Висмут элемент периодической таблицы

Висмут – самый красивый из металлов

Этот металл не перепутаешь с другими: его поверхность подобна радужной оболочке, а кристаллы выглядят футуристически. Без висмута не обходятся промышленность, наука, медицина.

1. Что представляет собой
2. Как был открыт
3. Физико-химические характеристики
4. Металл в природе
5. Места добычи
6. Технология получения
7. Пирометаллургия
8. Гидрометаллургия
9. Где используется металл
10. Промышленность
11. Оборонный комплекс
12. Медицина
13. Другие сферы
14. Значение для человека
15. Предостережение
16. Цены

Что представляет собой

Висмут – элемент таблицы Менделеева №83. Международное обозначение – Bi (Bismuthum).

Его серебристый цвет дополняется розоватым оттенком, во влажном микроклимате на поверхности появляется оксидная пленка, создающая радужные переливы. По этим признакам висмут легко отличить от других металлов.

Он радиоактивен, но минимально. Данная характеристика не считается недостатком.

Как был открыт

История металла начинается со Средневековья:

• Его упоминают лекари и алхимики Парацельс, Василий Валентин, Григорий Агрикола.
• Использует при отливке шрифтов для печати первых европейских книг Иоганн Гутенберг.

Как металл висмут знали и раньше, но принимали за олово, свинец или сурьму. Недаром название связывают с арабским «подобный сурьме» и немецким «белая масса» (так его окрестили местные рудокопы).

Лишь к XVIII веку химики классифицировали висмут как самостоятельный элемент.

В России история открытия связана с именем Михаила Ломоносова. Ученый сделал первые описания металла.

Физико-химические характеристики

Для химика висмут – это простое вещество. В микроклимате с нормальными показателями химически инертен. Взаимодействие начинается при +990°С.

Металл легкоплавкий, при +150°С обретает пластичность. Однако хрупок, лишен тягучести, ковкости, легко измельчается до порошка.

Ряд характеристик металла отличает его от других:

• На холоде, подобно воде, увеличивается в объеме.
• Имеет малую теплопроводность.
• Самый сильный диамагнетик среди металлов.

Не взаимодействует с кремнием, азотом, углеродом, разбавленной серной, концентрированной соляной кислотами, щелочами.

Металл в природе

Элемент относится к редкоземельным металлам.

Тонна земной коры содержит 2 г висмута.

В природе самородки большая редкость, чаще представлены другие виды:

• Как примесь в рудах – свинцовых, вольфрамовых, медных, цинковых, оловянных.
• Как компонент минералов – висмутина, козалита, бисмутина, бисмита, других.

В центре внимания оказался изотоп металла. До начала XXI века он считался стабильным, но позже обнаружилось, что висмут радиоактивен. Это не опасно.

Период полураспада висмута на порядки превышает возраст Вселенной (14,5 млрд. лет).

Места добычи

Месторождения чистого висмута единичны. 90% металла добывают при переработке руд других металлов. Это концентрат с десятыми, чаще сотыми долями процента висмута. Его извлекают из пегматитов и залежей гидротермального происхождения. Их запасы оцениваются миллионами тонн.

Мировой объем добычи висмута – около 6 тыс. тонн ежегодно.

Поставщики сырья на мировой рынок – Россия, ФРГ, Монголия, Перу, другие страны-добытчики.

Технология получения

Подобно другим редким элементам, содержание Bi в породах исчисляется долями процента. Поэтому первый пункт доставки руды – обогатительное предприятие. Здесь используются методы пиро- и гидрометаллургии.

Синтетический кристалл висмута и слиток объёмом 1 см3

Пирометаллургия

Процедура обогащения многоэтапна, определяется происхождением сырья:

• Висмут из соединений, выделенных в процессе переработки медных концентратов, осаждают плавкой с ферроскрапом.
• Из окисленных руд элемент восстанавливают под «покровом» легкоплавкого флюса. Для процедуры требуется углерод и 990°C.

Самый распространенный исходник получения висмута – черновой свинец. Висмут выделяют, воздействуя магнием либо кальцием. Затем эти элементы удаляют методами флотации, очистки, электролиза. Черновой висмут получают переплавкой массы.

Гидрометаллургия

• Висмутосодержащее сырье растворяют кислотами.
• Растворы выщелачивают электрохимически либо серной кислотой.
• Элемент извлекают и очищают экстракцией.
• Металл высокой чистоты получают методом рафинирования, зонной плавки, перегонки.

Способ признан рентабельным: для извлечения продукта пригодны концентраты с минимальным количеством висмута. Качество безупречно.

Где используется металл

Микродозы металла, добавленные в сталь, чугун, алюминий, облегчают механическую обработку. Данное свойство висмута оценила металлургия – главный потребитель металла.

Промышленность

Промышленным комплексом используются все формы вещества.

Металл

Это жидкость в термометрах, материал моделей для форм в литейном производстве.

Сплавы

Сплавы «висмут + металлы (кадмий, свинец, олово)» легкоплавки.

Их применение универсально:

• предохранители;
• вентили;
• клапаны;
• припои, смазки;
• прокладки-уплотнители для агрегатов, работающих в вакууме;
• детали подшипников.

Из них изготавливают колпаки бронебойных снарядов, теплоносители реакторов на АЭС.

Висмут + марганец, хром, индий либо европий ценят производители постоянных магнитов.

Монокристалл теллурида висмута

Соединения

Модификации висмута – основа материалов специального назначения (сверхпроводников, магнито-, термоэлектрических):

• Материал электрохимических топливных узлов.
• Детекторы ионоизлучения в приборах для нужд геологии, компьютерной томографии, ядерной физики.
• Катализаторы в процессе производства акриловых полимеров.

Их используют переработчики нефти.

Оборонный комплекс

Преимущества металла подошли ВПК. Соединения висмута задействованы при производстве аккумуляторов для армии и космических аппаратов.

Не пропадает даже стружка – ее используют как ускоритель процесса изготовления компонентов ракетного топлива.

Медицина

Медициной востребованы соединения элемента как компонент препаратов:

• Ими лечат ЖКТ, онкологию, обеззараживают и заживляют раны.
• Вводят в контрастное вещество для рентгеноскопии.

Висмутосодержащие препараты убивают бактерию, вызывающую язву желудка.

Травматологами задействован как материал, фиксирующий участки с переломами. Стоматологами используется для протезирования.

Другие сферы

Материал повышенной чистоты предназначен ученым:

• Из него сделаны приборы, измеряющие параметры магнитных полей.
• Это исходник для синтеза других элементов.

Его добавляют, изготовляя пигменты, эмали для керамики, стекло, лак для ногтей, грузила удочек, дробь патронов для охоты.

Из кристаллов создают ювелирные украшения авангардного стиля.

Можно вырастить кристаллы дома и любоваться их причудливо-хаотичной структурой.

Значение для человека

Микродозы элемента присутствуют в организме (скелет, мягкие ткани, кровь, мозг). Резервы пополняются через пищу.

Он задействован в синтезе белка, процессах на уровне клетки. Как металл относится к «тяжелой» группе, но его соли нерастворимы в воде, поэтому не поглощаются организмом.

Влияние токсичности висмута на человека стремится к нулю.

Предостережение

Вещество экологически безопасно для всего живого.

Однако это радиоактивный металл, поэтому при приеме аптечных препаратов с ним нужна осторожность:

• Некоторые пищевые продукты, взаимодействуя с лекарством, провоцируют образование в организме ядовитых соединений.
• Длительный цикл приема противопоказан людям с заболеваниями почек.

• Расстройство ЖКТ (тошнота, рвота, диарея).
• Проблемы с сердцем.
• Ухудшение памяти.
• Утрата аппетита.
• Бессонница.
• Воспаление десен.
• Дерматит.
• Токсический гепатит.

Этого можно избежать, точно следуя инструкции, прилагаемой к препарату.

Несмотря на редкость в природе, цена металла доступна. Она не превышает нескольких десятков долларов за килограмм.

Источник



Висмут Bi

Висмут в таблице менделеева занимает 83 место, в 6 периоде.

Как самостоятельно построить электронную конфигурацию? Ответ здесь

Электронная схема висмута

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

Короткая запись:
Bi: [Xe]6s 2 4f 14 5d 10 6p 3

Порядок заполнения оболочек атома висмута (Bi) электронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.

На подуровне ‘s’ может находиться до 2 электронов, на ‘s’ — до 6, на ‘d’ — до 10 и на ‘f’ до 14

Висмут имеет 83 электрона, заполним электронные оболочки в описанном выше порядке:

2 электрона на 1s-подуровне

2 электрона на 2s-подуровне

6 электронов на 2p-подуровне

2 электрона на 3s-подуровне

6 электронов на 3p-подуровне

2 электрона на 4s-подуровне

10 электронов на 3d-подуровне

6 электронов на 4p-подуровне

2 электрона на 5s-подуровне

10 электронов на 4d-подуровне

6 электронов на 5p-подуровне

2 электрона на 6s-подуровне

14 электронов на 4f-подуровне

10 электронов на 5d-подуровне

3 электрона на 6p-подуровне

Степень окисления висмута

Атомы висмута в соединениях имеют степени окисления 5, 3, 1, -3.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Ионы висмута

Валентность Bi

Атомы висмута в соединениях проявляют валентность V, III, I.

Валентность висмута характеризует способность атома Bi к образованию хмических связей. Валентность следует из строения электронной оболочки атома, электроны, участвующие в образовании химических соединений называются валентными электронами. Более обширное определение валентности это:

Валентность не имеет знака.

Квантовые числа Bi

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома Bi эти числа имеют значение N = 6, L = 1, M_l = 1, M_s = ½

Видео заполнения электронной конфигурации (gif):

Результат:

Энергия ионизации

Чем ближе электрон к центру атома — тем больше энергии необходимо, что бы его оторвать. Энергия, затрачиваемая на отрыв электрона от атома называется энергией ионизации и обозначается E_o. Если не указано иное, то энергия ионизации — это энергия отрыва первого электрона, также существуют энергии ионизации для каждого последующего электрона.

Перейти к другим элементам таблицы менделеева

Источник

ВИСМУТ — радиоактивный и безопасный

Висмут — металл серебристого, с розовым оттенком цвета. Известен причудливой формой кристаллов. Они имеют прямоугольную, ступенчатую, спиральную структуру.

Красоту кристаллам придает радужная оксидная пленка — ее цвет зависит от толщины.

Такие кристаллы легко вырастить дома, это будет жемчужина вашей коллекции кристаллов.

История

История открытия металла растянулась на века. Его долгое время путали с оловом, свинцом, сурьмой.

Впервые о висмуте, как об отдельном элементе сказал Агрикола, «отец минералогии». Почти три века спустя химик Потт это доказал, а Берцелиус присвоил металлу собственный символ (Bi) и дал место в химической номенклатуре элементов.

Д.И. Менделеев писал:

«Тяжелейший аналог азота и фосфора есть висмут… Во многих свойствах он напоминает сурьму и свинец».

Свойства

Висмут (Bismuthum) — элемент из 15 группы таблицы Менделеева, имеет номер 83. Это последний стабильный элемент; все следующие за ним радиоактивны.

Некоторые характеристики металла уникальны.

Металл относится к диамагнетикам, причем здесь ему нет равных.

У висмута несколько аллотропных модификаций. Их кристаллические структуры различаются.

Среди металлов Bismuthum имеет почти самую низкую теплопроводность.

Уникально свойство расширяться при застывании (такие свойства есть только у германия, галлия и воды).

Природный висмут состоит из одного изотопа. Раньше он считался стабильным. Сейчас доказано, что висмут альфа-радиоактивен.

Периоды полураспада изотопов висмута (их известно 34) различны. От короткоживущих (20 мин) до 2х1019 лет.

Запасы и добыча

Обычное происхождение висмутовых руд — гидротермальные, пегматитовые, контактово-метасоматические.

Собственные минералы Bismuthum:

• висмутовый блеск;
• бисмит;
• козалит.

Металл химически малоактивен, поэтому встречается в природе в самородном виде.

Добычу ведут из висмутовых руд (малая часть добычи). Основные объемы Bi извлекают из руд цветных и благородных металлов. К ним относятся:

• свинцово-цинковые;
• оловянные:
• медные;
• вольфрамовые;
• золотоносные.

Страны, в которых есть месторождения висмутовых руд:

• Китай;
• Боливия;
• Германия;
• Россия;
• Австралия.

Металл занимает 71 место по запасам в земной коре среди всех элементов.

Плюсы и минусы висмута

Большое преимущество висмутовых соединений и сплавов — низкая токсичность.

К недостаткам отнесем редкость и более высокую цену, чем аналоги металла.

Сплавы

Широко применяют висмутовые сплавы.

Самый известный из них сплав Вуда. В состав входят висмут, свинец, олово и кадмий. Применяют в качестве легкоплавких припоев (температура плавления сплава 68,5°С).

Применение

Bismuthum используют в:

• металлургии;
• точном машиностроении;
• косметической промышленности;
• фармации;
• производстве хрусталя.

Бомбардируя висмут нейтронами, получают полоний-210.

Bi2Te3 применяют в термоэлектрических холодильниках.

Висмутовые соединения используются в медицине:

• викаир;
• викалин;
• субсалицилат;
• тартрат.

Лекарства на их основе оказывают мягкое слабительное, антисептическое, противовоспалительное действие.

Китай осуществляет разработку свинцово-висмутовых реакторов малой мощности.

Купить уникальный металл

Цена висмута чистотой 99,9999% (марка ВИ0000) 15000 рублей за килограмм; марка Ви1 (чистота 98%) гораздо дешевле — 2100 рублей за килограмм (на 23.07.2020).

Источник

Висмут, свойства атома, химические и физические свойства

Висмут, свойства атома, химические и физические свойства.

208,98040(1) 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

Висмут — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 83. Расположен в 15-й группе (по старой классификации — главной подгруппе пятой группы), шестом периоде периодической системы.

Физические свойства висмута

Атом и молекула висмута. Формула висмута. Строение висмута:

Висмут (лат. Bismuthum, от нем. weisse Masse – «белая масса») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Bi и атомным номером 83. Расположен в 15-й группе (по старой классификации – главной подгруппе пятой группы), шестом периоде периодической системы.

Висмут – металл. Относится к группе легких металлов.

Как простое вещество висмут при нормальных условиях представляет собой блестящий серебристый с розоватым оттенком металл.

Молекула висмута одноатомна.

Химическая формула висмута Bi.

Электронная конфигурация атома висмута 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 . Потенциал ионизации атома висмута равен 7,29 эВ (702,9 кДж/моль).

Строение атома висмута. Атом висмута состоит из положительно заряженного ядра (+83), вокруг которого по шести атомным оболочкам движутся 83 электрона. При этом 78 электронов находится на внутреннем уровне, а 5 электронов – на внешнем. Поскольку висмут расположен в шестом периоде, оболочек всего шесть. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья и пятая – внутренние оболочки представлены s-, р- и d-орбиталями. Четвертая – внутренняя оболочка представлена s-,р-, d- и f-орбиталями. Шестая – внешняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. На внешнем энергетическом уровне атома висмута находятся два спаренных – на s-орбитали и три неспаренных – на p-орбитали электроны. В свою очередь ядро атома висмута состоит из 83 протонов и 127 нейтронов. Висмут относится к элементам p-семейства.

Радиус атома висмута составляет 170 пм.

Атомная масса атома висмута составляет 208,98040(1) а. е. м.

Изотопы и модификации висмута:

Свойства висмута (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Физические свойства висмута:

Химические свойства висмута. Взаимодействие висмута. Реакции с висмутом:

Получение висмута:

Применение висмута:

1. 1. Водород
2. 2. Гелий
3. 3. Литий
4. 4. Бериллий
5. 5. Бор
6. 6. Углерод
7. 7. Азот
8. 8. Кислород
9. 9. Фтор
10. 10. Неон
11. 11. Натрий
12. 12. Магний
13. 13. Алюминий
14. 14. Кремний
15. 15. Фосфор
16. 16. Сера
17. 17. Хлор
18. 18. Аргон
19. 19. Калий
20. 20. Кальций
21. 21. Скандий
22. 22. Титан
23. 23. Ванадий
24. 24. Хром
25. 25. Марганец
26. 26. Железо
27. 27. Кобальт
28. 28. Никель
29. 29. Медь
30. 30. Цинк
31. 31. Галлий
32. 32. Германий
33. 33. Мышьяк
34. 34. Селен
35. 35. Бром
36. 36. Криптон
37. 37. Рубидий
38. 38. Стронций
39. 39. Иттрий
40. 40. Цирконий
41. 41. Ниобий
42. 42. Молибден
43. 43. Технеций
44. 44. Рутений
45. 45. Родий
46. 46. Палладий
47. 47. Серебро
48. 48. Кадмий
49. 49. Индий
50. 50. Олово
51. 51. Сурьма
52. 52. Теллур
53. 53. Йод
54. 54. Ксенон
55. 55. Цезий
56. 56. Барий
57. 57. Лантан
58. 58. Церий
59. 59. Празеодим
60. 60. Неодим
61. 61. Прометий
62. 62. Самарий
63. 63. Европий
64. 64. Гадолиний
65. 65. Тербий
66. 66. Диспрозий
67. 67. Гольмий
68. 68. Эрбий
69. 69. Тулий
70. 70. Иттербий
71. 71. Лютеций
72. 72. Гафний
73. 73. Тантал
74. 74. Вольфрам
75. 75. Рений
76. 76. Осмий
77. 77. Иридий
78. 78. Платина
79. 79. Золото
80. 80. Ртуть
81. 81. Таллий
82. 82. Свинец
83. 83. Висмут
84. 84. Полоний
85. 85. Астат
86. 86. Радон
87. 87. Франций
88. 88. Радий
89. 89. Актиний
90. 90. Торий
91. 91. Протактиний
92. 92. Уран
93. 93. Нептуний
94. 94. Плутоний
95. 95. Америций
96. 96. Кюрий
97. 97. Берклий
98. 98. Калифорний
99. 99. Эйнштейний
100. 100. Фермий
101. 101. Менделеевий
102. 102. Нобелий
103. 103. Лоуренсий
104. 104. Резерфордий
105. 105. Дубний
106. 106. Сиборгий
107. 107. Борий
108. 108. Хассий
109. 109. Мейтнерий
110. 110. Дармштадтий
111. 111. Рентгений
112. 112. Коперниций
113. 113. Нихоний
114. 114. Флеровий
115. 115. Московий
116. 116. Ливерморий
117. 117. Теннессин
118. 118. Оганесон

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

висмут атомная масса степень окисления валентность плотность температура кипения плавления физические химические свойства структура теплопроводность электропроводность кристаллическая решетка
атом нарисовать строение число протонов в ядре строение электронных оболочек электронная формула конфигурация схема строения электронной оболочки заряд ядра состав масса орбита уровни модель радиус энергия электрона переход скорость спектр длина волны молекулярная масса объем атома
электронные формулы сколько атомов в молекуле висмута висмут
сколько электронов в атоме свойства металлические неметаллические термодинамические

Источник