ordinarias. Al rojo vivo, que reacciona con el agua para hacer de bismuto (III) óxido.
- 2 Bi + 3 H 2 O → Bi 2 O 3 + 3 H 2
Reacciona con flúor para hacer bismuto (V) de fluoruro a 500 ° C o de bismuto (III) de fluoruro a temperaturas más bajas (típicamente de Bi se funde); con otros halógenos cede (III) los haluros de bismuto sólo. Los trihaluros son corrosivos y fácilmente reaccionan con la humedad, formando oxihalogenuros con la fórmula Biox.
- 2 Bi + 3 X 2 → 2 Bix 3 (X = F, Cl, Br, I)
Bismuto concentrado se disuelve en ácido sulfúrico para hacer de bismuto (III) sulfato y dioxido de azufre.
- 6 H 2 SO 4 + 2 Bi → 6 H 2 O + Bi 2 (SO 4) 3 + 3 SO 2
Reacciona con ácido nítrico para hacer bismuto (III) nitrato.
- Bi + 6 HNO 3 → 3 H 2 O + 3 NO 2 + Bi (NO3) 3
También se disuelve en ácido clorhídrico , pero sólo con el oxígeno presente.
- 4 Bi + 3 O 2 + 12 HCl → 4 BiCl 3 + 6 H 2 O
Se utiliza como una agente transmetalating en la síntesis de complejos de metales alcalinotérreos:
- Ba + bIPH 3 → Baph 3 + Bi
Isótopos
La única primordial isótopo de bismuto, bismuto-209, fue considerado tradicionalmente como el isótopo estable más pesado, pero hacía mucho tiempo se sospecha que es inestable en el campo teórico. Esto finalmente se demostró en 2003, cuando los investigadores de la Astrofísica Espacial Institut d'en Orsay, Francia , medido la emisión alfa vida media de 209 Bi en 1,9 × 10 19 años, durante un mil millones de veces más que el estimado actual edad del universo . Debido a su extraordinariamente larga vida media, para todas las aplicaciones médicas e industriales conocidos en la actualidad, el bismuto puede ser tratada como si es estable y no radiactivo. La radiactividad es de interés académico porque el bismuto es uno de los pocos elementos cuya radiactividad se sospecha y predicha teóricamente, antes de ser detectado en el laboratorio. Bismuto tiene la vida media más larga conocida desintegración alfa, aunque telurio-128 tiene un decaimiento beta medio-doble vida de más de 2,2 × 10 24 años.
Varios isótopos de bismuto con vidas medias cortas se producen dentro de las cadenas de desintegración radiactivos de actinio , radio y torio , y más se han sintetizado experimentalmente. Bismuto-213 también se encuentra en la cadena de desintegración de de uranio-233.
Comercialmente, el isótopo radiactivo de bismuto-213 se puede producir mediante el bombardeo de radio con fotones bremsstrahlung de una acelerador lineal de partículas. En 1997, un conjugado de anticuerpo con bismuto-213, que tiene una vida media de 45 minutos y se desintegra con la emisión de una partícula alfa, se utilizó para tratar pacientes con leucemia. Este isótopo también ha sido probada en el tratamiento del cáncer, por ejemplo, en el programa de terapia alfa específica (TAT).
Los compuestos químicos
Compuestos formas trivalentes y pentavalentes bismuto, los trivalentes siendo más común. Muchos de sus propiedades químicas son similares a las de arsénico y antimonio , a pesar de que son menos tóxicos que los derivados de los elementos más ligeros.
Los óxidos y sulfuros
A temperaturas elevadas, los vapores del metal se combinan rápidamente con el oxígeno, formando el trióxido de amarillo, Bi 2 O 3. Cuando fundido, a temperaturas superiores a 710 ° C, este óxido corroe cualquier óxido de metal, e incluso de platino. Por reacción con una base, forma dos series de oxoaniones: Bio -
2, que es polimérico y forma cadenas lineales, y 3- BiO
3. El anión en Li 3 BiO 3 es en realidad un anión octameric cúbico, Bi 8 O 24
24, mientras que el anión en Na 3 BiO 3 es tetrameric.
El óxido de bismuto rojo oscuro (V), Bi 2 O 5, es inestable, la liberación de O 2 de gas al calentarse.
Sulfuro de bismuto, Bi 2 S 3, se produce de forma natural en los minerales de bismuto. También se produce por la combinación de bismuto fundido y azufre.
Oxicloruro de bismuto (BiOCl, figura de la derecha) y bismuto oxynitate (BiONO 3) aparecen estequiométricamente sales aniónicas como simples del bismutilo (III) catiónico (Bio +), que ocurre comúnmente en compuestos de bismuto acuosas. Sin embargo, en el caso de BiOCl, las formas de cristal de sal en una estructura de placas alternas de Bi, O, y los átomos de Cl, con cada uno de oxígeno de coordinación con cuatro átomos de bismuto en el plano adyacente. Este compuesto mineral se utiliza como un pigmento y cosmética (véase más adelante).
Bismuthine y bismuthides
A diferencia de los miembros anteriores de grupo de 15 elementos tales como nitrógeno, fósforo y arsénico, y similar a la anterior elemento del grupo 15 de antimonio , bismuto no forma un establo hidruro. Hidruro de bismuto, bismuthine (BiH 3), es un compuesto endotérmico que se descompone espontáneamente a temperatura ambiente. Es estable sólo por debajo de -60 ° C. Bismuthides son compuestos intermetálicos entre bismuto y otros metales.
Haluros
La Se ha demostrado que los haluros de bismuto en los estados de oxidación bajos a adoptar estructuras inusuales. Lo que se pensó originalmente para ser (I) cloruro de bismuto, BiCl, resulta ser un compuesto complejo que consta de Bi 5+
9 cationes y BiCl 2-
5 y Bi
2 Cl 2-
8 aniones. El Bi 5+
9 catión tiene un tricapped distorsionada trigonal geometría molecular prismática, y también se encuentra en Bi 10 Hf 3 Cl 18, que se prepara mediante la reducción de una mezcla de hafnio (IV) cloruro y cloruro de bismuto con bismuto elemental, que tiene la estructura [Bi +] [Bi 5+
9] [HFCL 2-
6] 3. Otros cationes poliatómicos de bismuto también son conocidos, tales como Bi 2+
8, que se encuentra en Bi 8 (AlCl 4) 2. El bismuto también forma un bromuro de baja valencia con la misma estructura como "BiCl". Hay una verdadera monoiodide, BII, que contiene las cadenas de Bi 4 I 4 unidades. Bii descompone al calentarse y el triyoduro, Bii 3 y bismuto elemental. También existe una monobromuro de la misma estructura. En estado de oxidación +3, formas de bismuto trihaluros con todos los halógenos: BIF 3, BiCl 3, BIBR 3, y BII 3. Todos ellos, excepto BIF 3 son hidrolizado por el agua para formar el catión bismutilo, Bio +
, La oxycation bismuto comúnmente encontrado (III) anteriores.
Bismuto (III) reacciona con cloruro de cloruro de hidrógeno en éter solución para producir el ácido 4 HBiCl.
El estado de oxidación +5 se encuentra con menos frecuencia. Uno de tales compuestos es BIF 5, un potente oxidante y agente de fluoración. También es un fuerte aceptor de fluoruro, reaccionar con tetrafluoruro de xenón para formar el XeF +
3 cación:
- BIF 5 + XeF 4 → XeF +
3 BIF -
6
Especies acuosas
En solución acuosa, el Bi 3+
ion existe en diversos estados de hidratación, dependiendo de la pH:
intervalo de pH Especies <3 Bi (H 2 O) 3+
60-4 Bi (H 2 O) 5 OH 2 + 1.5 Bi (H 2 O) 4 (OH) +
25.14 Bi (H 2 O) 3 (OH) 3 > 11 Bi (H 2 O) 2 (OH) -
4
Estas especies mononucleares están en equilibrio. También existen especies polinucleares, el más importante de los cuales es BiO +
, Que existe en forma hexameric como el complejo octaédrico [Bi 6 O 4 (OH) 4] 6+
(O 6 [BIO +
] · 2 H 2 O).
Ocurrencia y producción
En la corteza de la Tierra, el bismuto se trata dos veces más abundante que el oro. El más importante minerales de bismuto son Bismutina y Bismita. Bismuto nativo se conoce de Australia, Bolivia y China.
De acuerdo con la Geológico de Estados Unidos, la producción minera mundial de bismuto en 2010 fue de 8.900 toneladas, con las principales contribuciones de China (6.500 toneladas), Perú (1.100 toneladas) y México (850 toneladas). La producción de las refinerías fue de 16.000 toneladas, de las cuales China produjo 13.000, México y Bélgica 850 800 toneladas.
La diferencia entre el mundo de bismuto mina y refinería de la producción refleja el estatus de bismuto como un subproducto de la extracción de otros metales como el plomo, el cobre, el estaño, molibdeno y tungsteno. Bismuto viaja en lingotes de plomo crudo (que puede contener hasta 10% de bismuto) a través de varias etapas de refinado, hasta que se elimina por la Proceso de Kroll-Betterton que separa las impurezas como escorias, o el electrolítico Proceso Betts. El bismuto se comportará de manera similar con otro de sus metales principales, de cobre.
El metal de bismuto en bruto de ambos procesos contiene todavía cantidades considerables de otros metales, el plomo más importante. Por reacción de la mezcla fundida con gas de cloro, los metales se convierten en sus cloruros de bismuto, mientras que se mantiene sin cambios. Las impurezas también se pueden eliminar por otros métodos, por ejemplo, con flujos y tratamientos rendimiento de alta pureza de bismuto metálico (más del 99% Bi). Mundial de bismuto la producción de las refinerías es una estadística más completa y fiable.
Precio
El precio para el metal de bismuto puro se ha mantenido relativamente estable durante la mayor parte del siglo 20, a excepción de un pico en la década de 1970. Bismuto siempre se ha producido principalmente como un subproducto de la refinación de plomo, y por lo tanto el precio, por lo general refleja el costo de la recuperación y el equilibrio entre la producción y la demanda.
La demanda de bismuto era pequeña antes de la Segunda Guerra Mundial y fue farmacéutica - compuestos de bismuto se usan para tratar afecciones tales como trastornos digestivos, enfermedades de transmisión sexual y quemaduras. Cantidades menores de metal de bismuto se consumieron en aleaciones fusibles para sistemas de rociadores contra incendios y alambre fusible. Durante bismuto II Guerra Mundial fue considerado un material estratégico, utilizado para soldaduras, aleaciones fusibles, los medicamentos y la investigación atómica. Para estabilizar el mercado, los productores fijaron el precio en $ 1.25 por libra (2,75 $ / kg) durante la guerra y en $ 2.25 por libra (4,96 $ / kg) a partir de 1950 hasta 1964.
A principios de la década de 1970, el precio creció rápidamente debido a la creciente demanda de bismuto como aditivo metalúrgico de aluminio, hierro y acero. Esto fue seguido por un descenso debido al aumento de la producción mundial, el consumo estabilizado, y las recesiones de 1980 y 1981 a 1982. En 1984, el precio empezó a subir como el consumo aumentó en todo el mundo, especialmente en Estados Unidos y Japón. A principios de 1990, la investigación se inició en la evaluación de bismuto como reemplazo no tóxico para el plomo en los esmaltes cerámicos, plomadas de pesca, equipos de procesamiento de alimentos, mecanizable latones para aplicaciones de plomería, grasas lubricantes, y tiro de caza de aves acuáticas. El crecimiento en estas áreas son lentas durante la mitad de 1990, a pesar del respaldo de sustitución de plomo por el Gobierno de Estados Unidos, pero se intensificó en torno a 2005. Esto dio lugar a un aumento rápido y continuo en el precio.
Reciclaje
Considerando que el bismuto es más disponibles en la actualidad como un subproducto, su la sostenibilidad es más dependiente de reciclaje. Bismuto es principalmente un subproducto de la fundición de plomo, junto con la plata, zinc , antimonio , y otros metales, y también de tungsteno de producción, junto con molibdeno y estaño , y también de la producción de cobre. Es el reciclaje de bismuto difícil en muchos de sus usos finales, principalmente debido a la dispersión.
Probablemente el más fácil de reciclar sería aleaciones fusibles en forma de objetos de mayor tamaño, los objetos soldadas a continuación más grandes que contiene bismuto. La mitad del consumo de soldadura del mundo está en la electrónica (por ejemplo, tarjetas de circuitos). Como los objetos soldadas se hacen más pequeños o contienen poco de soldadura o poco bismuto, la recuperación se hace cada vez más difícil y menos económico, aunque de soldadura con un contenido de plata superior será más la pena recuperar. Siguiente en el reciclaje de viabilidad sería catalizadores importantes con un contenido de bismuto justo, quizás como fosfomolibdato de bismuto, y luego bismuto utiliza en la galvanización y como aditivo metalúrgico libre de mecanizado.
Bismuto en usos en los que se dispersa más ampliamente incluyen medicamentos para el estómago ( subsalicilato de bismuto), pinturas ( vanadato de bismuto) sobre una superficie seca, cosméticos nacarados ( oxicloruro de bismuto), y las balas que contienen bismuto que han sido despedidos. El bismuto dispersos en estos usos es irrecuperable con la tecnología actual.
El hecho de sostenibilidad más importante acerca de bismuto es su condición de subproducto, que puede mejorar la sostenibilidad (es decir, vanadio o nódulos de manganeso) o, de bismuto de mineral de plomo, la restringen; de bismuto se ve limitada. La medida en que la restricción de bismuto se puede mejorar o no va a ser probado por el futuro de la batería de plomo, ya que el 90% del mercado mundial de plomo es en baterías de almacenamiento para vehículos de gasolina o de motor diesel.
La evaluación del ciclo de vida de bismuto se centrará en las soldaduras, uno de los principales usos de bismuto, y el que tiene la información más completa. El uso promedio de energía primaria para soldaduras es de alrededor de 200 MJ por kg, con la soldadura de alta bismuto (Bi 58%) sólo el 20% de ese valor, y tres soldaduras de baja bismuto (2% a 5% Bi) que pasa cerca la media. El calentamiento global potencial promedio de 10 a 14 kg de dióxido de carbono , con la soldadura de alta bismuto sobre dos tercios de esa y las soldaduras de baja bismuto sobre la media. El potencial de acidificación de las soldaduras es de alrededor de 0,9 a 1,1 kg dióxido de azufre equivalente, con la soldadura de alta bismuto y uno bajo de bismuto de soldadura sólo una décima parte de la media y las otras soldaduras de bajo bismuto en la media. Hay muy poca información del ciclo de vida de otras aleaciones o compuestos de bismuto.
Aplicaciones
El bismuto tiene pocas aplicaciones comerciales, ninguno de los cuales es particularmente grande. Tomando los EE.UU. como un ejemplo, 884 toneladas de bismuto se consumieron en 2010, de los cuales el 63% se destinó a productos químicos (incluyendo productos farmacéuticos, pigmentos y cosméticos), 26% en aditivos metalúrgicas para la fundición y galvanizado, 7% en aleaciones de bismuto, soldaduras y municiones, y el equilibrio en la investigación y otros usos.
Algunos fabricantes utilizan bismuto como suplente en el equipo para los sistemas de agua potable, tales como válvulas para cumplir con los mandatos de "sin plomo" en los EE.UU. (se inicia en el año 2014). Esta es una aplicación bastante amplio ya que abarca toda la construcción de edificios residenciales y comerciales.
A principios de 1990, los investigadores comenzaron a evaluar bismuto como un reemplazo no tóxico para el plomo en diversas aplicaciones.
Medicina
El bismuto es un ingrediente en algunos productos farmacéuticos, aunque el uso de algunas de estas sustancias está disminuyendo.
- El subsalicilato de bismuto se utiliza como un antidiarreico ; es el ingrediente activo en preparaciones tales "Pink bismuto" como Pepto-Bismol, así como la reformulación de 2004 Kaopectate. También se utiliza para tratar algunos otros enfermedades gastro-intestinal. El mecanismo de acción de esta sustancia aún no está bien documentado, aunque un efecto oligodinámico (efecto tóxico de dosis pequeñas de iones de metales pesados sobre los microbios) puede estar implicada en al menos algunos casos. El ácido salicílico de la hidrólisis del compuesto es antimicrobiano para toxogenic E. coli, un patógeno importante en La diarrea del viajero.
- una combinación de salicilato de bismuto y subcitrato de bismuto se usan para tratar úlceras pépticas.
- Bibrocathol es un compuesto que contiene bismuto orgánico usado para tratar infecciones de los ojos.
- Subgalato de bismuto, la ingrediente activo en Devrom, se utiliza como un desodorante interno para el tratamiento de los malos olores de flatulencia ("gas") y heces.
- Compuestos de bismuto (incluyendo sodio tartrato de bismuto) se utilizaba antiguamente para tratar la sífilis
- "Leche de bismuto" (una solución acuosa de hidróxido de bismuto y bismuto subcarbonato) se comercializó como un cureall ailimentary en el siglo 20
- Subnitrato Bismuto (Bi 5 O (OH) 9 (NO 3) 4) y subcarbonato de bismuto (Bi 2 O 2 (CO 3)) también se utilizan en la medicina.
Cosméticos y pigmentos
Oxicloruro de bismuto (BiOCl) a veces se usa en cosmética, como pigmento en pintura para las sombras de ojos, lacas y esmaltes de uñas. Este compuesto se encuentra como la bismoclite mineral y en la forma cristalina contiene capas de átomos (véase la Figura anterior) que refractan la luz cromáticamente, resultando en una apariencia iridiscente similar a nácar de perla. Fue utilizado como cosmético en el Antiguo Egipto y en muchos lugares desde entonces. Blanco de bismuto (también "blanco español") puede referirse a cualquiera de oxicloruro de bismuto o oxinitrato de bismuto (BiONO 3), cuando se utiliza como un pigmento blanco.
Metales y aleaciones
La sustitución del plomo
La diferencia de densidad entre el plomo (densidad de 11,32 g · cm -3) y bismuto (densidad de 9,78 g · cm -3) es lo suficientemente pequeño para que la balística y aplicaciones de ponderación muchos, bismuto puede sustituir a plomo. Por ejemplo, se puede sustituir el plomo como material denso en plomadas de pesca. Se ha utilizado como un sustituto para el plomo en tiro, balas y menos letal municiones de armas antidisturbios. El Países Bajos , Dinamarca, Inglaterra, Gales, los EE.UU., y muchos otros países ahora prohíben el uso de perdigones de plomo para la caza de aves acuáticas, como muchas aves son propensas a envenenamiento por plomo debido a la ingestión errónea de plomo (en lugar de pequeñas piedras y arena) para ayudar a la digestión, o incluso prohibir el uso de plomo para todo tipo de caza, como en el Países Bajos . Bismuto y estaño tiro aleación es una alternativa que ofrece un rendimiento balístico similar al plomo. (Otra alternativa menos costosa, pero también más bajo rendimiento es shot "de acero", que en realidad es de hierro dulce.) La falta de de bismuto maleabilidad, sin embargo, lo hacen inadecuado para su uso en la expansión de las balas de caza.
Bismuto, como un elemento densa de alto peso atómico, se utiliza en escudos de látex-bismuto impregnado para proteger de los rayos X en los exámenes médicos, tales como TC, sobre todo ya que se considera no tóxico.
La Unión Europea 's Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) para la reducción de plomo se ha ampliado el uso de bismuto en la electrónica como un componente de soldaduras de bajo punto de fusión, como reemplazo de tradicionales soldaduras de estaño-plomo. Su baja toxicidad será especialmente importante para las soldaduras que se utilizan en equipos de procesamiento de alimentos y de agua de cobre tuberías, aunque también se puede utilizar en otras aplicaciones, incluyendo aquellos en la industria del automóvil, en la UE, por ejemplo.
El bismuto ha sido evaluado como un sustituto para el plomo en mecanizable latones para aplicaciones de plomería, aunque no es igual a la actuación de los aceros con plomo.
Otros usos de metales y aleaciones especiales
Muchos de bismuto aleaciones tienen bajos puntos de fusión y se encuentran en aplicaciones especiales tales como soldaduras. Muchos rociadores automáticos, fusibles eléctricos y dispositivos de seguridad en los sistemas de detección y extinción de incendios contienen la aleación eutéctica In19.1-Cd5.3-Pb22.6-Sn8.3-Bi44.7 que se funde a 47 ° C (117 ° F) Esta es una temperatura conveniente ya que es poco probable que se exceda en las condiciones de vida normales. Aleaciones de bajo punto de fusión, tales como aleación de Bi-Cd-Pb-Sn que se funde a 70 ° C, también se utilizan en las industrias del automóvil y de la aviación. Antes de deformación de una parte metálica de pared delgada, que se llena con una masa fundida o cubierto con una fina capa de la aleación para reducir la posibilidad de romper. A continuación, la aleación se retira sumergiendo la parte en agua hirviendo.
El bismuto se utiliza para hacer aceros y aleaciones de aluminio maquinado libre para propiedades de mecanizado de precisión sin mecanizar. Tiene efecto similar al plomo y mejora la rotura de la viruta durante el mecanizado. La disminución en la solidificación del plomo y la expansión de bismuto compensa entre sí y, por tanto, el plomo y el bismuto se utilizan a menudo en cantidades similares. Del mismo modo, aleaciones que contienen partes comparables de bismuto y exhibir un cambio muy pequeño (del orden 0,01%) tras la fusión, solidificación o el envejecimiento. Tales aleaciones se utilizan en la fundición de alta precisión, por ejemplo, en odontología, para crear modelos y moldes. El bismuto también se utiliza como agente de aleación en la producción de hierros maleables y como material de termopar.
Algunas aleaciones de bismuto, como Bi35-Pb37-Sn25, se combinan con materiales no adherentes como mica, vidrio y esmaltes, ya que fácilmente se orinan les permite hacer uniones a otras partes. La adición de bismuto a cesio mejora el rendimiento cuántico de cátodos de Cs. La sinterización de polvos de bismuto y manganeso a 300 ° C produce un imán permanente y material magnetoestrictivo, que se utiliza en los generadores de ultrasonidos y receptores que trabajan en el rango de 10-100 kHz y en dispositivos de memoria magnéticos.
Otros usos como compuestos
- El bismuto se incluye en BSCCO (bismuto calcio estroncio óxido de cobre), que es un grupo de compuestos superconductores similares descubiertos en 1988 que exhiben las temperaturas más altas de transición superconductora.
- Subnitrato de bismuto es un componente de esmaltes que produce un iridiscencia y se utiliza como un pigmento en la pintura.
- Telururo de bismuto es un semiconductor y un excelente material termoeléctrico. Bi 2 Te 3 diodos se utilizan en refrigeradores móviles, CPU refrigeradores, y como detectores en espectrofotómetros de infrarrojos.
- El óxido de bismuto, en su forma delta, es un electrolito sólido para el oxígeno. Esta forma normalmente sólo existe por encima y se rompe por debajo de un umbral de alta temperatura, pero puede ser electrodepositada muy por debajo de esta temperatura en una solución altamente alcalina.
- Vanadato de bismuto es un pigmento amarillo opaco en el aceite de artistas y pintura acrílica. Este compuesto es un sustituto resistente a la luz no tóxico para Lemon pigmentos amarillos tales como los sulfuros de cadmio y el plomo / estroncio / bario cromatos. A diferencia de cromato de plomo + plomo sulfato de limón, vanadato de bismuto no ennegrezca fácilmente con la exposición UV.
- Un catalizador para la fabricación de fibras acrílicas.
- Ingrediente en lubricante grasas.
- En MicroStars crepitantes ( huevos de dragón) en pirotecnia, como la óxido, subcarbonato o subnitrato.
Toxicología y ecotoxicología
La literatura científica coincide en que el bismuto y la mayoría de sus compuestos son menos tóxicos en comparación con otros metales pesados (plomo, antimonio, etc.) y que no es bioacumulable. Tienen baja solubilidad en la sangre, se eliminan fácilmente con la orina, y no mostró cancerígeno, mutagénicos o efectos teratogénicos en pruebas a largo plazo en animales (hasta 2 años). Su vida media biológica para la retención de todo el cuerpo es de 5 días, pero puede permanecer en el riñón por año en los pacientes tratados con los compuestos de bismuto.
Existe envenenamiento Bismuto y afecta principalmente a los riñones, el hígado y la vejiga. Piel y vías respiratorias también pueden seguir la exposición a los órganos respectivos. Como con el plomo, la sobreexposición al bismuto puede resultar en la formación de un depósito negro en el encía, conocida como una línea de bismuto.
Los impactos ambientales del Bismuto no son muy conocidos. Se considera que su impacto ambiental es pequeña, debido en parte a la baja solubilidad de sus compuestos. Información limitada sin embargo significa que una estrecha vigilancia debe mantenerse en su impacto.
