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.

 

 

დასახელების წარმოშობა

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

 

 

 

 

 

ბუნებაში არსებობა

 

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.

 

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 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

---