Словарь научных терминов
Висмут
ВИСМУТ (нем. Wismut; лат. Bismuthum) Bi, хим. элемент V гр. периодич. системы; ат. н. 83, ат. м. 208,9804. В природе один стабильный изотоп 209Bi. Короткоживущие радиоактивные изотопы с мае. ч. от 210 до 215 и периодами полураспада от 2 мин до 5 сут - члены прир. радиоактивных рядов. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для В. 3,4*10-30 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 6s26p3; степени окисления +3, +5 и — 3, очень редко + 1 и + 2; энергия (эВ) ионизации при по-следоват. переходе от Bi° к Br5 + : 7,289, 16,74, 25,57, 45,3 и 56,0; сродство к электрону 0,7 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,9; атомный радиус 0,182 нм, ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) 0,110 нм (5), 0,117 нм (6), 0,131 нм (8) для Bi3+ , 0,090 нм (6) для В15+ , 0,213 нм для Bi3-.
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/2/4252.jpeg

Диаграмма состояния висмута при высоких давлениях. Пунктирные линии-приблизительные границы областей существования фаз.

Содержание В. в земной коре 2*10-5 % по массе, в морской воде - 2-10 5 мг/л. Важнейшие минералы - висмутин Bi2S3, самородный Bi, козалит Pb2Bi2S5, тетрадимит Bi2Te2S, бисмит Bi2O3, бисмутин Bi2CO3 (ОН)4. Собственно висмутовые руды редки. Обычно В. добывают из свинцовых, медных, оловянных, вольфрамовых и др. руд.

Свойства. В.-серебристо-серый металл с розоватым оттенком. Имеет грубозернистое строение. Может существовать в неск. кристаллич. модификациях (см. рис., табл.); при атм. давлении устойчива только модификация I, к-рая при 2,57 ГПа и 25 °С переходит в II, при 2,72 ГПа - в III, при 4,31 ГПа - в IV, ок. 5 ГПа - в V, при 7,74 ГПа - в VI, при 30 ГПа - в IX.

ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МОДИФИКАЦИЙ ВИСМУТА
http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/3/4253.jpeg

Для В. т. пл. 271,4 °С (модификация I), т. кип. 1564°С; плотн. 9,80 г/см3, жидкого 10,27 г/см3 (271 °С); Сop26,0 Дж/(моль *К);http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/4/4254.jpeg 11,0 кДж/моль,http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/5/4255.jpeg 177,0 кДж/моль; So298 56,9 Дж/(моль*К); ур-ния температурной зависимости давления пара: над твердым В. Igp(rHa) = 9,285 - 9725/T- 0,2401gT+ 1,180Т, над жидким lg р (гПа) = 7,516 - 8929/T- 0,1171g T, температурный коэф. линейного расширения 12,8*10-6 К-1 (283 К); теплопроводность 8,41 Вт/(м*К) при 293 К;http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/6/4256.jpeg 109*10-8 Ом*м, при т-ре плавленияhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/7/4257.jpeg твердого В. 267*10-8 Ом*м, жидкого 127*10-8 Ом*м, температурный коэф.http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/8/4258.jpeg4,2*10-3 К-1 (273 К); т-ра перехода в сверхпроводящее состояние ~ 7 К; стандартный электродный потенциал 0,2 В; диамагнитен, магн. восприимчивость — 1,340*10-9. Твердость по Моосу 2,5, по Бринеллю 89 МПа;http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/5/9/4259.jpeg 33,6 ГПа,http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/6/0/4260.jpeg 14,7 МПа. В. хрупок, но при 225-250°С может подвергаться пластич. деформации.

В сухом воздухе В. устойчив, во влажном постепенно покрывается буроватой пленкой оксидов. Заметное окисление начинается ок. 500 °С. Выше 1000°С В. горит голубоватым пламенем с образованием Bi2O3 (см. Висмута оксиды). Не реагирует с Н2, С, N2, Si. Жидкий В. незначительно растворяет фосфор. При сплавлении В. с серой образуется Bi2S3, с Se и Те - соотв. селениды и теллуриды. При нагр. он взаимод. с галогенами (см. Висмута галогениды). С большинством металлов при сплавлении образует интерметаллич. соед. - висмутиды, напр. Na3Bi, Mg3Bi. He реагирует с соляной к-той и разб. H2SO4. С азотной к-той образует нитрат, с конц. H2SO4 при нагр. - гидросульфат BiH(SO4)2. Соли В. легко гидролизуются. Осаждение гидроксисолей В. начинается при рН ~ 1,6, полное осаждение достигается при рН 4,8. Исключением являются перхлоратные р-ры из-за высокой р-римости гидроксиперхлората Bi(OH)2ClO4. В структуре гидроксосолей (устар. - соли висмутала) присутствуют октаэдрич. ионы [Bi6O6]6+ , [Bi6O4(OH)4]6+ и [Bi6(он)12]6+.

Важнейшим соед. В. посвящены спец. статьи. Ниже приводятся сведения о нек-рых других соед. этого элемента.

Нитрат существует в виде Bi(NO3)3*5H2O - бесцв. кристаллы с т. пл. 75 °С и плотн. 2,8 г/см3. В воде раств. инконгруэнтно с образованием осадка гидроксинитрата Bi(OH)2NO3. Устойчив в разб. р-рах HNO3. Хорошо раств. в эфире и ацетоне. Гидроксииитрат - бесцв. кристаллы с перламутровым блеском; при 400-450 °С разлагается до Bi2O3; не раств. в воде, легко раств. в к-тах. Вяжущее и антисептич. ср-во.

Сульфат Bi2(SO4)3 - бесцв. кристаллы; образует три-и гептагидраты. Так же, как гидросульфаты и гидроксисульфаты, мало раств. в воде (не более 0,3% по массе в пересчете на Bi2O3); выше ~ 400 °С разлагается с образованием оксисульфатов.

При сплавлении Bi2O3 и SiO2 образуются ортосиликат Bi4(SiO4)3 (т. пл. 1020°С), отвечающий по составу минералу эвлитину, и оксисиликат (силикосилленит) Bi12SiO20 (т. пл. 880 °С). Эти соед. благодаря их пьезоэлектрич. и электрооптич. св-вам применяют в радиоэлектронике. Они м. б. синтезированы также гидротермальным путем из оксидов в р-рах щелочей.

Сесквиселенид Bi2Se3 и. сесквителлурид Bi2Te3 по св-вам напоминают Bi2S3 (см. Висмута сульфиды). Кристаллизуются в ромбоэдрич. решетке (пространств. группа RЗm, z = 9). Для Вi2Se3 а = 0,418 нм, с = 2,87 нм; т. пл. 706 °С; плота. 7,66 г/см , ур-ние температурной зависимости давления пара над твердым в-вом: 1gр(гПа) = 12,347 — 11890/Т,http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/6/1/4261.jpegНoобр—140 кДж/моль; теплопроводность 0,025 Вт/(см*К); ширина запрещенной зоны 0,35 эВ; коэф. термоэдс — 300 мВ/К; подвижность электронов 600см2 /(В*с). Для Вi2Те3 а = 0,438нм, с = 3,04нм; т. пл. 586°С; плота. 7,859 г/см3; ур-ние температурной зависимости давления пара над твердым в-вом: 1др(гПа) = 11,175 —10443/T; С°р 124 Дж/(моль*К);http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/6/2/4262.jpeg 118,6 кДж/моль,http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/2/6/3/4263.jpeg — 76,8 кДж/моль; So298 251 Дж/(моль*К); теплопроводность 0,0175 Вт/(см*К); ширина запрещенной зоны 0,15 эВ; коэф. термоэдс +230 мВ/К; подвижность электронов 1150 см2 /(В*с), подвижность дырок 440 см2 /(В*с).

Получают Bi2Se3 и Bi2Te3 сплавлением элементов в кварцевом или графитовом тиглях в инертной атмосфере или под слоем флюса. Иногда сесквителлурид и его сплавы с сесквиселенидом производят горячим прессованием смеси порошков элементов с послед. отжигом. Используют их как материалы термоэлектрич. генераторов. Известны также низшие селениды и теллуриды общих ф-л ВiЭ2 (обладают широкими областями однородности), Вi2Э и др. Все они плавятся инконгруэнтно.

Получение. Содержание В. в рудах обычно составляет десятые или сотые доли процента (только для очень немногих месторождений - неск. %). При переработке руд В. попадает в свинцовые, медные и др. концентраты. Из этих концентратов получают ок. 90% всего добываемого В.

Осн. источник В. - свинцовые концентраты, получаемые при переработке свинцовых, а также свинцово-цинковых и др. полиметаллич. руд. Они содержат неск. сотых процента В., иногда - до 0,2%. При переработке этих концентратов В. почти полностью попадает в черновой свинец, из к-рого удаляется при его рафинировании. Обычно выделение В. из свинца производится действием Mg и Са, при этом В. переходит в дроссы (поверхностные слои) в виде CaMg2Bi2. Известен также способ отделения В. действием К и Mg. Иногда применяют электролитич. рафинирование, при к-ром В. переходит в шламы.

Дроссы для удаления Са и Mg переплавляют под слоем щелочи с добавлением окислителя (NaNO3). Обогащенный сплав обычно подвергают электролизу в кремнефторидной ванне с получением шламов, к-рые далее переплавляют на черновой В. Иногда для отделения Рb применяют обработку С12. Предложен также электролиз в легкоплавких солевых расплавах с накоплением В. в анодном расплаве вплоть до получения чернового В.

В медных концентратах содержание В. обычно составляет неск. тысячных процента, лишь изредка - десятые доли. При их переработке В. концентрируется в пылях плавильных печей и конвертеров, откуда его извлекают восстановительной плавкой с содой и углем. Медно-висмутовые концентраты со сравнимым содержанием этих элементов перерабатывают гидрометаллургич. путем. Выщелачивание производится при ~ 105 °С соляной к-той или H2SO4 с добавлением хлоридов металлов. В. выделяют из р-ров гидролитич. осаждением (рН ~ 2,5) в виде окси- или гидроксихлоридов либо восстановлением железом в виде металла (цементация). Для отделения В. от сопутствующих металлов м. б. использованы экстракция и ионный обмен. Осадки оксихлорида переплавляют с добавлением соды и угля: 4ВiOС1 + 2Na2CO3 + ЗС -> 4Bi + 4NaCl + 5СО2.

Собственно висмутовые концентраты (содержат обычно не более 3-5% В. по массе, в редких случаях 30-60%) получают обогащением висмутовых руд флотацией и др. способами. Перерабатывают концентраты путем восстановительной плавки (после обжига или агломерации) либо осадительной плавки с добавлением металлич. железа. Известны содовая плавка (4Bi2S3 + 12Na2CO3 -> 8Bi + 9Na2S + 3Na2SO4 + 12CO2), а также щелочная с NaOH.

Рафинирование В. заключается в последоват. обработке его расплава: серой с добавлением угля (для удаления Fe и Си); щелочью с добавлением окислителя или продувкой воздухом (для удаления As, Sb и Sn); цинком (для удаления Аи и Ag); хлором (для удаления Рb и Zn). Применяют также электролитич. рафинирование как в водных р-рах [В1С13, Bi2(SiF6)3], так и в солевых расплавах. Для получения В. высокой чистоты используют комбинацию разл. методов.

Определение. Качественно В. обнаруживают действием на его р-ры CS(NH2)2, KCNS (в обоих случаях происходит желтое окрашивание), цинхонина с KI (оранжевое), а также по ускорению восстановления солей Рb2+ станнатом Na2SnO2 (черный осадок). Количественно В. определяют: комплексонометрически в присут. пирокатехинового фиолетового, ксиленолового оранжевого или др. индикаторов; фотометрически с применением CS(NH2)2 или его производных (напр., о-толилтиокарбамида), дитизона, динафтилтиокарбазона и их производных.

Для отделения В. от сопутствующих элементов используют гидролитич. осаждение в виде гидроксисолей. В. может быть осажден из р-ров также в виде фосфата BiPO4*H2O, оксикарбоната (ВiO)2СО3*0,5Н2О, гидроксихромата Bi(OH)CrO4 и др. Для отделения В. используют также осаждение купфероном, тионалидом, 8-гидроксихинолином, экстракцию аминами из солянокислого р-ра.

Применение. Металлич. В. - компонент легкоплавких сплавов, припоев, баббитов и др., присадка к легко обрабатываемым сталям, др. сплавам, алюминию. Сплавы В. с Мп применяют для изготовления мощных постоянных магнитов.

Мировое произ-во В. (без СССР) ок. 2600 т/год (1982). Осн. производители - Австралия, Япония, Боливия, Перу. В. известен с 18 в. Его хим. индивидуальность установлена в 1739 И. Потто м.

Лит.: Глембоцкий В. А., Соколов Е. С, Соложенкин П. М., Обогащение висмутсодержащих руд, Душ., 1972; Металлургия висмута, А.-А., 1973; Самсонов Г. В., Абдусалямова М. Н., Черногоренко В. Б., Висмутиды, К., 1977. П.И.Федоров.


1-винил-2-пирролидон В массе Вагнера реакция Вагнера-меервейна перегруппировки Вазелины Вазопрессин Вакуум Вакуумметры Вакуумформование полимеров Валентность Валентные углы Валентных связей метод Валериановые кислоты Валин Валлаха перегруппировка Вальденовское обращение Вальтерилацетат Вальцевание полимеров Ван слайка метод Ван-дер-ваальса уравнение Ван-дер-ваальсово взаимодействие Ван-дер-ваальсовы кристаллы Ван-дер-ваальсовы радиусы Ванадатометрия Ванадаты Ванадий Ванадийорганические соединения Ванадия галогениды Ванадия оксиды Ванилаль Ванилин Вариантность системы Вариационный метод Велера реакция Верапамил Вербенол и вербеной Вердазильные радикалы Вестерберга реакция Весы Ветиверилацетат Ветиверкетон Ветинон Вещества Вещество Взвешивание Взрыв Взрывоопасность Взрывчатые вещества Вибрационная техника Викасол Вильгеродта реакция Вильсмайера реакция Вильямсона синтез Винилазолы Винилацетат Винилацетилен Винилиденфторид Винилиденхлорид Винилиденхлорида сополимеры Виниловые мономеры Виниловые эфиры Виниловый спирт Винилогия Винилпиридиновые каучуки Винилпиридины Винилсульфоновые красители Винилфторид Винилхлорид Винилхлорида сополимеры Винипласт Винные кислоты Вириальное уравнение Вирирование фотографического изображения Висбрекинг Вискоза Вискозиметрия Вискозные волокна Висмут Висмута галогениды Висмута оксиды Висмута сульфиды Висмутолы Висмуторганические соединения Витамин Витамин d Витамин u Витамин в12 Витамин в2 Витамин в3 Витамин в6 Витамин вс Витамин е Витамин к Витамин н Витамин рр Витамин с Витамины Виттига реакция Виц.. Влагомеры и гигрометры Влагопроницаемость Влажность Внедрения реакция Внутреннее вращение молекул Внутренняя энергия Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия Вода Водно-угольные суспензии Воднодисперсионные краски Водоподготовка Водоразбавляемые лакокрасочные материалы Водород Водорода пероксид Водородная энергетика Водородный показатель Водородоподобные атомы Водостойкость Водоэмульсионные краски Возбужденные состояния Возгораемость Воздух Воздуха разделение Возмущений теория Волновая функция Волокна природные Волокна химические Волокниты Вольта-потенциал Вольтамперометрия Вольфа перегруппировка Вольфрам Вольфрама галогениды Вольфрама гексафторид Вольфрама карбиды Вольфрама оксиды Вольфрама сплавы Вольфрама сульфиды Вольфраматы Вольфрамовые кислоты Вольфраморганйческие соединения Воля-циглера реакция Воски Воспламенение Воспламенение в пожарном деле Воспламенительные составы Восстановители Восстановительное аминйрование Восстановление Вращательные спектры Вревского законы Всесоюзное химическое общество Вспышки температура Втор.. Второе начало термодинамики Вуда сплав Вудворда реактив Вудворда реакция Вудворда-хофмана правила Вулканизация Вымораживание Выпаривание Вырождение энергетических уровней Высаливание Высокомодульные волокна Высокомолекулярные соединения Высокочастотное титрование Высокоэластическое состояние Высшие жирные кислоты Высшие жирные спирты Выщелачивание Вюрца реакция Вяжущие лекарственные средства Вяжущие материалы Вязкость Вязкотекучее состояние
www.missus.ru: Тринадцать странных идей для красоты, которые работают на практике
02.07.2017
… Используй пепто-бисмол, или салицилат висмута, в качестве маски для лица. Конечно, это удовольствие не из дешевых, но результат того стоит! …
www.yoki.ru: Солдаты Пентагона теперь будут убивать экологически безопасными пулями
26.05.2009
… в таких патронах сделаны из висмута - вместо традиционного свинца. Многие специалисты уверены, что смена материала для пули поожительно сказывается на состоянии окружающей среды в районах боевых действий. …