D. I. Mendeleev legt die Gesetze der Abhängigkeit der chemischen Eigenschaften von Elementen von ihrem Standort fest. Einige Elemente können sich jedoch in physikalischen und chemischen Prozessen anders verhalten als erwartet. Wismut ist ein Paradebeispiel. Lassen Sie uns dieses Metall genauer betrachten und uns auf die Frage des Schmelzpunkts von Wismut konzentrieren.

Wenn Sie sich das Periodensystem ansehen, können Sie sehen, dass Wismut als Bi symbolisiert wird, die Nummer 83 hat und eine Atommasse von 208,98 amu hat. In der Erdkruste kommt es in geringen Mengen vor (8,5 * 10 -7 %) und ist so selten wie Silber.

Wenn wir über die chemischen Eigenschaften des Elements sprechen, sollten wir seine Trägheit und die Schwierigkeit, an Reaktionen teilzunehmen, beachten. Letztere Tatsache bringt es näher an die Gruppe der Edelmetalle heran. Äußerlich ist Wismut ein fehlergrauer Kristall mit einem rosa Schimmer. Die größte Menge dieses Elements findet sich in Lagerstätten in Südamerika und den Vereinigten Staaten.

Ein aus der Antike bekanntes Element

Bevor wir uns mit der Frage der physikalischen Eigenschaften von Wismut und seinem Schmelzpunkt befassen, sollte beachtet werden, dass die Entdeckung dieses Elements niemandem gehört. Wismut ist eines der 10 Metalle, die dem Menschen seit der Antike bekannt sind, insbesondere wurden seine Verbindungen einigen Beweisen zufolge im alten Ägypten als Kosmetika verwendet.

Der Ursprung des Wortes „Wismut“ ist nicht genau bekannt. Die vorhandenen Meinungen der meisten Experten neigen dazu zu glauben, dass es sich um altgermanische Wörter handelt Wismut oder Wismut, was "weiße Masse" bedeutet.

Da die Schmelzpunkte von Wismut und Blei sehr nahe beieinander liegen (271,4 ° C bzw. 327,5 ° C) und die Dichten dieser Metalle ebenfalls nahe beieinander liegen (9,78 g / cm 3 bzw. 11,32 g / cm 3) , dann wurde Wismut ständig mit Blei sowie mit Zinn verwechselt, dessen Schmelzen bei einer Temperatur von 231,9 ° C auftritt. Erst Mitte des 18. Jahrhunderts zeigten europäische Chemiker, dass Wismut ein eigenständiges Metall ist.

Kuriose physikalische Eigenschaften

Wismut ist ein atypisches Metall. Zusätzlich zu seiner chemischen Trägheit und Beständigkeit gegen Oxidation durch Sauerstoff ist es diamagnetisch, ein schlechter Wärme- und Stromleiter.

Noch merkwürdiger ist der Übergang von fest zu flüssig. Wie bereits erwähnt, ist der Schmelzpunkt von Wismut niedriger als der von Blei und beträgt nur 271,4 °C. Während des Schmelzens nimmt das Volumen des Metalls ab, dh feste Metallstücke sinken nicht in seine Schmelze, sondern schwimmen an der Oberfläche. In dieser Eigenschaft ähnelt es Halbleitern wie Gallium und Silizium sowie Wasser.

Nicht weniger überraschend ist die Beständigkeit von Wismut gegen radioaktiven Zerfall. Es wurde bewiesen, dass jedes Element der D. I. Mendeleev-Tabelle, das sich rechts von Niob befindet (d. h. eine Seriennummer größer als 41 hat), potenziell instabil ist. Wismut befindet sich an der Nummer 83 und ist das stabilste schwere Element, seine Halbwertszeit wird auf 2 * 10 19 Jahre geschätzt. Aufgrund seiner hohen Dichte und hohen Stabilität könnte es die Bleiabschirmung in der Atomkraft ersetzen, aber die Seltenheit von Wismut in der Natur lässt dies nicht zu.

Verwendung des Elements in der menschlichen Aktivität

Da Wismut stabil, chemisch inert und ungiftig ist, wird es bei der Herstellung bestimmter Medikamente und Kosmetika verwendet.

Die Ähnlichkeit der physikalischen Eigenschaften des Elements mit denen von Blei und Zinn ermöglicht die Verwendung als Ersatz für diese, da die beiden letztgenannten Metalle giftig sind. Beispielsweise haben Dänemark, die Niederlande, die Vereinigten Staaten und viele andere Länder die Verwendung von Blei als Füllstoff in Jagdschroten verboten, weil Vögel, die es mit kleinen Kieselsteinen verwechseln, Blei schlucken und anschließend vergiftet werden. Außerdem werden Technologien zur Herstellung von Wismutsenken für den Fischfang anstelle von Bleisenken entwickelt.

Da die Schmelzpunkte von Zinn und Wismut nahe beieinander liegen (der Unterschied beträgt nur 40 °C), werden Wismutlegierungen mit niedrigem Schmelzpunkt häufig als Ersatz für giftige Blei-Zinn-Lote verwendet, insbesondere bei der Herstellung von Lebensmittelverpackungen.

Problem mit einer neuen Temperaturskala

Im Physikstudium können Sie sich der Aufgabe stellen, den Schmelzpunkt von Wismut auf der Genius-Skala zu bestimmen. Sagen wir gleich, dass dies nur eine Aufgabe ist und es keine Genius-Skala gibt. In der Physik werden derzeit nur drei Temperaturskalen akzeptiert: Celsius, Fahrenheit und Kelvin (in

Die Bedingungen des Problems lauten also wie folgt: "Die neue Temperaturskala, die in Grad Genius (° G) ausgedrückt wird, hängt wie folgt mit der Celsius-Skala zusammen: 0 ° G \u003d 127 ° C und 80 ° G \ u003d 255 ° C, müssen Sie den Schmelzpunkt von Wismut in Grad neue Skala bestimmen.

Die Komplexität des Problems liegt darin, dass das Intervall von 1 °G nicht dem Intervall von 1 °C entspricht. Und welchem ​​Wert entspricht er in Celsius? Unter Verwendung der Bedingung des Problems erhalten wir: (255-127) / 80 = 1,6 ° C. Das bedeutet, dass ein Temperaturanstieg von 1 °G einem Anstieg von 1,6 °C entspricht. Denken Sie zur Lösung des Problems daran, dass Wismut bei einer Temperatur von 271,4 ° C schmilzt, was 16,4 ° C oder 10,25 ° G (16,4 / 1,6) mehr als die Temperatur von 255 ° C ist. Da eine Temperatur von 255 °C 80 °G entspricht, stellen wir fest, dass Wismut auf der Genius-Skala bei einer Temperatur von 90,25 °G (80 + 10,25) schmilzt.

In diesem Artikel erfahren Sie, wo dieses Metall verwendet wird und welche interessanten Eigenschaften es hat. Insbesondere, ob es radioaktiv ist, wie Ornithologen es verwendet haben und welche Krankheiten mit wismuthaltigen Medikamenten behandelt werden.

Bis vor kurzem galt das einzige natürliche Wismutisotop als stabil, doch 2003 wurde seine Radioaktivität nachgewiesen. Seine Halbwertszeit ist zwar mehrere zehnmal größer als das Alter unseres Universums. In Bezug auf die Radioaktivität ist natürliches Wismut also für den Menschen völlig unbedenklich.

Aufgrund der Unlöslichkeit von Verbindungen gilt Wismut als umweltfreundlicher Stoff. Darüber hinaus fütterten Ornithologen während des Unfalls einer Ölplattform im Golf von Mexiko Seevögel mit Wismutpräparaten, um das Öl zu entfernen, das in ihre Körper gelangt war.

Anwendungen von Wismut

Die Metallurgie ist der Hauptverbraucher von Wismut. Stahl und Aluminium, die nur wenige Hundertstel Prozent Bi enthalten, sind viel einfacher zu bearbeiten. Wismutlegierungen mit Cadmium, Blei, Zink und anderen Metallen ermöglichen die Gewinnung von Stoffen mit einem Schmelzpunkt unter 100 °C. Solche Legierungen werden geschmolzen für die Herstellung von:

- Sicherungen, Sicherungsventile;
- bleifreie und niedrig schmelzende Lote;
- Babbits für Lager;
- Teile zum Ersatz von umweltschädlichem Blei, z. B. Platinen für Angelruten, Ventile für Sanitärsysteme, Schüsse für Jagdpatronen;
- Kappen für panzerbrechende Granaten;
— Schmiermittel und Dichtungen für den Vakuumbetrieb;
— Thermometrische Flüssigkeiten für Thermometer;
— Kühlmittel für Kernreaktoren;
- Material zur Fixierung von Frakturen in der Traumatologie, für die Prothetik in der Zahnheilkunde;
— Materialien für die Modellierung in der Gießereiproduktion.

Hochreines Wismut wird bei der Herstellung von Instrumenten zur Messung von Magnetfeldern verwendet, da sich sein Widerstand nahezu linear mit der Größe des Magnetfelds ändert.

Es ist unmöglich zu erwähnen, dass feiner Schmuck aus wunderschönen Kristallen aus reinem Wismut hergestellt wird.

Wismutlegierungen mit Mangan, Chrom, Indium oder Europium werden verwendet, um hochwertige, leistungsstarke und langlebige Permanentmagnete herzustellen. Wismutverbindungen werden zur Herstellung von magnetoelektrischen, ferroelektrischen, thermoelektrischen, supraleitenden Hochtemperaturmaterialien verwendet.
- Bioxid mit geringen Zusätzen anderer Metalle wird zur Herstellung von elektrochemischen Brennstoffzellen verwendet, die bei 500-700 °K betrieben werden können.
— Verbindungen mit Gallium, Jod, Germanium sind als Detektoren für ionisierende Strahlung in Geräten für Computertomographie, Kernphysik und Geologie gefragt.
— Legierungen und Verbindungen werden häufig für die Herstellung von energieintensiven, stabilen und zuverlässigen Batterien verwendet. Zum Beispiel in Batterien für Weltraum- und Militärfahrzeuge.
— Wismutoxid und -nitrat — Katalysatoren in der Polymerherstellungstechnologie auf Acrylbasis; Wismut in Form von Chips - ein Katalysator für die Herstellung von Oxidationsmitteln für Raketentreibstoff.
- Wird verwendet, um Polonium-210 zu erhalten; in der Ölraffination; zur Herstellung von Pigmenten, Niedertemperatur-Emaille für Keramik; Nagelpolitur.
- In der Medizin sind Wismutverbindungen Bestandteil von Arzneimitteln zur Behandlung des Magen-Darm-Trakts, onkologischer Erkrankungen; Antiseptika, Wundheilungsmittel; Kontrastmittel für die Fluoroskopie. Bismuthaltige Medikamente gehören zu den wenigen Medikamenten, die gegen das Bakterium wirken, das Magengeschwüre verursacht.

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BISMUTH, Bi (lat. Bismut * a. Wismut; n. Wismut; f. Wismut; and. Bismuto), ist ein chemisches Element der Gruppe V des Mendelejew-Periodensystems, Ordnungszahl 83, Atommasse 208.980.

Gewinnung und Verwendung von Wismut

Abhängig von der Zusammensetzung der Verunreinigungen in aus Konzentraten extrahiertem rohem Wismut wird reines Wismut durch verschiedene Verfahren gewonnen: oxidative Raffination unter alkalischen Flüssen, Seigerung, Schmelzen mit Schwefel usw. Kommerzielles Wismut enthält fast 100 % des unedlen Metalls. Wismut hoher Reinheit wird durch Zonenrekristallisation in einer Inertgasatmosphäre gewonnen.

Wismut wird in der Metallurgie verwendet (Gewinnung von schmelzbaren Legierungen mit Blei, Zinn, bei der Herstellung von Formen für Präzisionsguss, Matrizen, Markierungs-, Montage- und Kontrollvorrichtungen; zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit von Legierungen, Gusseisen und Stahl bei der Herstellung von Flugzeugen und Autos Motoren). Eine beträchtliche Menge Wismut wird von der pharmazeutischen Industrie verbraucht (Wismut und seine Zubereitungen sind ein Desinfektions- und Trocknungsmittel). In der chemischen Industrie ist Wismut ein Katalysator bei der Herstellung von synthetischen Fasern. Wismut wird auch in der Kernkraftindustrie (Wismut ist ein flüssiges Kühl- und Kühlmittel), der Elektronik (Halbleiter auf Wismutbasis), Glas (Wismutverbindungen erhöhen den Brechungsindex) und der Keramikindustrie (Schmelzlacke) verwendet.

Wismut ist zusammen mit Blei, Antimon und Quecksilber ein Schwermetall. Aufgrund der Besonderheiten seiner chemischen Eigenschaften hat es jedoch keine ausgeprägte toxische Wirkung im Vergleich zu den oben genannten Metallen. Wismutverbindungen wurden bereits in der mittelalterlichen Medizin zur Behandlung von Syphilis, Stomatitis und anderen Krankheiten eingesetzt.

In der modernen Medizin gibt es eine Vielzahl von Arzneimitteln auf Basis von Wismutverbindungen. Die ulkushemmenden Eigenschaften seiner Verbindungen werden bei der Behandlung von Gastritis und Magengeschwüren sowie Durchfall eingesetzt. Salben auf Basis von Wismutverbindungen werden zur Behandlung von Dermatitis, Erosionen, Geschwüren, entzündlichen Erkrankungen der Haut und der Schleimhäute eingesetzt. Die weit verbreitete Verwendung von Wismutverbindungen basiert auf den geschwürhemmenden, entzündungshemmenden, desinfizierenden, adstringierenden und wundheilenden Eigenschaften dieses Metalls.

Eine Überdosierung von Wismut ist jedoch gefährlich für die menschliche Gesundheit und das Leben.

Ursachen einer Wismutvergiftung

Eine übermäßige Aufnahme von Schwermetallen tritt bei unkontrollierter und längerer Anwendung von wismuthaltigen Medikamenten auf. Gleichzeitig wird eine „Wismutgrenze“ festgestellt, ein entzündlicher Prozess entlang der Zahnfleischränder aufgrund der Ablagerung von Wismutsalzen. Die Farbe der Schleimhaut ändert sich, sie wird schwarz. Die intensive Verwendung von Wismutverbindungen für medizinische Zwecke bei Patienten mit Nierenpathologie führt zu Wismut-Enzephalopathie.

In der Produktion wird Wismut in großem Umfang in der Elektrotechnik, der Nuklearindustrie und in der chemischen, metallurgischen und pharmakologischen Industrie eingesetzt. Wismut wird zur Herstellung von Kosmetika, Farben und Pigmenten verwendet. In der Produktion sind Vergiftungsfälle mit Metallverbindungen äußerst selten und resultieren aus der Nichteinhaltung von Sicherheitsanforderungen am Arbeitsplatz.

Mechanismus und Symptome einer Wismutvergiftung

Wenn eine große Menge Metall in den Körper gelangt, wird es von Leukozyten eingefangen und breitet sich auf alle Gewebe und Organe aus. Das Metall wird in den inneren Organen abgelagert: Leber, Nieren, Milz, Nervengewebe. Wismut wird über den Magen-Darm-Trakt aus dem Körper ausgeschieden. In diesem Fall sind die Hocker aufgrund von Wismutsulfid in einer dunklen Farbe lackiert.

Die häufigste chronische Vergiftung mit Wismutverbindungen, gekennzeichnet durch folgende pathologische Manifestationen:

• Häufige Anzeichen: Verschlechterung des Gedächtnisses und der Aufmerksamkeit, Appetitlosigkeit, Impotenz, verminderte Immunität.
• Manifestationen neurologischer Natur: Schlaflosigkeit, Reizbarkeit, Nervosität, Veränderungen der Empfindlichkeit von Körperteilen, Muskelzittern, Krämpfe, Krämpfe.
• Von der Seite des Herz-Kreislauf-Systems: Arrhythmie, Blutdruckänderungen.
• Veränderungen der Verdauungsorgane: Übelkeit, Erbrechen, Stomatitis, Schmerzsyndrom, Durchfall, toxische Hepatitis.
• Hautmanifestationen: Dermatitis, Pigmentierung der Mundschleimhaut, Bildung einer "Wismutgrenze".
• Aus dem Ausscheidungssystem: Nierenversagen, Albuminurie.

Die Langzeitanwendung von wismuthaltigen Arzneimitteln bei Patienten mit erkrankten Nieren führt schnell zu einer Wismut-Enzephalopathie. Die Pathologie wird von Kopfschmerzen, Müdigkeit, unmotivierter Aggression, verminderter Intelligenz, Asthenie und der Entwicklung von Psychosen begleitet. Die Pathologie kann von Verwirrung, Gleichgewichtsverlust und visuellen Halluzinationen begleitet sein.

Bei akuter Vergiftung mit Wismutpräparaten entwickeln sich akutes Nierenversagen, neurologische Störungen, Oligurie, Anurie, akute Bauchschmerzen, Erbrechen und Durchfall.

Diagnose und Behandlung

Die Diagnose einer Vergiftung basiert auf Anamnese (Einnahme von Wismut-Arzneimitteln, Arbeiten in der Produktion mit wismuthaltigen Verbindungen), Darmröntgen, Bluttest auf Giftgehalt usw.

Erste Hilfe besteht darin, den Fluss von Wismutverbindungen in den Körper sofort zu stoppen. Bei einer akuten Vergiftung wird der Magen gewaschen. Dem Patienten können 2 Tabletten Aktivkohle verabreicht werden.

Die Behandlung besteht aus einer Chelat-Therapie. Bei Bedarf wird eine Magenspülung durchgeführt, Abführmittel werden verschrieben. Mit der Entwicklung von Nierenversagen wird eine Hämodialyse durchgeführt.

Es gibt keine spezifischen Gegenmittel für Wismut, aber Dimercaptol und Unithiol haben eine gute Wirkung. Tragen Sie Enterosorbentien auf. Bei der Entwicklung einer Stomatitis wird eine 1% ige Lapislösung verschrieben.

Die Vergiftungsprophylaxe mit Wismutverbindungen beschränkt sich in erster Linie auf eine strenge Dosierung von Medikamenten und deren Einnahme unter Aufsicht des behandelnden Arztes. Die unkontrollierte Einnahme von wismuthaltigen Arzneimitteln ist nicht akzeptabel. In der Produktion ist die beste Vorbeugung gegen Schwermetallvergiftungen die strikte Einhaltung der Arbeitsschutz- und Sicherheitsvorschriften beim Umgang mit toxischen Stoffen.

DEFINITION

Wismut- das dreiundachtzigste Element des Periodensystems. Bezeichnung - Bi aus dem lateinischen "Bismuthum". Befindet sich in der sechsten Periode, VA-Gruppe. Bezieht sich auf Metalle. Die Kernladung beträgt 83.

Wismut ist ein seltenes Element in der Natur: Sein Gehalt in der Erdkruste beträgt 0,00002 % (Masse). In der Natur kommt es sowohl in freiem Zustand als auch in Form von Verbindungen vor - Wismutocker Bi 2 O 3 und Wismutglanz Bi 2 S 3.

Bismut ist im freien Zustand ein rosa-weiß glänzendes sprödes Metall mit einer Dichte von 9,8 g/cm 3 (Abb. 1). Schmelzpunkt - 271,4 o C, Siedepunkt - 1552 o C. Bei Raumtemperatur an der Luft wird Wismut nicht oxidiert.

Reis. 1. Wismut. Aussehen.

Atom- und Molekulargewicht von Wismut

Die relative Molekülmasse einer Substanz (M r) ist eine Zahl, die angibt, wie oft die Masse eines bestimmten Moleküls größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist, und die relative Atommasse eines Elements (Ar r) ist, wie oft die durchschnittliche Masse der Atome eines chemischen Elements größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist.

Da Wismut im freien Zustand in Form von einatomigen Bi-Molekülen vorliegt, stimmen die Werte seiner atomaren und molekularen Masse überein. Sie sind gleich 208,9804.

Isotope von Wismut

Es ist bekannt, dass Wismut als einziges stabiles Isotop 209Bi in der Natur vorkommen kann. Die Massenzahl ist 209, der Kern eines Atoms enthält 83 Protonen und 126 Neutronen.

Es gibt künstliche instabile Wismutisotope mit Massenzahlen von 184 bis 218 sowie mehr als zehn isomere Kernzustände.

Wismut-Ionen

Auf der äußeren Energieebene des Wismutatoms gibt es fünf Valenzelektronen:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 6p 3 .

Durch chemische Wechselwirkung gibt Wismut seine Valenzelektronen ab, d.h. ist ihr Spender und verwandelt sich in ein positiv geladenes Ion:

Bi 0 –3e → Bi 3+ ;

Bi 0 -5e → Bi 5+.

Wismutmolekül und -atom

Im freien Zustand liegt Wismut in Form von einatomigen Bi-Molekülen vor. Hier sind einige Eigenschaften, die das Atom und Molekül von Wismut charakterisieren:

Wismut-Legierungen

Wismut bildet schmelzbare Legierungen mit anderen Elementen; beispielsweise schmilzt eine Legierung aus Wismut mit Blei, Zinn und Cadmium bei 70°C. Diese Legierungen werden insbesondere in automatischen Feuerlöschern verwendet, deren Funktion auf dem Schmelzen eines aus einer solchen Legierung hergestellten Stopfens basiert. Außerdem werden sie als Lote verwendet.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

BEISPIEL 2

Übung	Berechnen Sie die Massenanteile der Elemente, aus denen Bismut(III)-oxid besteht, wenn seine Summenformel Ce 2 O 3 ist.
Lösung	Der Massenanteil eines Elements in der Zusammensetzung eines beliebigen Moleküls wird durch die Formel bestimmt: ω (X) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100 %.