D. I. Mendelejev vahvistaa lait alkuaineiden kemiallisten ominaisuuksien riippuvuudesta niiden sijainnista. Jotkut alkuaineet voivat kuitenkin käyttäytyä fysikaalisissa ja kemiallisissa prosesseissa odotettua eri tavalla. Vismutti on hyvä esimerkki. Tarkastellaan tätä metallia yksityiskohtaisemmin keskittyen vismutin sulamispisteeseen.

Tarkasteltaessa jaksollista taulukkoa, voit nähdä, että vismutti on symboli Bi, sen numero on 83 ja sen atomimassa on 208,98 amu. Maankuoressa sitä esiintyy pieniä määriä (8,5 * 10 -7%) ja se on yhtä harvinainen kuin hopea.

Jos puhumme elementin kemiallisista ominaisuuksista, meidän tulee huomata sen inertisyys ja vaikeus osallistua reaktioihin. Jälkimmäinen seikka tuo sen lähemmäksi jalometallien ryhmää. Ulkoisesti vismutti on epäonnistunut harmaa kide, jossa on vaaleanpunainen sävy. Suurin määrä tätä alkuainetta löytyy talletuksista Etelä-Amerikassa ja Yhdysvalloissa.

Antiikista tunnettu alkuaine

Ennen kuin pohditaan vismutin fysikaalisia ominaisuuksia ja sen sulamispistettä, on huomattava, että tämän alkuaineen löytäminen ei kuulu kenellekään. Vismutti on yksi 10 metallista, jotka ihmiset ovat tunteneet muinaisista ajoista lähtien, erityisesti joidenkin todisteiden mukaan sen yhdisteitä käytettiin muinaisessa Egyptissä kosmetiikkana.

Sanan "vismutti" alkuperää ei tarkasti tunneta. Useimpien asiantuntijoiden nykyiset mielipiteet ovat taipuvaisia ​​uskomaan, että se tulee muinaisista germaanisista sanoista Vismutti tai Wismut, mikä tarkoittaa "valkoista massaa".

Koska vismutin ja lyijyn sulamispisteet ovat hyvin lähellä toisiaan (271,4 ° C ja 327,5 ° C), ja näiden metallien tiheydet ovat myös lähellä (vastaavasti 9,78 g / cm 3 ja 11,32 g / cm 3), , sitten vismutti sekoitettiin jatkuvasti lyijyyn sekä tinaan, jonka sulaminen tapahtuu lämpötilassa 231,9 ° C. Vasta 1700-luvun puolivälissä eurooppalaiset kemistit osoittivat, että vismutti on itsenäinen metalli.

Mielenkiintoisia fyysisiä ominaisuuksia

Vismutti on epätyypillinen metalli. Kemiallisen inerttisyytensä ja hapen hapettumiskestävyyden lisäksi se on diamagneettinen, huono lämmön- ja sähkönjohdin.

Vielä mielenkiintoisempaa on sen siirtyminen kiinteästä nestemäiseksi. Kuten todettiin, vismutin sulamispiste on alhaisempi kuin lyijyn ja vain 271,4 °C. Sulamisen aikana metallin tilavuus pienenee, eli kiinteät metallipalat eivät uppoa sen sulassa, vaan kelluvat pinnalla. Tässä ominaisuudessa se on samanlainen kuin sellaiset puolijohteet, kuten gallium ja pii, sekä vesi.

Yhtä yllättävää ei ole vismutin vastustuskyky radioaktiiviselle hajoamiselle. On todistettu, että mikä tahansa D. I. Mendeleevin taulukon elementti, joka on niobiumin oikealla puolella (eli jonka sarjanumero on suurempi kuin 41), on mahdollisesti epävakaa. Vismutti sijaitsee numerossa 83 ja on vakain raskas alkuaine, sen puoliintumisajan arvioidaan olevan 2 * 10 19 vuotta. Suuren tiheytensä ja korkean stabiiliutensa ansiosta se voisi korvata lyijysuojan ydinvoimassa, mutta vismutin harvinaisuus luonnossa ei salli sitä.

Elementin käyttö ihmisen toiminnassa

Koska vismutti on stabiilia, kemiallisesti inerttiä ja myrkytöntä, sitä käytetään tiettyjen lääkkeiden ja kosmetiikan valmistuksessa.

Alkuaineen fysikaalisten ominaisuuksien samankaltaisuus lyijyn ja tinan kanssa mahdollistaa sen käytön niiden korvikkeena, koska kaksi jälkimmäistä metallia ovat myrkyllisiä. Esimerkiksi Tanska, Hollanti, Yhdysvallat ja monet muut maat ovat kieltäneet lyijyn käytön metsästyshaulien täyteaineena, koska linnut sekoittavat sen pieniin kiviin, nielevät lyijyä ja kokevat myrkytyksen. Myös kalastukseen tarkoitettujen vismutin uppoajien tuotantoteknologioita kehitetään lyijyn sijasta.

Koska tinan ja vismutin sulamispisteet ovat lähellä (ero on vain 40 °C), käytetään usein matalan sulamispisteen omaavia vismutiseoksia korvaamaan myrkyllisiä lyijy-tinajuotoksia, erityisesti elintarvikepakkausten valmistuksessa.

Ongelma uuden lämpötila-asteikon kanssa

Fysiikan aikana voit kohdata tehtävän määrittää vismutin sulamispiste Genius-asteikolla. Sanotaan heti, että tämä on vain tehtävä, eikä Genius-asteikkoa ole olemassa. Fysiikassa hyväksytään tällä hetkellä vain kolme lämpötila-asteikkoa: Celsius, Fahrenheit ja Kelvin (in

Joten ongelman ehdot ovat seuraavat: "Uusi lämpötila-asteikko, joka ilmaistaan ​​Genius-asteina (° G), liittyy Celsius-asteikkoon seuraavasti: 0 ° G \u003d 127 ° C ja 80 ° G \ u003d 255 ° С, sinun on määritettävä vismutin sulamispiste asteina uudessa asteikossa.

Ongelman monimutkaisuus on siinä, että 1 °G:n väli ei vastaa 1 °C:n väliä. Ja mitä arvoa se vastaa Celsius-asteina? Tehtävän ehtoa käyttämällä saamme: (255-127) / 80 = 1,6 ° C. Tämä tarkoittaa, että 1°G:n lämpötilan nousu vastaa 1,6°C:n nousua. Ongelman ratkaisemiseksi muista, että vismutti sulaa lämpötilassa 271,4 ° C, mikä on 16,4 ° C tai 10,25 ° G (16,4 / 1,6) enemmän kuin lämpötila 255 ° C. Koska 255 °C:n lämpötila vastaa 80 °G:ta, huomaamme, että Genius-asteikolla vismutti sulaa lämpötilassa 90,25 °G (80 + 10,25).

Tästä artikkelista opit, missä tätä metallia käytetään ja mitä mielenkiintoisia ominaisuuksia sillä on. Erityisesti onko se radioaktiivista, miten lintutieteilijät sitä käyttivät ja mitä sairauksia hoidetaan vismuttipitoisilla lääkkeillä.

Viime aikoihin asti vismutin ainoaa luonnollista isotooppia pidettiin vakaana, mutta vuonna 2003 sen radioaktiivisuus todistettiin. Totta, sen puoliintumisaika on useita kymmeniä kertoja pidempi kuin universumimme ikä. Joten radioaktiivisuuden kannalta luonnollinen vismutti on täysin turvallista ihmisille.

Yhdisteiden liukenemattomuudesta johtuen vismuttia pidetään ympäristöystävällisenä aineena. Lisäksi Meksikonlahdella sijaitsevan öljynporauslautan onnettomuuden aikana lintututkijat ruokkivat merilintuja vismuttivalmisteilla poistaakseen niiden kehoon joutuneen öljyn.

Vismutin sovellukset

Metallurgia on vismutin pääasiallinen kuluttaja. Teräs ja alumiini, jotka sisältävät vain muutaman sadasosan Bi:tä, on paljon helpompi työstää. Kadmiumia, lyijyä, sinkkiä ja muita metalleja sisältävät vismutiseokset mahdollistavat aineiden, joiden sulamispiste on alle 100 °C, saamisen. Tällaiset seokset sulatetaan seuraavien valmistukseen:

- sulakkeet, sulakeventtiilit;
- lyijyttömät ja matalassa sulavat juotokset;
- laakereita varten;
- ympäristölle haitallisia lyijyä korvaavat osat, esim. onkivavojen upottimet, vesijohtojärjestelmien venttiilit, metsästyspatruunoiden ammukset;
- korkit panssaria lävistäville kuorille;
— voiteluaineet ja tiivisteet tyhjiökäyttöön;
— lämpömittarin nesteet lämpömittareita varten;
— ydinreaktorien jäähdytysaineet;
- materiaali murtumien kiinnittämiseen traumatologiassa, proteeseihin hammaslääketieteessä;
— materiaalit mallintamiseen valimotuotannossa.

Erittäin puhdasta vismuttia käytetään magneettikenttien mittauslaitteiden valmistuksessa, koska sen vastus vaihtelee lähes lineaarisesti magneettikentän suuruuden mukaan.

On mahdotonta puhua siitä, että hienot korut on valmistettu kauniista puhtaan vismutin kiteistä.

Mangaania, kromia, indiumia tai europiumia sisältäviä vismutiseoksia käytetään korkealaatuisten, tehokkaiden ja kestomagneettien valmistukseen. Vismuttiyhdisteitä käytetään magnetosähköisten, korkean lämpötilan ferrosähköisten, lämpösähköisten ja suprajohtavien materiaalien valmistukseen.
- Bioksidia, johon on lisätty pieniä lisäyksiä muita metalleja, käytetään 500-700 °K:n lämpötilassa toimivien sähkökemiallisten polttokennojen valmistukseen.
— Galliumia, jodia ja germaniumia sisältävät yhdisteet ovat kysyttyjä ionisoivan säteilyn ilmaisimina tietokonetomografia-, ydinfysiikan ja geologian laitteissa.
— Seoksia ja yhdisteitä käytetään laajasti energiaintensiivisten, vakaiden ja luotettavien akkujen valmistukseen. Esimerkiksi avaruus- ja sotilasajoneuvojen akuissa.
— Vismuttioksidi ja nitraatti — katalyytit polymeerin tuotantoteknologiassa akryylipohjainen; vismutti sirujen muodossa - katalysaattori rakettipolttoaineen hapettimien valmistukseen.
- Käytetään polonium-210:n saamiseksi; öljynjalostuksessa; pigmenttien tuotantoon, matalan lämpötilan emalit keramiikkaa varten; kynsilakka.
- Lääketieteessä vismuttiyhdisteet ovat osa lääkkeitä, joita käytetään ruoansulatuskanavan, onkologisten sairauksien hoitoon; antiseptiset aineet, haavaa parantavat aineet; varjoaine fluoroskopiaan. Vismuttia sisältävät lääkkeet ovat yksi harvoista lääkkeistä, jotka ovat tehokkaita mahahaavoja aiheuttavaa bakteeria vastaan.

Huomioithan, että myymälästämme voit ostaa hyvillä hinnoilla mm

BISMUTI, Bi (lat. vismutti * a. vismutti; n. vismutti; f. vismutti; ja. vismutti), on Mendeleevin jaksollisen järjestelmän ryhmän V kemiallinen alkuaine, atominumero 83, atomimassa 208,980.

Vismutin saaminen ja käyttö

Riippuen rikasteista uutetun raa'an vismutin epäpuhtauksien koostumuksesta puhdasta vismuttia saadaan useilla menetelmillä: hapettavalla raffinaatiolla emäksissä, seigeroinnilla, fuusioimalla rikin kanssa jne. Kaupallinen vismutti sisältää lähes 100 % perusmetallia. Erittäin puhdasta vismuttia saadaan vyöhykekiteytyksellä inertissä kaasukehässä.

Vismuttia käytetään metallurgiassa (alhassa sulavien metalliseosten hankinta lyijyn, tinan kanssa, muottien valmistuksessa tarkkuusvalua varten, meistit, merkinnät, asennus- ja ohjauslaitteet; metalliseosten, valuraudan ja teräksen työstettävyyden parantamiseen lentokoneiden tuotannossa ja auton moottorit). Lääketeollisuus kuluttaa huomattavan määrän vismuttia (vismutti ja sen valmisteet ovat desinfiointi- ja kuivausaine). Kemianteollisuudessa vismutti on katalysaattori synteettisten kuitujen tuotannossa. Vismuttia käytetään myös ydinvoimateollisuudessa (vismutti on nestemäinen jäähdytys- ja jäähdytysneste), elektroniikka (vismuttipohjaiset puolijohteet), lasi (vismuttiyhdisteet lisäävät taitekerrointa) ja keramiikka (sulavat emalit) teollisuudessa.

Vismutti on raskasmetalli yhdessä lyijyn, antimonin ja elohopean kanssa. Mutta sen kemiallisten ominaisuuksien erityispiirteiden vuoksi sillä ei ole voimakasta myrkyllistä vaikutusta verrattuna edellä mainittuihin metalleihin. Vismuttiyhdisteitä käytettiin jo keskiaikaisessa lääketieteessä kupan, suutulehduksen ja muiden sairauksien hoitoon.

Nykyaikaisessa lääketieteessä on valtava määrä vismuttiyhdisteisiin perustuvia lääkkeitä. Sen yhdisteiden haavaumia estäviä ominaisuuksia käytetään gastriittien ja mahahaavojen sekä ripulin hoidossa. Vismuttiyhdisteisiin perustuvia voiteita käytetään ihotulehduksen, eroosioiden, haavaumien, ihon ja limakalvojen tulehdussairauksien hoitoon. Vismuttiyhdisteiden laaja käyttö perustuu tämän metallin haavaumia ehkäiseviin, anti-inflammatorisiin, desinfioiviin, supistavuuteen ja haavaa parantaviin ominaisuuksiin.

Vismutin yliannostus on kuitenkin vaarallinen ihmisten terveydelle ja hengelle.

Vismuttimyrkytysten syyt

Raskasmetallien liiallinen saanti tapahtuu, kun vismuttia sisältäviä lääkkeitä käytetään hallitsemattomasti ja pitkään. Samanaikaisesti havaitaan "vismuttireuna", joka on tulehdusprosessi ikenen reunoilla johtuen vismuttisuolojen laskeutumisesta. Limakalvon väri muuttuu, se muuttuu mustaksi. Vismuttiyhdisteiden intensiivinen käyttö lääketieteellisiin tarkoituksiin potilailla, joilla on munuaispatologia, johtaa vismuttienkefalopatiaan.

Tuotannossa vismuttia käytetään laajasti sähkötekniikassa, ydinteollisuudessa, eikä kemian-, metallurgian ja farmakologian teollisuus pärjää ilman sitä. Vismuttia käytetään kosmetiikan, maalien, pigmenttien valmistukseen. Tuotannossa metalliyhdisteillä tapahtuvat myrkytystapaukset ovat erittäin harvinaisia ​​ja johtuvat työturvallisuusvaatimusten noudattamatta jättämisestä.

Vismuttimyrkytysmekanismi ja oireet

Kun suuri määrä metallia pääsee kehoon, leukosyytit vangitsevat sen ja leviävät kaikkiin kudoksiin ja elimiin. Metalli kertyy sisäelimiin: maksaan, munuaisiin, pernaan, hermokudokseen. Vismutti erittyy kehosta maha-suolikanavan kautta. Tässä tapauksessa ulosteet on maalattu tummalla värillä vismuttisulfidin vuoksi.

Yleisin krooninen myrkytys vismuttiyhdisteillä, jolle on ominaista seuraavat patologiset ilmenemismuodot:

• Yleisiä oireita: muistin ja huomion heikkeneminen, ruokahaluttomuus, impotenssi, heikentynyt vastustuskyky.
• Neurologiset ilmenemismuodot: unettomuus, ärtyneisyys, hermostuneisuus, muutokset kehon osien herkkyydessä, lihasvapina, kouristukset, kouristukset.
• Sydän- ja verisuonijärjestelmän puolelta: rytmihäiriöt, verenpaineen muutokset.
• Muutokset ruoansulatuselimissä: pahoinvointi, oksentelu, stomatiitti, kipuoireyhtymä, ripuli, toksinen hepatiitti.
• Ihon ilmenemismuodot: ihotulehdus, suun limakalvon pigmentaatio, "vismuttirajan" muodostuminen.
• Eritysjärjestelmästä: munuaisten vajaatoiminta, albuminuria.

Vismuttia sisältävien lääkkeiden pitkäaikainen käyttö potilailla, joilla on munuaissairaus, johtaa nopeasti vismuttienkefalopatiaan. Patologiaan liittyy päänsärkyä, väsymystä, motivoimatonta aggressiota, älykkyyden heikkenemistä, voimattomuutta ja psykoosien kehittymistä. Patologiaan voi liittyä sekavuutta, tasapainon menetystä, visuaalisia hallusinaatioita.

Akuutissa vismuttimyrkytyksessä kehittyy akuutti munuaisten vajaatoiminta, neurologiset sairaudet, oliguria, anuria, akuutti vatsakipu, oksentelu ja ripuli.

Diagnoosi ja hoito

Myrkytysdiagnoosi perustuu anamneesiin (vismuttilääkkeiden ottaminen, vismuttipitoisten yhdisteiden valmistuksessa työskentely), suoliston röntgenkuvaukseen, verikokeeseen myrkkypitoisuuden varalta jne.

Ensiapu on pysäyttää välittömästi vismuttiyhdisteiden virtaus kehoon. Akuutissa myrkytyksessä vatsa pestään. Potilaalle voidaan antaa 2 tablettia aktiivihiiltä.

Hoito koostuu kelaatiohoidosta. Tarvittaessa suoritetaan mahahuuhtelu, määrätään laksatiiveja. Munuaisten vajaatoiminnan kehittyessä suoritetaan hemodialyysi.

Vismutille ei ole spesifisiä vastalääkkeitä, mutta dimerkaptolilla ja unitiolilla on hyvä vaikutus. Levitä enterosorbentteja. Stomatiitin kehittyessä määrätään 1-prosenttinen lapis-liuos.

Vismuttiyhdisteillä tapahtuvan myrkytyksen ehkäisy rajoittuu ensisijaisesti tiukkaan lääkkeiden annostukseen ja niiden ottamiseen hoitavan lääkärin valvonnassa. Vismuttia sisältävien lääkkeiden hallitsematon saanti ei ole hyväksyttävää. Tuotannossa paras raskasmetallimyrkytysten ehkäisy on työsuojelu- ja turvallisuusvaatimusten tiukka noudattaminen myrkyllisten aineiden kanssa työskenneltäessä.

MÄÄRITELMÄ

Vismutti- jaksollisen järjestelmän kahdeksankymmentäkolmas elementti. Nimitys - Bi latinan sanasta "bismuthum". Sijaitsee kuudennen kauden VA-ryhmässä. Viittaa metalleihin. Perusmaksu on 83.

Vismutti on harvinainen alkuaine luonnossa: sen pitoisuus maankuoressa on 0,00002 % (massa). Luonnossa sitä esiintyy sekä vapaassa tilassa että yhdisteiden muodossa - vismuttiokra Bi 2 O 3 ja vismuttikiilto Bi 2 S 3.

Vapaassa tilassa vismutti on kiiltävä vaaleanpunaisenvalkoinen hauras metalli, jonka tiheys on 9,8 g/cm 3 (kuva 1). Sulamispiste - 271,4 o C, kiehumispiste - 1552 o C. Huoneenlämmössä ilmassa vismutti ei hapetu.

Riisi. 1. Vismutti. Ulkomuoto.

Vismutin atomi- ja molekyylipaino

Aineen suhteellinen molekyylimassa (M r) on luku, joka osoittaa, kuinka monta kertaa tietyn molekyylin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta, ja alkuaineen suhteellinen atomimassa (Ar r) on kuinka monta kertaa kemiallisen alkuaineen atomien keskimääräinen massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta.

Koska vismutti esiintyy vapaassa tilassa monoatomisten Bi-molekyylien muodossa, sen atomi- ja molekyylimassojen arvot ovat samat. Ne ovat yhtä suuret kuin 208.9804.

Vismutin isotoopit

Tiedetään, että vismutti voi esiintyä luonnossa ainoana vakaana isotooppina 209Bi. Massaluku on 209, atomin ydin sisältää kahdeksankymmentäkolme protonia ja satakaksikymmentäkuusi neutronia.

On olemassa keinotekoisia epävakaita vismutin isotooppeja, joiden massaluvut ovat 184-218, sekä yli kymmenen ytimien isomeeristä tilaa.

Vismutti-ionit

Vismuttiatomin ulkoenergiatasolla on viisi elektronia, jotka ovat valenssia:

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

Kemiallisen vuorovaikutuksen seurauksena vismutti luovuttaa valenssielektroninsa, ts. on niiden luovuttaja ja muuttuu positiivisesti varautuneeksi ioniksi:

Bi 0-3e → Bi 3+;

Bi 0 -5e → Bi 5+.

Vismuttimolekyyli ja atomi

Vapaassa tilassa vismutti esiintyy monoatomisten Bi-molekyylien muodossa. Tässä on joitain ominaisuuksia, jotka luonnehtivat vismuttiatomia ja -molekyyliä:

Vismuttilejeeringit

Vismutti muodostaa sulavia seoksia muiden alkuaineiden kanssa; esimerkiksi vismutin seos lyijyn, tinan ja kadmiumin kanssa sulaa 70 o C:ssa. Näitä seoksia käytetään erityisesti automaattisissa sammuttimissa, joiden toiminta perustuu tällaisesta seoksesta tehdyn tulpan sulatukseen. Lisäksi niitä käytetään juotteina.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

ESIMERKKI 2

Harjoittele	Laske vismutti(III)oksidin muodostavien alkuaineiden massaosuudet, jos sen molekyylikaava on Ce 2 O 3.
Päätös	Elementin massaosuus minkä tahansa molekyylin koostumuksessa määritetään kaavalla: ω (X) = n × Ar (X) / herra (HX) × 100 %.