ბისმუთი

ბისმუთი

83Bi

208.98

4f14 5d10 6s2 6p3

ბისმუთი (ლათ. Bismuthum; ქიმიური სიმბოლო — ${\ce {Bi}}$) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, მეთხუთმეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეხუთე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, VA) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 83, ატომური მასა — 208.98, t_დნ — 271.5 °C, t_დუღ — 1564 °C, სიმკვრივე — 9.78 გ/სმ³. მოვერცხლისფრო-რუხი ფერის მყიფე ლითონი. ბუნებრივი ბისმუთი შედგება ერთი სტაბილური იზოტოპისაგან ${\ce {^{209}Bi}}$. ბისმუთი ცნობილი იყო ჯერ კიდევ XV-XVI საუკუნეებში. დიდხანს მიაჩნდათ კალის, ტყვიის ან სტიბიუმის სახესხვაობად. მოიპოვება მინერალების სახით, ყველაზე მეტად გავრცელებულია ბისმუთის კრიალა ${\ce {Bi2S3}}$, თვითნაბადი ბისმუთი ${\ce {Bi}}$, ბისმითი ${\ce {BI2O3}}$ და სხვა. ბუნებრივ ბისუთს ახასიათებს სუსტი რადიოაქტიურობა.

ბისმუთი, ₈₃Bi

ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	მოვერცხლისფრო-რუხი ფერის მყიფე ლითონი
სტანდ. ატომური წონა Ar°(Bi)	208.98040±0.00001 208.98±0.01 (დამრგვალებული)
ბისმუთი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი Sb ↑ Bi ↓ Mc ტყვია ← ბისმუთი → პოლონიუმი
ატომური ნომერი (Z)	83
ჯგუფი	15
პერიოდი	6 პერიოდი
ბლოკი	p-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 18, 32, 18, 5
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	მყარი სხეული
დნობის ტემპერატურა	271.5 °C ​(544.7 K, ​​520.7 °F)
დუღილის ტემპერატურა	1564 °C ​(1837 K, ​​2847 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.)	9.78 გ/სმ3
სიმკვრივე (ლ.წ.)	10.05 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო	11.30 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო	179 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა	25.52 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k T (K)-ზე 941 1041 1165 1325 1538 1835
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	−3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 2.02
იონიზაციის ენერგია	1: 703 კჯ/მოლ 2: 1610 კჯ/მოლ 3: 2466 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი	ემპირიული: 156 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)	148±4 პმ
ვან-დერ-ვალსის რადიუსი	207 პმ
ბისმუთის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	პირველადი ნუკლიდების სახით
მესრის სტრუქტურა	რომბიედრული
ბგერის სიჩქარე	1790 მ/წმ (20 °C)
თერმული გაფართოება	13.4 µმ/(მ·K) (25 °C)
თბოგამტარობა	7.97 ვტ/(მ·K)
მაგნეტიზმი	პარამაგნეტიკი
მაგნიტური ამთვისებლობა	3003719900000000000♠−280.1×10−6 სმ3/მოლ
იუნგას მოდული	32 გპა
წანაცვლების მოდული	12 გპა
დრეკადობის მოდული	31 გპა
პუასონის კოეფიციენტი	0.33
მოოსის მეთოდი	2.25
ბრინელის მეთოდი	70–95 მპა
CAS ნომერი	7440-69-9
ისტორია
აღმომჩენია	არაბი ალქიმიკოსები (1000-მდე)
ბისმუთის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 207Bi სინთ 7001315500000000000♠31.55 წ β+ 207Pb 208Bi სინთ 7005368000000000000♠3.68×105 წ β+ 208Pb 209Bi 100% 7019200999999999999♠2.01×1019 წ α 205Tl 210Bi კვალი 7000501199999999999♠5.012 დღ-ღ β− 210Po α 206Tl 210mBi სინთ 7006304000000000000♠3.04×106 წ IT 210Bi α 206Tl
ბისმუთი ვიკისაწყობში •

ისტორია და სახელწოდების წარმომავლობა

სავარაუდოდ ლათინური Bismuthum ან bisemutum მომდინარეობს გერმანული weisse Masse, "თეთრი მასადან". პირველად ბისმუთი მოიხსენება მინეროლოგისა და მეტალურგის გიორგი აგრიკოლას სამეცნიერო ნაშრომებში XVI საუკუნის დასაწყისში. თუმცა, პირველად ბისმუთი არ იყო მიჩნეული როგორც დამოუკიდებელი ელემენტი და ფიქრობდნენ რომ ის იყო ტყვიის, კალის ან სტიბიუმის სახესხვაობა. 1739 წელს გერმანელი ქიმიკოსის ი. პოტომის მიერ იქნა დადგენილი, რომ ბისმუთი წარმოადგენს დამუკიდებელ ცალკე ელემენტს. 80 წლის შემდეგ შვედმა ქიმიკოსმა ბერცელიუსმა პირველად შემოიღო ელემენტის აღნიშვნის სიმბოლო Bi ქიმიურ ნომენკლატურაში.

ბუნებაში

ბისმუთის შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს წონის 2×10⁻⁵ %, ზღვის წყალში — 2×10⁻⁵ მგრ/ლ.

მადნებში არის როგორც საკუთარი მინერალის, ისე მინარევების სახით სხვა ლიტონების ზოგიერთ სულფიდებში და სულფომარილებში. მსოფლიო პრაქტიკაში მოპოვებული ბისმუთის მიახლოებით 90 % მიიღება ტყვია-თუთიის, სპილენძის, კალის მადნების და კონცენტრატების მეტალურგიული გადამუშავების პროცესის დროს, რომლებიც შეიცავს ბისმუთის პროცენტის მეასედ ან მეათედ ნაწილს.

ბისმუთის მადანი, რომელიც შეიცავს 1 % და მეტ ბისმუტს გვხვდება ძალიან იშვიათად. ბისმუთის მინერალებს შეიცავს მისი მადნები, ან სხვა ლითონების მადნები. ასეთებია მაგალითად თვითნაბადი ბისმუთი (შეიცავს 98,5—99 % Bi), ბისმუთინი Bi₂S₃ (81,30 % Bi), ტეტრადიმიტი Bi₂Te₂S (56,3—59,3 % Bi), კოზალიტი Pb₂Bi₂S₅ (42 % Bi), ბისმიტი Bi₂O₃ (89,7 % Bi), ბისმუთიტი Bi₂CO₃(OH)₄ (88,5—91,5 % Bi), ვიტიხენიტი Cu₃BiS₃, ჰალენობისმუთიტი PbBi₂S₄, აიკინიტი CuPbBiS₃.

საბადოების გენეტიკური ჯგუფები და სამრეწველო ტიპები

ბისმუთი მომატებული კონცენტრაციით გროვდება სხვადასხვა გენეტიკური ტიპების საბადოებში: პეგმატიტებში, კონტაქტურ-მეტასომატურ, და ასევე მაღალ და საშუალოტემპერატურულ ჰიდროთერმულ საბადოებში. ბისმუთის საბადოებს თავის მხრივ აქვთ შეზღუდული გავრცელების არე და ჩვეულებრივ ის წარმოქმნის კომპლექსურ მადნებს სხვა ლითონებთან ერთად მთელ რიგ ჰიდროთერმულ საბადოების მადნების ფორმაციებში. მათ შორის გამოირჩევიან:

1. ვოლფრამ-სპილენძ-ბისმუთის
2. ხუთელემენტიანი ფორმაციის საბადო (Co-Ni-Bi-Ag-U)
3. ოქრო-ბისმუთის
4. დარიშხან-ბისმუთის
5. სპილენძ-ბისმუთის
6. კვარცი-ბისმუთის

ბისმუთის მოპოვება და გამოყენება

ბისმუთი საკმაოდ იშვიათი ლითონია, და მისი მსოფლიო მოპოვება/გამოყენება არ აღემატება 6000 ტონას (5800 დან 6400 ტონამდე წელიწადში).

საბადოები

ცნობილია ბისმუთის საბადოები გერმანიაში, მონღოლეთში, ბოლივიაში, ავსტრალიაში, პერუში და სხვა ქვენებში.

მიღება

ბისმუთის სინთეზირებული კრისტალი. ლაჟვარდის ელფერს აძლევს ოქსიდური აპკი.

ბისმუთის მიღება ეფუძნება პოლიმეტალური სპილენძის და ტყვიის კონცენტრატების და ბისმუთის მადნების გადამუშვებას პირომეტალურგიის და ჰიდრომეტალურგიის მეთოდებით. სპილენძის კონცენტრატების გადამუშავებისას ბისმუთის სულფიდური ნაერთებიდან ბისმუთის მიღებისათვის გამოიყენებენ რკინის ჟანგის დამლექს და ფლუსს.

პროცესი მიმდინარეობს შემდეგი რეაქციით:

Bi₂S₃ + 3Fe = 2Bi + 3FeS

დაჟანგული მადნების გამოყენებისას, ბისმუტს აღადგენენ ნახშირბადით ადვილადლღვობადი ფლუსის ფენის ქვეშ 900-1000 °C-ზე:

Bi₂O₃ + 3C = 2Bi + 3CO↑

სულფიდური მადნები შეიძლება გადაყვანილ იქნან ოქსიდურებში - რეაქციით:

2Bi₂S₃ + 9O₂ = 2Bi₂O₃ + 6SO₂↑

ნახშირბადის მაგივრად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნატრიუმის სულფიტი, რომელიც აღადგენს ბისმუთის ოქსიდს 800 °C-ზე რეაქციით:

Bi₂O₃ + 4Na₂SO₃ = 2Bi + 4Na₂O + SO₂ + 3SO₃

ბისმუთის სულფიდი შეიძლება იქნეს აღდგენილი ლითონურ ბისმუტამდე სოდის მეშვეობით მიახლოებით 950 °C-ზე ან ნატრიუმის ჰიდროქსიდის მეშვეობით 500-600 °C-ზე. ამ პროცესების რეაქციას აქვს შემდეგი სახე:

4Bi₂S₃ + 12Na₂CO₃ = 8Bi + 9Na₂S + 3Na₂SO₄ + 12CO₂

4Bi₂S₃ + 24NaOH = 8Bi + 9Na₂S + 3Na₂SO₄ + 12H₂O

შავი (პირველადი) ტყვიიდან ბისმუთის მიღება, რომელიც წარმოიქმნება ტყვიის კონცენტრატის გადამუშავებისას, მდგომარეობს ბისმუთის გამაყოფაში მაგნიუმისა და კალციუმის მეშვეობით. ამასთან ბისმუთი კონცენტრირდება ზედა ფენებში შენაერთ CaMg₂Bi₂-ის სახით. Ca და Mg-საგან მისი გაწმენდა მიმდინარეობს გადადნობით ტუტის ფენის ქვეშ მჟანგავის (NaNO₃) დამატებით. მიღებული პროდუქტის ელექტროლიზით მიიღება წიდა, რომელსაც გადაადნობენ პირველად (შავი) ბისმუტად.

ბისმუთის მიღების ჰიდრომეტალურგიული მეთოდი ხასიათდება უფრო მაღალი ეკონომიური მაჩვენებლებით და მიღებული პროდუქტის სიწმინდით, ღარიბი პოლიმეტალური კონცენტრატების გადამუშავებით. მეთოდი ეფუძნება ბისმუტშემცველი მადნების, ნახევარპროდუქტების, აზოტმჟავისა და მარილმჟავის შენადნობების დაშლის პროცესს წარმოქმნილი ხსნარების შემდგომი გამოტუტებით. გამოტუტებას აწარმოებენ გოგირდმჟავის მეშვეობით ან ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარებით ელექტროქიმიური გამოტუტებით. ბისმუთის შემდგომი გამოყოფა და გაწმენდა მიმდინარეობს ექსტრაქციის მეთოდით.

მაღალი სიწმინდის ბისმუთის მიღება ეფუძნება ჰიდრომეტალურგიული რაფინირების მეთოდს, ზონურ დნობას და ორსტადიურ დისტილაციას (გამოხდას).

ფიზიკური თვისებები

ბისმუთი — მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის მოვარდისფრო ელფერის ლითონია. ცნობილია ბისმუთის ალოტროპიული მოდიფიკაციის დიდი რაოდენობა, რომლებიც მაღალი წნევის პირობებში არიან ცნობილნი. არსებობს ბისმუთის რვა კრისტალოგრაფიული მოდიფიკაცია. 2,57 გპა წნევისა და 25 °C ტემპერატურის დროს, ბისმუთის კრისტალური მესერი განიცდის კრისტალების პოლიმორფულ გარდქმნას რომბიედრულიდან მონოსოლურზე, ამ მესერის პარამეტრებია a = 0,6674 ნმ, b = 0,6117 ნმ, c = 0,3304 ნმ, β = 110,33^o, სივრცული ჯგუფია C2m. 2,72 გპა, 4,31 გპა და მიახლოებით 5 გპა წნევისას ასევე მიმდინარეობს ბისმუთის კრისტალური მესერის პოლიმორფული გარდქმნები. 7,74 გპა წნევის დროს ბისმუტს აქვს კუბური მესერი, Im3m-ის სივრცული ჯგუფი მესერის პარამეტრებით - a = 0,3800 ნმ. 2,3-5,2 გპა წნევების ინტერვალში და 500-580 °C ტემპერატურის ინტერვალში ბისმუტს აქვს ტეტრაგონალური მესერი რომლის პარამეტრების a = 0,657 ნმ, c = 0,568 ნმ. 30 გპა წნევისას ასევე აღმოჩენილია პოლიმორფული გარდაქმნა.

ბისმუთის გადასვლას მყარიდან თხევად მდგომარეობაში თან ახლავს სიმკვრივის ზრდა 9,8 გრ/სმ³-დან 10,07 გრ/სმ³-მდე, რომელიც თანდათანობით მცირდება ტემპერატურის ზრდასთან ერთად და შეადგენს 9,2 გრ/სმ³ 900 °C-ზე. ბისმუთის უკუ გადასვლას თხევადიდან მყარ მდგომარეობაში თან ახლავს მოცულობის ზრდა 3,3 %-ით.

ბისმუთის კუთრი ელექტრო წინაღობა ტოლია 1,2 მკომი•მ - 17,5 °C-ზე და მატულობს ტემპერატურის მატებასთან ერთად. საინტერესო თავისებურებას წარმოადგენს ის, რომ დნობის წერტილთან ახლოს კუთრი ელექტრო წინაღობა შეადგენს 2,67 მკომი•მ - 269 °C-ზე, ხოლო თხევად მდგომარეობაში 272 °C-ზე აქვს 1,27 მკომი•მ.

სითბური გრძივი გაფართოების კოეფიციენტი ტოლია 13,4•10⁻⁶ К⁻¹ 293 К ტემპერატურაზე.

სხვა ლითონებთან შედარებით, ბისმუთი, როგორც ვერცხლისწყალი, ხასიათდება მცირე თბოგამტარობით რომელიც ტოლია 7,87 ვტ/(მ•К) 300 К-ზე.

ბისმუთი წარმოადგენს დიამაგნეტიკს რომლის მაგნიტური მგრძნობელობაა -1,34•10⁻⁹ 293 K-ზე, რის გამოც ის წარმოადგენს ყველაზე დიამაგნიტურ ლითონს.

ზეგამტარ მდგომარეობაში გადადის 7 К ტემპერატურისას.

ოთახის ტემპერატურისას ბისმუთი მყიფე ლითონია და მონატეხზე აქვს მსხვილმარცვლოვანი აღნაგობა, მაგრამ 150-250 °C ტემპერატურაზე ჩნდება პლასტიკური თვისებები.

დრეკადობის მოდული: 32-34 გპა

ძვრის მოდული: 12,4 გპა

ქიმიური თვისებები

ნაერთებში ბისმიტი ავლენს ჟანგვის ხარისხს -3, +1, +2, +3, +4, +5. ოთახის ტემპერატურაზე მშრალ ჰაერზე არ იჟანგება, მაგრამ ტენიან ჰაერის გარემოში იფარება თხელი ოქსიდის აპკით. დნობის ტემპერატურამდე გახურებისას ხდება ბისმუთის ჟანგვა, რომელიც შესამჩნევად ინტენსირდება 500 °C-ზე. ტემპერატურის 1000 °C-მდე მიღწევისას იწვის ოქსიდის წარმოქმნით Bi₂O₃

${\mathsf {4Bi+3O_{2}\ {\xrightarrow {\ }}2Bi_{2}O_{3}}}$

ოზონის ურთიერთქმედებისას ბისმუტთან წარმოიქმნება ოქსიდი Bi₂O₅.

უმნიშვნელოდ ხსნის ფოსფორს. წყალბადი მყარ და თხევად ბისმუტში პრაქტიკულად არ იხსნება, რაც ცხადყოფს წყალბადის დაბალ აქტივობას ბისმუთის მიმართ. ცნობილია ჰიდრიდები Bi₂H₂ და BiH₃, რომლებიც გახურებისას არამდგრადნი არიან და საწამლავ აირებს წარმოადგენენ. ბისმუთი არ ურთიერთქმედებს ნახშირბადთან, აზოტთან და სილიციუმთან.

ბისმუთის ურთიერთქმედებას გოგირდთან და ან გოგირდოვან აირთან თან ახლავს სულფიდების წარმოქმნა (BiS, Bi₂S₃.

${\mathsf {Bi+S\ {\xrightarrow {510^{o}C}}\ BiS}}$

${\mathsf {2Bi+3S\ {\xrightarrow {300-400^{o}C}}\ Bi_{2}S_{3}}}$

ბისმუთი ავლენს მდგრადობას კონცენტრირებული მარილმჟავის და გაზავებული გოგირდმჟავის მიმართ, მაგრამ იხსნება აზოტმჟავაში და სამეფო წყალში.

${\mathsf {Bi+4HNO_{3}\ {\xrightarrow {}}\ Bi(NO_{3})_{3}+NO\uparrow +2H_{2}O}}$

${\mathsf {Bi+3HCl+HNO_{3}\ {\xrightarrow {}}\ BiCl_{3}+NO\uparrow +2H_{2}O}}$

ბისმუთი რეაგირებს დიაზოტის ტეტრაოქსიდთან ბისმუთის ნიტრატის წარმოქმნით

${\mathsf {Bi+3N_{2}O_{4}\ {\xrightarrow {70-110^{o}C}}\ Bi(NO_{3})_{3}+3NO\uparrow }}$

კონცენტრირებულ გოგირდმჟავასთან გახურებისას იხსნება BiH(SO₄)₂-ის წარმოქმნით, ეს როცა გაზავებულ გოგირდმჟავაში იხსნება ბისმუთის სულფატის წარმოქმნით

${\mathsf {2Bi+6H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {}}\ Bi_{2}(SO_{4})_{3}+3SO_{2}\uparrow +6H_{2}O}}$

ბისმუთის ურთიერთქმედებას ფტორთან, ბრომთან, ქლორთან და იოდთან თან ახლავს სხვადასხვა ჰალოგენიდების წარმოქმნა

${\mathsf {2Bi+5F_{2}\ {\xrightarrow {600-700^{o}C}}\ 2BiF_{5}}}$

${\mathsf {2Bi+3(Cl,Br,I)_{2}\ {\xrightarrow {200^{o}C}}\ 2Bi(Cl,Br,I)_{3}}}$

ლითონებთან შეუძლია წარმოქმნას ინტერმეტალიდები – ბისმუთიდები.

ღირებულება

ბისმუთის ღირებულება მსოფლიო ბაზარზე არამდგრადია, რაც განისაზღვრება მოთხოვნილებითა და წინადადებებით, ასევე ტყვიის წარმოების ზრდით ან დაცემით, რაც იწვევს შესაბამისად მისი წარმოების ზრდას ან დაცემას, სადაც ის წარმოადგენს ღირებულ თანდაყოლილ მასალას ტყვიაშემცვლელ კონცენტრატებში. 1970-იან წლებიდან მოყოლებული, ბისმუტზე ყველაზე დაბალი ფასი შეადგინა 3,5 დოლ./კგ და დაფიქსირდა 1980 წ., ხოლო ყველაზე მაღალი — 15 დოლ./კგ — 1989 წ. 1995 წლის ბოლოს 99,99 % სიწმინდის ბისმუტზე შეადგინა 8,8 დოლ./კგ.

კილოგრამ პროდუქტზე ღირებულება საწყობიდან (აშშ) იანვარ-სექტემბერში აიწია 8,8 აშშ დოლარით (19,80-დან 28,60 დოლარამდე კილოგრამზე (ფრანკო-ბორტი )).

ბისმუთის ზოდებზე ფასი როტერდამის საწყობებში 2011 წლის იანვარ-სექტემბერში აიწია 4,2 დოლარით (22,20-დან 26,40 დოლარამდე ერთ კილოგრამზე (სიფ-ი)).

გამოყენება

მეტალურგია

ბისმუტს აქვს დიდი მნიშვნელობა ეგრეთ წოდებული «ავტომატური ფოლადების», განსაკუთრებულად კი უჟანგავი ფოლადების წარმოებაში, და ძალიან აადვილებს მის დამუშავებას ჭრით ავტომატ-დაზგებზე (საზეინკლო, და სხვა.) სადაც ბისმუთის კონცენტრაცია მხოლოდ 0,003 %-ია, ამავე დროს კოროზიის მიმართ მიდრეკილების ზრდის გარეშე. ბისმუტს იყენებენ ალუმინის საფუძველის შენადნობებში (მაგალითად 0,01 %), ეს დანამატი აუმჯობესებს ლითონის პლასტიკურ თვისებებს, მკვეთრად აადვილებს მის დამუშავებას.

კატალიზატორები

პოლიმერების წარმოებაში ბისმუთის ჟანგი გამოიყენება როგორც კატალიზატორი, და ასევე მას კერძოდ გამოიყენებენ, აკრილების პოლიმერების წარმოებისას. ნავთობის კრეკინგისას რაღაც გამოყენებას პოულობს ბისმუთის ოქსიდ-ქლორიდი.

თერმულ ელექტრონული მასალები

ბისმუთი გამოიყენება ნახევარგამტარებში, რომლებიც თავის მხრივ გამოიყენებიან თერმოელექტრულ ხელსაწყოებში. ასეთ მასალებს მიეკუთვნებიან ტელურიდი ( ბისმუთის ტელურიდის თერმო ე.მ.ძ. არის 280 მკვ/К) და ბისმუთის სელენიდი. მიღებულ იქნა მაღალეფექტური მასალა ბისმუთის-ცეზიუმის-ტელურის საფუძველზე ნახევარგამტარიანი მაცივრების სუპერპროცესორების წარმოებისათვის.

ბირთვული გამოსხივების დეტექტორები

ბირთვული გამოსხივების დეტექტორების წარმოებისათვის მნიშვნელობა აქვს მონოკრისტალური ბისმუთის იოდიდს. ბისმუთის გერმანატი (Bi₄Ge₃O₁₂, მოკლე აღნიშვნა BGO) — გავრცელებული სცინტილაციური მასალა, გამოიყენება ბირთვულ ფიზიკაში, მაღალი ენერგიის ფიზიკაში, კომპიუტერულ ტომოგრაფიაში, გეოლოგიაში.

ადვილად ლღვობადი შენადნობები

ბისმუთის სინთეთიკური კრისტალი

ბისმუთის ყველა შენადნობი სხვა ადვილად ლღვობად ნივთიერებებთან (კადმიუმთან, კალასთან, ტყვიასთან, ინდიუმთან, თალიუმთან, ვერცხლისწყალთან, თუთიასთან და გალიუმთან) ფლობს ძალიან დაბალი დნობის ტემპერატურას (ზოგიერთი — წყლის დუღილის ტემპერატურაზე დაბალი, ბისმუტთან ყველაზე ადვილადლღვობადი შემადგენლობა რომლის უმდაბლესი დნობის ტემპერატურაა მიახლოებით +41 °C). ყველაზე ცნობილია ვუდის შენადნობი და (კადმიუმის გარეშე) როზეს შენადნობი. ასეთი ადვილადდნობადი შენადნობების გამოყენება ხდება:

• თბომატარებლები;
• მირჩილვა;
• ხანძარსაწინააღმდეგო სიგნალიზაციის ელემენტები;
• სპეციალური საპოხი მასალები, რომლებიც მუშაობენ ვაკუუმში და მძიმე პირობებში;
• სარქველები, მაგალითად სარაკეტო საწვავებში სითხეებისა და აირების გასადინებლად;
• მცველები მძლავრ ელექტრო მიზნებისათვის;
• შუასადებები ზემძლავრ ვაკუუმის სისტემებში;
• მედიცინაში კიდურების მოტეხილობისას მაფიქსირებელი მასალა;
• თერმომეტრული მასალები თხევად თერმომეტრებში;
• ჩამოსხმაში მოდელების დასამზადებელ მასალებში და სხვა.

მაგნიტური ველების გაზომვა

განსაკუთრებული სიწმინდის ლითონური ბისმუთი გამოიყენება როგორც სახვევი მასალა ზემძლავრი მაგნიტური ველების გასაზომად, რადგანაც, მაგნიტური ველის ზრდასთან ერთად ბისმუთის ელექტროწინაღობა მკვეთრად იზრდება.

პოლონიუმ-210-ის წარმოებაში

ბისმუთი მნიშვნელოვანია პოლონიოუმ-210 - რადიოიზოტოპიური მრეწველობის მნიშვნელოვანი ელემენტის, წარმოების ზოგიერთ ბირთვულ ტექნოლოგიაში. პოლონიუმ-210 გამოიყენება ბირთვული რეაქციების წემდგობი გაძლიერებისათვის. ბისმუთი წარმოადგენს მეტად საინტერესი და საჭირო ქიმიურ ელემენტს.

დენის ქიმიური წყაროები

ბისმუთის ოქსიდი გრაფიტთან ერთად გამოიყენება როგორც დადებითი ელექტროდი ბისმუტ-მაგნიუმის ელემენტებში (ემძ 1,97—2,1 ვ, 120 ვტ·სთ/კგ, 250—290 ვტ·სთ/დმ³).

ასევე ტყვიის ბისმუტატი როგორც დადებითი ელექტროდი გამოიყენება ლითიუმის ელემეტებში.

ბისმუთის ინდიუმთან შენადნობი გამოიყენება განსაკუთრებულად სტაბილურ და საიმედო ვერცხლისწყალ-ბისმუტ-ინდიუმის ელემნტებში. ასეთი ელემენტები მშვენივრად მუშაობენ კოსმოსში და იმ პირობებში, სადაც მნიშვნელოვანია დაძაბულობის სტაბილურობა, მაღალი კუთრი ენერგია.

ბისმუთის ფტორიდი გამოიყენება ძლიერ ენერგოტევადი (3000 ვტ·სთ/დმ³, პრაქტიკულად მიღწეულია — 1500—2300 ვტ·სთ/დმ³) ლანთან-ფტორიდული აკუმულატორი.

მტკიცე ლითონებისა და შენადნობების დამუშავება

ბისმუთის ადვილადლღობად შენადნობებში (მაგალითად, ვუდის შენადნობი, როზეს შენადნობი და სხვა.) ახდენენ სახარატო, საღარავ და ბურღვით დამუშავებას ურანის, ვოლფრამის და მათი შენადნობების და სხვა მასალების, რომლებიც ძნელად ექვემდებარებიან ჭრით დამუშავებას.

ბირთვული ენერგეტიკა

ბისმუტ-ტყიის ევტექტიკური შენადნობი გამოიყენება თხევადლითონურ თბომატარებელ რეაქტორებში. კერძოდ კი საბჭოთა წყალქვეშა ფლოტში ასეთი რეაქტორები გამოიყენებოდა წყალქვეშა ნავში К-27 და შვიდ წყალქვეშა ნავში პროექტ 705 («ლირაში»).

ბისმუთის სითბური ნეიტრონების მიტაცების მცირე განიკვეთისა და ურანის მნიშვნელოვანი უნარის გამო გაიხსნას დუღილის მნიშვნელოვან ტემპერატურაზე და მცირე აგრესიულობის გამო კონსტრუქციულ მასალების მიმართ, შესაძლებელს ქმნის ბისმუთი გამოყენებულ იქნას ჰომოგენურ ატომურ რეაქტორებში, რომელიც ჯერ კიდევ ექსპერიმენტალურ გამოცდების სტადიაში არის.

მაგნიტური მასალები

მანგანუმ-ბისმუთის ინტერმეტალიდი მეტად ფერომაგნიტურია და მრეწველობაში იწარმოება დიდი რაოდენობით პლასტიური მაგნიტების მისაღებად. ასეთი მასალის თავისებურებას და უპირატესობას წარმოადგენს ყველანაირი ფორმისა და ზომის მუდმივი მაგნიტების ჩქარი და იაფი (ამასთანავე დენგაუმტარი) მიღების შესაძლებლობა. ამას გარდა, ეს მაგნიტის მასალა საკმაოდ გამძლეა აქვს მნიშვნელოვანი კოერციტული ძალა. ბისმუთისა და მანგანუმის ნაერთის გარდა, ასევე ცნობილია მაგნიტმტკიცე ბისმუთის ინდიუმის, ქრომისა და ევროპიუმის შენაერთები, რომელთა გამოყენება შეზღუდულია ტექნიკის სპეციალური დარგებით, ანსინთეზის სიძნელის გამო (ბისმუთი-ქრომი), ან მეორე კომპონენტის (ინდიუმი, ევროპიუმი) მაღალი ფასებით.

საწვავი ელემენტები

კერამიკული ფაზები ვიმებოქსი (ВИМЕВОКС), რომლის შემადგენლობაშია ბისმუთის ოქსიდი სხვა ლითონის ოქსიდებთან ერთად (ვანადიუმი, სპილენძი, ნიკელი, მოლიბდენი და სხვა), ფლობენ ძალიან მაღალ გამტარობის უნარს, 500—700 К ტემპერატურის დროს და გამოიყენებიან მაღალტემპერატურულ საწვავ ელემენტებში.

მაღალტემპერატურული ზეგამტარობა

კერამიკა, რომელთა შემადგენლობაშია ბისმუთის, კალციუმის, სტრონციუმის, ბარიუმის, სპილენძის იტრიუმისა და სხვათა ოქსიდები წარმოადგენენ მაღალტემპერატურულ ზეგამტარებს. ბოლო წლებში ზეგამტარების შესწავლისას გამოვლინდა ფაზები, რომლებსაც აქვთ გადასვლის პიკები ზეგამტარ მდგომარეობაში 110 К დროს.

ტეტრაფტორჰიდრაზინის წარმოება

ბისმუთი მწვრილი ბურბუშელის ან ფხვნილის სახით როგორც კატალიზატორი გამოიყენება ტეტრაფტორჰიდრაზინის წარმოებაში ( სამფტორული აზოტიდან), რომელიც გამოიყენება როგორც სარაკეტო საწვავის დამჟანგავი.

ელექტრონიკა

შენადნობი რომლის შემადგენლობაა 88 % Bi და 12 % Sb მაგნიტურ ველში აღმოაჩენს მაგნიტურწინაღობის ანომალურ ეფექტს; ამ შენადნობიდან ამზადებენ სწრაფად მოქმედ გამაძლიერებლებს და ჩამრთველებს.

ვოლფრამატი, სტანატ-ვანადატი, სილიკატი და ბისმუთის ნიობატი შედიან მაღალტემპერატურული სეგნეტოელექტრული მასალების შემადგენლობაში.

ბისმუთის ფერიტი გამოიყენება როგორც მაგნიტოელექტრული მასალა.

მედიცინა

ბისმუთის შენაერთებიდან მედიცინაში ყველაზე ფართოდ გამოიყენება Bi₂O₃. კერძოდ კი მას გამოიყენებენ ფარმაცევტულ მრეწველობაში კუჭ-ნაწლავის დაავადებების ბევრი წამლის დასამზადებლად, ასევე ანტისეპტიკური და შემმახორცებელი საშუალებების დასამზადებლად. ბოლო დროს მის საფუძველზე მუშავდება ანტისიმსივნური პრეპარატები ონკოლოგიური დაავადებების სამკურნალოდ.

ბისმუთის ოქსიდ-ქლორიდი პოვებს გამოყენებას მედიცინაში როგორც რენდგენკონტრასტული საშუალება და შემვსები სისხლძარღვების დამზადებისას. ამას გარდა მედიცინაში ფართოდ გამოყენებას ჰპოვებენ ისეთი ნაერთები, როგორიცაა ბისმუთის გალატი, ბისმუთის ტარტრატი, ბისმუთის კარბონატი, ბისმუთის სუბსალიცილატი, ბისმუთი სუბციტრატი და ბისმუთის ტრიბრომფენოლატი. ამ ნაერთების საფუძველზე შემუშავებულია ბევრი მედიკამენტი (მათ შორის ვიშნევსკის მალამო).

წყლულსაწინააღმდეგო პრეპარატებში გამოიყენება: ბისმუთის სამკალიუმის დიციტრატი (ბისმუთის სუბციტრატი) (კოდი АТХ A02BX05), ბისმუთის სუბნიტრატი (A02BX12), ბისმუთის რანიტიდინის ციტრატი (A02BA07).

პიგმენტები

ბისმუთის ვანადატი გამოიყენება როგორც პიგმენტი (მკვეთრი ყვითელი ფერი).

კოსმეტიკა

ბისმუთის ოქსიდ-ქლორიდი გამოიყენება როგორც ბრწყინვალების მიმცემი ფრჩხილის ლაქების, პომადების, ჩრდილების წარმოებაში და სხვა.

ნადირობა

ბისმუთი შედარებით უსაფრთხოა გარემოსათვის. ამიტომაც მას იყენებენ საფანტის დასამზადებლად ტრადიციული და ტოქსიკური ტყვიის ნაცვლად.

ბიოლოგიური როლი

ადამიანის ორგანიზმში ბისმუთის შემცველობა შეადგენს:

• კუნთოვან ქსოვილში — 0,32×10⁻⁵ %
• ძვლოვან ქსოვილში — ნაკლები ვიდრე 0,2×10⁻⁴ %
• სისხლში — ~0,016 მგ/ლ
• საკვებთან ერთად ყოველდღიური მიღება 0,005-0,02 მგ.

საშუალო წონის (მასა~70 კგ) ადამიანის ორგანიზმში მისი შემცველობა მცირეა, მაგრამ ზუსტი მონაცემები არ არის. ასევე ტოქსიკურ და სასიკვდილო დოზებზე მონაცემები არ არსებობს.

იზოტოპები

ბუნებრივი ბისმუთი შედგება ერთი იზოტოპისაგან ²⁰⁹Bi, რომელიც ითვლება ყველაზე მძიმედ ბუნებაში არსებული სტაბილურ იზოტოპებს შორის. თუმცა 2003 წელს ექსპერიმენტალურად დამტკიცებული იქნა, რომ ის წარმოადგენს ალფა-რადიოაქტიურს ნახევარდაშლის პერიოდით 1,9±0,2×10¹⁹ წ. ასე რომ ბისმუთის ყველა ცნობილი იზოტოპი რადიოაქტიურია. მაგრამ რადგანაც ნახევარდაშლის პერიოდი 1,9±0,2×10¹⁹ წელი მთელი რიგით მეტია, ვიდრე თანამედროვე სამყაროს ხნოვანება, ბუნებრივი ბისმუთი რომელიც შედგება ერთი იზოტოპისაგან ²⁰⁹Bi, შეიძლება ჩაითვალოს ადამიანისათვის უვნებელ რადიოაქტიურად.

გარდა ²⁰⁹Bi, ცნობილია ასევე ბისმუთის სამ ათეულზე მეტი (ჯერჯერობით 34) იზოტოპი, რომელთა უმრავლესობას აქვს იზომერული მდგომარეობა. მათ შორის სამის არსებობის ხანგრძლივობა არის:

• ²⁰⁷Bi 31,55 წელი;
• ²⁰⁸Bi 0,368×10⁶ წელი;
• ^210mBi 3,04×10⁶ წელი;

დანარჩენების ნახევარდაშლის პერიოდი არ აღემატება რამდენიმე დღეღამეს.

ბისმუთის იზოტოპები რომელთა მასური რიცხვი არის 184-დან 208-მდე და 215 - 218 მიღებულია ხელოვნურად, დანარჩენი — ²¹⁰Bi, ²¹¹Bi, ²¹²Bi, ²¹³Bi და ²¹⁴Bi — წარმოიქმნებიან ბუნებაში, ურანი-238-ის, ურანი-235-ის და თორიუმი-232-ის ბრთვების რადიოაქტიური დაშლის ჯაჭვის დროს.

საინტერესო ფაქტები

ბისმუტს მყარ მდგომარეობაში აქვს ნაკლები სიმკვრივე, ვიდრე თხევადში. ამ თვისებით ხასიათდებიან ელემენტების ძალიან მცირე რაოდენობა, ბისმუთის გარდა გერმანიუმი და გალიუმი და ზოგი შენაერთი, მაგალითად წყალი.

ბისმუთი წარმოადგენს ძლიერ დიამაგნეტიკს, ამასთან დიამაგნეტიზმის ეფექტი შეიძლება ნახოთ უბრალო ლაბორატორიის პირობებში, სხვა ხელმისაწვდომი, მაგრამ სუსტი დიამაგნეტიკთან განსხვავებით.ძაფზე დაკიდული ბისმუთი მაგნიტის ორივე პოლუსისაგან შესამჩნევად იხრება. ეს არის ეგრეთ წოდებული დიამაგნეტური ლევიტაცია.

რესურსები ინტერნეტში

• Висмут на Кристаллов. NET (რუსული)
• ბისმუთი Webelements-ზე
• ბისმუთი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
• ბისმუთი კრისტალოვ.ნეტ-ზე
• ბისმუთი და მისი შენაერთები chemister.ru-ზე

სქოლიო

პორტალი ქიმია