სახე

ბრწყინვალე ვერცხლისფერი

ძირითადი თვისებები

დასახელება, სიმბოლო, ნომერი

ბისმუტი, Bi, 83

წარმოთქმა

ელემენტის კატეგორია

პოსტ გარდამავალი მეტალი

ჯგუფი, პერიოდი, ბლოკი

15, 6, p

ატომური მასა

208.98040 გ მოლი-1

ელექტრონული კონფიგურაცია

[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3

ელექტრონები ორბიტალებზე

2, 8, 18, 32, 18, 5
(იხ. სურათი)

ფიზიკური თვისებები

აგრეგატული მდგომარეობა

მყარი

სიმკვრივე

9.78 გ სმ-3

სიმკვრივე თხევად მგდომარეობაში (ლღობის ტემპერატურაზე)

10.05 გ სმ-3

ლღობის ტემპერატურა

544.7 K, 271.5 ˚C
520.7 ˚F

დუღილის ტემპერატურა

1837 K, 1564 ˚C, 2847 ˚F

კრიტიკული წერტილი

დნობის სითბო

11.30 კჯ მოლი-1

აორთქლების სითბო

151 კჯ მოლი-1

სპეციალური სითბოტევადობა

(25 ˚C)
25.52 კჯმოლი-1
K-1

ორთლის წნევა
P(Pa) 1 10 100 1k 10k 100k
T(K)-ზე 941 1041 1165 1325 1538 1835

ატომური თვისებები

ჟანგვითი რიცხვები

3, 5

ელექტროუარყოფითობა

2.02 (პოლინგის შკალა)

იონიზაციის ენერგიები

I: 703 kJ·mol−1
II: 1610 kJ·mol−1
III: 2466 kJ·mol−1

ატომური რადიუსი

156 pm

კოვანელტური რადიუსი

148 pm

ვან დერ ვაალსის რადიუსი

207pm

სხვადასხვა

კრისტალური სტრუქტურა

ტრიგონალური

მაგნიტური მოწესრიგებულობა

დიამაგნიტური

კუთრი ელექტრული წინაღობა

(20˚C) 1.29ნΏ მ

სითბოგამტარობა

(300 K) 7.97 ვტმ-1K-1

სითბოგადაცემა

(25˚C) 13.4 µm m-1K-1

ბგერის სიჩქარე

(20˚C) 1790 მ/წმ

იუნგის მოდული

32 გპა

შერის მოდული

12 გპა

ბულკის მოდული

31 გპა

სიმტკიცე მოსის მიხედვით

0.33

CAS-ის რეფისტრაციის ნომერი

7440-69-9

მდგრადი იზოტოპები

იზოტოპი NA ნახევარ-სიცოცხლე DM DE(MeV) DP
207Bi სინთ 31.55 y ε, β+ 2.399 207Pb
208Bi სინთ 368,000 y ε, β+ 2.880 208Pb
209Bi 100% (19 ± 2) ×1018y α 3.14 205Tl
210mBi სინთ 3.04 ×106y IT 0.271 210Bi

ბისმუტი

 

ბისმუტი - (ლათ. Bismuthum) აღინიშნება სიმბოლოთი Bi, მენდელეევის პერიოდული სისტემის მე-15 ჯგუფის, მეექვსე პერიოდის ელემენტი. მოვერცხლისფრო-მოწითალო შეფერილობის მძიმე ლითონი, ატომური ნომრით 83. იყენებენ ტექნიკაში.

ბისმუტის ოქსიდი ცისარტყელისებური ოქსიდური ზედაპირით

 

 

დასახელების წარმოშობა

სავარაუდოდ ლათინურიდან: „ბისემუტუმ“ Bismuthum ან bisemutum მომდინარეობს გერმანულიდან - „ვისმუთიდან“ weisse Masse, რაც „თეთრ მასას“ ნიშნავს და ბისმუტის ფერზე მიუთითებს.

 

 

 

 

 

ბუნებაში არსებობა

 

ბისმუტის კრისტალი

ბისმუტის შემცველობა დედამიწის ქერქში 2×10−5 % მასით, ზღვის წყალში - 2×10−5მგ/ლ.

საბადოებში იმყოფება დამოუკიდებელი მინერალების სახით, ასევე ზოგიერთი სულფიდების მინარევებისა და სხვა მეტალების სულფოშრეების სახით. მსოფლიო პრაქტიკის მიხედვით 90% მოპოვებული ბისმუტისა ღებულობენ დროდადრო ტყვია-თუთიის, სპილენძის, კალას საბადოების და კონცენტრატების მეტალურგიული გადამუშავების დროს, რომლებიც შეიცავენ ასობით და ზოგჯერ ათობით პროცენტულ წილს ბისმუტისა.

ბისმუტის საბადოები, რომლებიც შიცავენ 1% და უფრო მეტ ბისმუტს გვხვდება იშვიატად. ბისმუტის მინერალები, რომლებიც შედიან ასეთი საბადოების შემადგენლობაში, ასევე სხვა მეტალების საბადოები, წარმოადგენს თვითნაბად ბისმუტს (შიცავს 98.5 – 99% Bi), ბისმუტინი - Bi2S3 (81.30 % Bi), ტეტრადიმიტი - Bi2Te2S (56.3 - 59.3 % Bi), კოზალიტი - Pb2Bi2S5 (42 % Bi), ბისმუტიტი - Bi2CO3(OH)4 (88.5 - 91.5 % Bi), ბისმიტი - Bi2O3 (89.7 % Bi), ვიტიხენიტი Cu3BiS3, გალენობისმუტიტი PbBi2S4, აიკინიტი CuPbBiS3.

 

 

აღმოჩენის ისტორია

 

ბისმუტი ცნობილია მე-15 საუკუნიდან, თუმცა მას ხანგრძლივი დროის განმავლობაში განიხილავდნენ როგორს კალას, ტყვიის ან სტიბიუმის ნაირსახეობას. 1529 წელს გერმანელმა მეცნიერმა სამთო საქმიანობასა და მეტალურგიაში გ. აგრიკოლამ მისცა პირველი ინფორმაცია მეტალურ ბისმუტზე, მის მოპოვებსას და გადამუშავებაზე. ბისმუტის ქიმიური ინდივიდუალურობა პირველმა დაადგინა ი. პოტმა 1739 წელს.

 

ბუნებაში გარცელება

ბისმუტის შემცველობა დედამიწის ქერქში ძალიან მცირეა და შეადგენს მხოლოდ 9 × 10-7% (71-ე ადგილი ყველა ელემენტს შორის). ზოგჯერ ბუნებაში გვხვდება თავისუფალი სახით. ბისმუტი - იშვიათი გაფანტული ელემენტია, საკუთრივ მისი მინერალები ძალიან იშვიათია. მათგან მნიშვნელოვანია: ბისმუტიტი ან ბისმუტის კაშკაშა Bi2S3 (81.3 % Bi), კოზალიტი Pb2Bi2S5 (42 % Bi), ბისმიტი Bi2O3(89.7 % Bi) და ზოგიერთი სხვა.

 

 

ადგილმდებარეობა

ცნობილია ბისმუტის საბადოები გერმანიაში, მონღოლეთში, ბოლივიაში, ავსტრალიაში, პერუში და სხვა ქვეყნებში.

 

მიღება

 

ბისმუტს ღებულობენ ბისმუტის სულფიდის შედნობით რკინასთან:

Bi2S3 + 3Fe = 2Bi + 3FeS

ან პროცესების თანმიმდევრული ჩატარებით:

2Bi2S3 + 9O2 = 2Bi2O3 + 6SO2

Bi2O3 + 3C = 2Bi + 3CO↑

 

 

ფიზიკური თვისებები

ჩვეულებრივი წნევის პირობებში არსებობს მხოლოდ ერთი რომბოედრული მოდიფიკაცია ბისმუტისა (მესრის პარამეტრები პერიოდით а = 0.4746ნმ, კუთხე 57.23° ). დნობის დროს ბისმუტი მოცულობაში მცირდება (როგორც ყინული), ანუ მყარი ბისმუტი მსუბუქია თხევადზე. მაღალი წნევის პირობებში არსებობს ასევე სხვა მოდიფიკაციებიც მეტალური ბისმუტისა. ბისმუტი მყიფეა, ადვილად იფქვება ფხვნილის სახით. ბისმუტი - ყველაზე ძლიერი დიამაგნიტურია მეტალებს შორის.

ბისმუტის მინერალი

 

ქიმიური თვისებები

მშრალ ჰაერში ბისმუტი არ იჟანგება, ხოლო ტენიან ატმოსფეროში თანდათანობით იფარება ოქსიდიანი ფენით. 1000 °C-ზე ზევით გაცხელებისას იწვის და წარმოქმნის ძირითად ოქსიდს, ბისმუტის სამჟანგს - Bi2O3.

Bi2O3-ის სუსპენზიის ქლორით დაჟანგვისას КОН-ის წყალხსნარის არეში 100 °C ტემპერატურის პირობებში წარმოიქმნება Bi2O5. გარდა ამისა, ცნობილია შემდეგი შემადგენლობის ბისმუტის ოქსიდები Bi2O, Bi6O7 და Bi8O11.

ბისმუტისა და გოგირდის შელღობისას წარმოიქმნება სულფიდი შემადგენლობით Bi2S3, რომლისთვისაც დამახასიათებელია ნახევარგამტარული და თერმოელექტრული თვისებები. ბისმუტის შელღობისას სელენთან ან ტელურთან წარმოიქმნება შესაბამისად ბისმუტის სელენიდი ან ტელურიდი.

ცნობილია ბისმუტის ჰალოგენიდები შემადგენლობით BiX3, პენტაფთორიდი BiF5, ასევე ოქსიჰალოგენიდები შემადგენლობით BiOX (X = Cl, Br, I).

მჟავების მოქმედებით ბისმუტის მაგნიუმთან ნალღობზე წარმოიქმნება ბისმუტინი BiH3 - ძალიან უმდგრადი ტოქსიკური გაზია.

ბისმუტის მეტალებთან ურთიერთქმედებისას წარმოიქმნება ბისმუტიდი, მაგალითად, ნატრიუმის ბისმუტიდი Na3Bi, მაგნიუმის ბისმუტიდი Mg3Bi და ა.შ.

ბისმუტ(III)-ის მარილების ხსნარებში рН-ის შემცირებისას ნალექის სახით გამოიყოფა სხვადასხვა სახის ჰიდროქსომარილები, მაგალითად, Bi(OH)2NO3. ადრე ითვლებოდა, რომ ისინი შეიცავენ იონს BiO+ (ბისმუტილ-იონი), თუმცა დადგენილია, რომ ასეთი ჰიდროქსომარილები შეიცავენ ოქტაედრულ კათიონებს[Bi6(OH)12]6+, [Bi6O4(OH)4]6+ და [Bi6(OH)12]6. ბისმუტის სხნადი მარილები ტოქსიკურია.

ბისმუტის მოპოვება 2005 წელს

 

ბისმუტის მსოფლიო წარმოება და მოხმარება

ბისმუტი საკმაოდ იშვიათი მეტალია და მისი მსოფლიო წარმოება/მოხმარება ძლივს აღემატება წელიწადში 6000 ტონას (5800 ტონიდან 6400ტონამდე).

 

ღირებულება

 

ფასი ბისმუტზე სისუფთავით 99% 2007 წელს შეადგინა სასუალოდ 30-33დოლარი/კგ.

 

 

 

გამოყენება

მეტალურგია

ბისმუტს დიდი მნიშვნელობა აქვს ეგრეთ წოდებული ”ავტომატური ფოლადების”, განსაკუთრებით უჟანგავი ფოლადების წარმოებაში და ძალიან აადვილებს მათ დამუშავებას ავტომატური ჭრის დანადგარებზე (სახარატო სახელოსნო და ა.შ.), ბისმუტის კონცენტრაცია არ აღემატება 0.003%, ამავე დროს არ ზრდის მისწრაფებას კოროზიისადმი. ბისმუტს იყენებენ შენადნობებში ალუმინის საფუძველზე (დაახლოებით 0.01 %), ეს დანამატი აუმჯობესებს მეტალის პლასტიკურ თვისებებს, მკვეთრად ამარტივებს მის დამუშავებას.

კატალიზატორები

პოლიმერების წარმოებაში ბისმუტის ტრიოქსიდი ასრულებს კატალიზატორის როლს და მას ნაწილობრივ იყენებენ აკრილური პოლიმერების მისაღებად. ნავთობის კრეკინგის დროს გამოყენებას პოულობს ბისმუტის ოქსოქლორიდი.

თერმოელექტრული მასალები

ერთ-ერთი მნიშვნელოვან მიმართულებას ბისმუტის გამოყენებისა წარმოადგენს ნახევარგამტარული მასალების წარმოება და ნაწილობრივ ბისმუტის სელენიდები და ტელურიდები. მიღებულია მაღალეფექტური მასალა ბისმუტ-ცეზიუმ-ტელურის საფუძველზე ნახევარგამტარული მაცივრების სუპერპროცესორების საწარმოებლად.

 

ბირთვული გამოსხივების დეტექტორები

გარკვეული მნიშვნელობა ბირთვული გამოსხივების დეტექტორების საწარმოებლად გააჩნია მონოკრისტალურ ბისმუტის იოდიდს. ბისმუტის გერმანატი (Bi4Ge3O12, მოკლე აღნიშვნა BGO) - სცინტილაციური მასალაა, რომელიც გამოიყენება ბირთვულ ფიზიკაში, მაღალი ენერგიის ფიზიკაში, კომპიუტერულ ტომოგრაფიაში, გეოლოგიაში.

 

ადვილადდნობადი შენადნობები

ბისმუტის შენადნობებს კადმიუმთან, კალასთან, ტყვიასთან, ინდიუმთან, ტალიუმთან, ვერცხლისწყალთან, თუთიასთან და გალიუმთან ახასიათებთ ძალიან დაბალი ლღობის ტემპერატურა და გამოიყენებიან სითბომატარებლებისა და მისარჩილი საშუალებაის სახით, ასევე მედიცინაში კიდურების მოტეხილობისას, როგორც მაფიქსირებელი საშუალება. (შემადგენლობა). ზოგიერთი ადვილადდნობადი შენადნობები გამოიყენება ხანძარსაწინააღმდეგი სიგნალიზაციის ელემენტის სახით, ასევე გამოიყენება სპეციალური საპოხების სახით, რომელიც მუშაობს ვააკუუმში და მკაცრ პირობებში, როგორც სარქველი, დამცავი მექანიზმის სახით მძლავრ ელექტრულ წრედებში, როგორც შემამჭიდროვებელი სარჩულის სახით ზემაღალვაკუუმურ სისტემებში, როგორც თერმომეტრული მასალები და ა.შ.

 

მაგნიტური ველის გაზომვა

მაღალი სისუფთავის მეტალური ბისმუტი გამოიყენება მასალად ხვიების საწარმოებლად უმძლავრესი მაგნიტური ველის გასაზომად. იმის გათვალისწინებით, რომ მაგნიტური ველის ზრდასთან ერთად მკვეთრად იზრდება ბისმუტის ელექტროწინაღობა და ამავდროულად საკმაოდ თანაბრად იმისათვის ხვიების წინაღობის ცვლილების მიუხედავად, რომელიც მისგან არის დამზადებული, შეიძლება ვიმსჯელოთ გარე მაგნიტური ველის დაძაბულობაზე.

 

პოლონიუმ-210 წარმოება

გარკვეული მნიშვნელობა აქვს ბისმუტს ბირთვულ ტექნოლოგიაში პოლონიუმის მისაღებად - რომელიც წარმოადგენს მნიშვნელოვან ელემენტს რადიოიზოტოპურ წარმოებაში.

 

დენის ქიმიური წყარო

უძველესი დროიდან, ბისმუტის ოქსიდის გრაფიტთან ნარევი გამოიყენება დადებითი ელექტროდის სახით ბისმუტ-მაგნიუმის ელემენტებში. ასევე დადებითი ელექტროდის სახით ლითიუმის ელემენტებში გამოყენებას პოულობს ტყვიის ბისმუტატი. ბისმუტის ინდიუმთან შენალღობი გამოყენებას პოულობს ძალიან სტაბილური და საიმედო ვერცხლისწყალ-ბისმუტ-ინდიუმის ელემენტებში. ასეთი ელემენტები ბრწყინვალედ მუსჰაობენ კოსმოსში და ისეთ პირობებში სადაც მნიშვნელოვანია ძაბვის სტაბილურობა, მაღალია კუთრი ენერგია, ხოლო სიხშირის მტყუნების დაწევა თამაშობს პირველხარისხოვან როლს (მაგალითად, სამხედრო გამოყენება). სამფთორიანი ბისმუტი გამოიყენება საკმაო ენერგოტევადობის (3000 ვტ.სთ/დმ3, პრაქტიკულად მიღწეულია - 1500 - 2300ვტ.სთ/დმ3) ლანთან-ფთორიდული აკუმულატორების საწარმოებლად.

 

მაგნიტური მასალები

ინტერმეტალიდი მანგანუმი-ბისმუტი ძლიერ ფერომაგნიტურია და იწარმოება დიდი რაოდენობით მრეწველობაში პლასტიკური მაგნიტების მისაღებად.

ასეთი მასალის განსაკუთრებულობა და უპირატესობა იმაში მდგომარეობს, რომ იძლევა შესაძლებლობას სწრაფად და იაფად მიიღონ ნებისმიერი ფორმის და ზომის მუდმივი მაგნიტები (ამავე დროს დენს არ ატარებენ). გარდა მაგისა, ეს მაგნიტური მასალა საკმაოდ გამძლეა და გააჩნია მნიშვნელოვანი კოერცეტიული ძალა. გარდა ბისმუტის მანგანუმთან ნაერთისა ცნობილია ასევე მაგნიტურსალი ნაერთი ბისმუტისა ინდიუმთან, ქრომთან და ევროპიუმთან, რომელთა გამოყენება შეზღუდულია ტექნიკის სპეციალური სფეროებით, რომელიც გამოწვეულია ან სინთეზის სირთულის შედეგად (ბისმუტი-ქრომი) ანდა მეორე კომპონენტის მაღალი ფასის გამო (ინდიუმი, ევროპიუმი).

 

საწვავი ელემენტები

კერამიკული ფაზები ВИМЕВОКС, რომლებიც თავიანთ შემადგენლობაში მოიცავენ ბისმუტის ოქსიდს სხვა მეტალების ოქსიდებთან (ვანადიუმი, სპილენძი, ნიკელი, მოლიბდენი და სხვა), გააჩნიათ ძალიან მაღალი გამტარობა 500 - 700 К ტემპერატურულ რეჟიმში და გამოიყენება მაღალტემპერატურული საწვავი ელემენტების წარმოებისათვის.

 

მაღალტემპერატურული ზეგამტარობა

კერამიკული მასალა, რომელიც თავის შემადგენლობაში მოიცავს ბისმუტის, კალციუმის, სტრონციუმის, ბარიუმის, სპილენძის, იტრიუმის და ა.შ. ოქსიდებს წარმოადგენენ მაღალტემპერატურული ზეგამტარებს. უკანასკნელ წლებში ამ ზეგამტარების გამოსხივების დროს გამოვლენილია ფაზები, რომელთა გადასვლის პიკები ზეგამტარულ მდგომარეობაშია 110К-ის დროს.

 

ტეტრაფთორჰიდრაზინის წარმოება

ბისმუტი, თხელი ბურბუშელისა ან ფხვნილის სახით გამოიყენება კატალიზატორის სახით სამფთორიანი აზოტიდან (трехфтористого азота) ტეტრაფთორჰიდრაზინის წარმოების დროს, რომელიც გამოიყენება როგორც მძლავრი დამჟანგველი სარაკეტო საწვავის.

 

ელექტრონიკა

88% Bi-ისა და 12 % Sb-ის შემადგენლობის შენადნობი მაგნიტურ ველში გამოააშკარავებს (გამოავლენს) ანომალურ ეფექტს მაგნიტურიწინაღობისა. ამ შენადნობისაგან ამზადებენ სწრაფადმოქმედ გამაძლიერებლებს და ამომრთველებს.

ბისმუტის ვოლფრამატი, სტანატ-ვანადატი, სილიკატი და ნიობატი შედის მაღალტემპერატურული სეგნეტოელექტრული მასალების შემადგენლობაში. ბისმუტის ფერიტი გამოიყენება მაგნიტოელექტრული მასალის სახით.

 

მედიცინა

ბისმუტის ნაერთებიდან სამედიცინო მიმართულებით ფართოდ გამოიყენება მისი ტრიოქსიდი Bi2O3. ნაწილობრივ მას ასევე იყენებენ ფარმაცევტულ წარმოებაში მრავალი სხვადასხვა სახის წამლების, კუჭ-ნაწლავის დაავადებიდან დაწყებული, ანტისეპტიკური და სამკურნალო საშუალებების დასამზადებლად. გარდა ამისა, ბოლო დროს მის საფუძველზე შემუშავებულია მთელი რიგი კიბოსსაწინააღმდეგო პრეპარატებისა ონკოლოგიური დაავადებების სამკურნალოდ.

ბისმუტის ოქსოქლორიდმა მედიცინაში გამოყენება ჰპოვა როგორც რენტგენოკონტრასტულმა საშუალებამ და როგორც შემავსებელმა სისხლძარღვთა წარმოების დროს. გარდა ამისა მედიცინაში ფარტო გამოყენება ჰპოვეს ბისმუტის ისეთმა ნაერთებმა, როგორიცაა: ბისმუტის გალატი, ტარტარატი, კარბონატი, სუბსალიცილატი, სუბციტრატი, ტრიბრომფენოლატი. ამ ნაერთების საფუძველზე შემუშავებულია მრავალი სამედიცინო პრეპარატი.

 

პიგმენტი

 

ბისმუტის ვანადატი გამოიყენება პიგმენტის სახით.

 

კოსმეტიკა

 

ფრჩხილების ლაქის, ტუჩის საცხის, ჩრდილებისა და სხვა წარმოებაში. ოქსოქლორიდი გამოიყენება, როგორც ბზინვარებაწარმომქმნელი.

 

ნადირობა

ბისმუტი არის შედარებით უსაფრთხო გარემოსათვის. ეს იძლევა საშუალებას გამოყენებულ იქნას ბისმუტის საფანტი ტრადიციული და ტოქსიკური ტყვიის სანაცვლოდ.

 

ბიოლოგიური როლი

იზოტოპები

ბუნებრივი ბისმუტი შედგება მხოლოდ ერთი იზოტოპისაგან 209Bi, რომელიც ითვლებოდა ყველაზე მძიმე, ბუნებაში არსებული სტაბილური იზოტოპებიდან. თუმცა 2003 წელს ექსპერიმენტულად დადასტურებულ იქნა, რომ ის წარმოადგენს ალფა-რადიოაქტიურ იზოტოპს ნახევარდაშლის პერიოდით 1.9 ± 0.2×1019 წელი.

გარდა 209Bi იზოტოპისა, ცნობილია კიდევ 19 იზოტოპი. ყველა ისინი რადიოაქტიურია და ხანმოკლე სიცოცხლისუნარიანი, რომელთა ნახევარდაშლის პერიოდი არ აღემატება რამოდენიმე დღეს.

ბისმუტის ოცდაათი იზოტოპი მასური რიცხვით 197-დან 208-მდე და მათგან ყველაზე მძიმეა 215Bi მიღებულია ხელოვნური გზით, დანარცენები კი - 210Bi, 211Bi, 212Bi, 213Bi და 214Bi - ბუნებაში წარმოიქმნება ურანის, თორიუმის, აქტინიუმის და ნეპტუნიუმის ბირთვის რადიოაქტიური დაშლის შედეგად.

 

საინტერესო ფაქტები

ბისმუტს მყარ მდგომარეობაში ახასიათებს ნაკლები სიმკვრივე, ვიდრე თხევადში. ამ თვისებით ხასიათდება მხოლოდ ბისმუტი, ტყვია და წყალი.

ბისმუტი უძლიერესი დიამაგნიტური მეტალია, თუმცა მასზე ამ თვისების დაკვირვება შესაძლებელია მარტივ ლაბორატორიულ პირობებში, განსხვავებით სხვა ხელმისაწვდომი, მაგრამ ძალიან სუსტ დიამაგნიტურ მასალებში. თხელ ძაფზე დაკიდებული ბისმუტის ნიმუში თვალისთვის შესამჩნევად განიზიდება მაგნიტის ნებისმიერი პოლუსიდან. საკმაოდ დიდი ბისმუტის ბლოკისა და ძლიერი მაგნიტის ქონის შემთხვევაში სახლის პირობებშიც კი შეიძლება დავინახოთ, რომ განზიდვის ძალები საკმარისია რათა მოხლიჩოს მაგნიტი საყრდენიდან.

 

 

 

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით