Bismuto

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Bismuto
83 Bi
Sb

Bi

Uup
llevar ← → bismuto polonio
Apariencia
plata brillante
Propiedades generales
Nombre, símbolo , número bismuto, Bi, 83
Pronunciación / b ɪ z m ə θ / BIZ-məth
Metallic categoría post-metal de transición
Grupo , periodo , bloque 15 (pnictogens) , 6 , p
Peso atómico estándar 208.98040 (1)
Configuración electrónica [ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 3
2, 8, 18, 32, 18, 5
Capas de electrones de bismuto (2, 8, 18, 32, 18, 5)
Historia
Descubrimiento Claude François Geoffroy (1753)
Propiedades físicas
Fase sólido
Densidad (cerca rt ) 9,78 g · cm -3
Líquido densidad en mp 10,05 g · cm -3
Punto de fusión 544,7 K , 271,5 ° C, 520,7 º F
Punto de ebullición 1837 K, 1564 ° C, 2847 ° F
Calor de fusión 11,30 kJ · mol -1
El calor de vaporización 151 kJ · mol -1
Capacidad calorífica molar 25,52 J · mol -1 · K -1
Presión de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
en T (K) 941 1041 1165 1325 1538 1835
Propiedades atómicas
Estados de Oxidación 5, 4, 3, 2, 1
(Ligeramente ácido óxido)
Electronegatividad 2,02 (escala de Pauling)
Energías de ionización
( más )
1 º: 703 kJ · mol -1
Segundo: 1610 kJ · mol -1
3 º: 2466 kJ · mol -1
Radio atómico 156 pm
Radio covalente 148 ± 4 p.m.
Van der Waals radio 207 pm
Miscelánea
Estructura cristalina romboédrico [1]
El bismuto tiene una estructura cristalina romboédrica
Ordenar magnética diamagnético
Resistencia eléctrica (20 ° C) 1,29 μΩ · m
La conductividad térmica 7,97 W · m -1 · K -1
La expansión térmica (25 ° C) 13,4 m · m -1 · K -1
Velocidad del sonido (barra fina) (20 ° C) 1790 m · s -1
Módulo de Young 32 GPa
Módulo de cizallamiento 12 GPa
Módulo de compresibilidad 31 GPa
Coeficiente de Poisson 0,33
Dureza de Mohs 2,25
Dureza Brinell 94,2 MPa
Número de registro del CAS 7440-69-9
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del bismuto
iso NA vida media DM DE ( MeV ) DP
207 Bi síndrome 31,55 y + β 2,399 207 Pb
208 Bi síndrome 3,68 × 10 5 y + β 2,880 208 Pb
209 Bi 100% 1,9 × 10 19 y α 3,137 205 Tl
210 Bi rastrear 5,012 d β - 1,426 210 Po
α 5,982 206 Tl
210m Bi síndrome 3,04 × 10 6 y Informática 0,271 210 Bi
α 6,253 206 Tl
· r

El bismuto es un elemento químico de símbolo Bi y número atómico 83. Bismuto, un pentavalente metal pobre , parece químicamente arsénico y antimonio . Elemental bismuto puede ocurrir naturalmente, aunque su sulfuro y óxido de formar importantes minerales comerciales. El elemento libre es de 86% más denso que el plomo . Es un metal quebradizo con un color blanco plateado cuando está recién producido, pero se ve a menudo en el aire con un tinte rosado debido a la superficie de oxidación . El bismuto es el más naturalmente diamagnético y tiene uno de los menores valores de conductividad térmica entre los metales.

Bismuto metálico ha sido conocido desde la antigüedad, aunque hasta el siglo 18 que fue confundida a menudo con el plomo y el estaño, que comparten algunas propiedades físicas. La etimología es incierta, pero posiblemente proviene del árabe bi Ismid, lo que significa que tiene las propiedades de antimonio [2] o palabras en alemán weisse masse o wismuth ("masa blanca"), traducida en el siglo XVI a mediados de Nueva América bisemutum. [3]

Bismuto ha sido considerado como el elemento de mayor masa atómica que es estable. Sin embargo, se ha descubierto recientemente a ser ligeramente radioactivo: su único isótopo primordial de bismuto-209 se desintegra alfa con una vida media de más de un billón de veces la estimación de la edad del universo . [4]

Los compuestos del bismuto representan aproximadamente la mitad de la producción de bismuto. Se utilizan en cosméticos, pigmentos, productos farmacéuticos y unos pocos, sobre todo Pepto-Bismol . Bismuto tiene inusualmente baja toxicidad para un metal pesado. Como la toxicidad del plomo ha hecho más evidente en los últimos años, hay un uso creciente de aleaciones de bismuto (actualmente alrededor de un tercio de la producción de bismuto) como un reemplazo para el plomo.

Contenido

[ editar ] Historia

El bismuto nombre es de aprox. Década de 1660, y es de etimología incierta. Es uno de los primero 10 metales que se han descubierto. Bismuto aparece en la década de 1660, desde obsoleto alemán Bismuth, Wismut, Wissmuth (siglo 16), tal vez relacionado con el antiguo alto alemán . hwiz ("blanco") [3] La Nueva América bisemutum (por Georgius Agricola , que latinizado muchos alemana minería y las palabras técnicas) es de la Wismuth alemán, tal vez de weiße Masse, "masa blanca". [5] El elemento fue confundido en los primeros tiempos de estaño y plomo, debido a su parecido con esos elementos. El bismuto se conoce desde la antigüedad, por lo que ninguna persona se le atribuye su descubrimiento. Agricola , en De Natura Fossilium (ca. 1546) afirma que el bismuto es un metal distinto en una familia de metales como el estaño y el plomo. Esto se basó en la observación de los metales y sus propiedades físicas. [6] Los mineros de la época de la alquimia también dio bismuto el tectum nombre Argenti, o "plata están realizando", en el sentido de la plata todavía está en el proceso de formación en la Tierra. [7] [8] [9]

A partir de Johann Heinrich Pott en 1738, [10] Carl Wilhelm Scheele y Torbern Olof Bergman la distinción de plomo y bismuto se volvió clara y Claude François Geoffroy en 1753 demostró que este metal es distinto de plomo y estaño. [8] [11] [ 12] bismuto también era conocido por el Incas y utilizados (junto con el cobre y el estaño usual) en una especial aleación de bronce para los cuchillos. [13]

[ editar ] Características

Bismuto cristal que ilustra los muchos matices iridiscentes de refracción de su superficie de óxido
Artificialmente crecido bismuto, que ilustra la estructura de cristal de escalera, con un cubo de 1-cm de metal de bismuto

[ editar ] Características físicas

El bismuto es un metal quebradizo con un blanco, plata, rosa, tono, a menudo se producen en su forma nativa, con una iridiscente óxido deslustre mostrando muchos colores del amarillo al azul. La espiral, escalonado estructura de cristales de bismuto es el resultado de una tasa de crecimiento más alta alrededor de los bordes exteriores de los bordes interiores. Las variaciones en el espesor de la capa de óxido que se forma sobre la superficie del cristal hace que diferentes longitudes de onda de la luz para interferir en la reflexión, mostrando así un arco iris de colores. Cuando quemado en oxígeno , quemaduras de bismuto con un azul de llama y su óxido formas amarillas humos . [11] Su toxicidad es mucho menor que la de sus vecinos en la tabla periódica , tales como el plomo, el antimonio , y polonio .

No hay otro metal que se verifique a ser más natural diamagnético que el bismuto. [11] [14] ( Superdiamagnetism es un fenómeno físico diferente.) de cualquier metal, que tiene uno de los menores valores de conductividad térmica (después de manganeso , y tal vez neptunio y plutonio ) y el mayor coeficiente de Hall . [15] Tiene una alta resistencia eléctrica . [11] Cuando se depositan en capas suficientemente delgadas sobre un sustrato, el bismuto es un semiconductor , en lugar de un metal pobre . [16]

Elemental bismuto es una de las sustancias muy pocas de las cuales la fase líquida es más densa que la fase sólida (siendo el agua el ejemplo más conocido). 3,32% de bismuto se expande en la solidificación, por lo tanto, era mucho tiempo un componente de bajo punto de fusión de composición tipográfica aleaciones , en el que compensado por la contracción de los componentes de aleación otros, [11] [17] [18] [19] para formar casi isostática bismuto -llevar eutécticos aleaciones.

Aunque prácticamente no se ve en la naturaleza, de alta pureza bismuto puede formar distintivos y coloridos cristales de la tolva . Es relativamente no tóxico y tiene un bajo punto de fusión por encima de 271 ° C, así que los cristales pueden ser cultivadas utilizando una estufa de hogar, aunque los cristales resultantes tienden a ser de menor calidad que los cristales crecidos en laboratorio. [20]

En condiciones ambientales bismuto cristaliza en el enrejado romboédrico [21] ( Pearson símbolo HR6, espacio grupo R 3 m N º 166), que se clasifican a menudo en los sistemas de cristal trigonal o hexagonal. [1] Cuando se comprime a temperatura ambiente, esta-Bi I estructura cambia primero a la monoclínica Bi-II a 2,55 GPa, y luego a la tetragonal Bi-III a 2,7 GPa, y finalmente a la centrada en el cuerpo cúbico Bi-IV a 7,7 GPa. Las transiciones correspondientes se puede supervisar a través de cambios en la conductividad eléctrica;. Son bastante reproducible y abrupta, y por tanto se utilizan para la calibración de equipos de alta presión [22] [23]

[ editar ] Características químicas

El bismuto es estable tanto a aire seco y húmedo a temperaturas ordinarias. Al rojo vivo, reacciona con el agua para hacer bismuto (III). [24]

Bi 2 + 3 H 2 O → Bi 2 O 3 + 3 H 2

Reacciona con flúor para hacer bismuto (V) de fluoruro a 500 º C o bismuto (III) fluoruro a temperaturas más bajas (típicamente a partir de masas fundidas Bi); con otros halógenos . no arroja más de bismuto (III) los haluros de [25] [26] [ 27] Los trihaluros son corrosivos y reaccionan fácilmente con la humedad, formando oxihaluros con la fórmula Biox. [28]

2 Bi + 3 x 2 → 2 BIX 3 (X = F, Cl, Br, I)

Bismuto concentrado se disuelve en ácido sulfúrico para hacer bismuto (III) sulfato y dióxido de azufre . [24]

6 H 2 SO 4 + 2 Bi → 6 H 2 O + Bi 2 (SO 4) 3 + 3 SO 2

Que reacciona con ácido nítrico para hacer bismuto (III) nitrato .

Bi + 6 HNO 3 → 3 H 2 O + 3 NO 2 + Bi (NO 3) 3

También se disuelve en ácido clorhídrico , pero sólo con el oxígeno presente. [24]

4 Bi + 3 O 2 + 12 HCl → 4 BiCl 3 + 6 H 2 O

Se utiliza como un transmetalating agente en la síntesis de complejos de metales alcalino-térreos:

3 Ba + 2 BiPh 3 → 3 BaPh 2 + 2 Bi

[ editar ] Isótopos

El único primordial isótopo de bismuto, bismuto-209 , era considerado tradicionalmente como el más pesado isótopo estable, pero se había sospechado durante mucho tiempo [29] a ser inestables en el terreno teórico. Esto fue demostrado por fin en 2003, cuando los investigadores en el Instituto de Astrofísica Espacial de Orsay , Francia , midió la emisión alfa vida media de 209 Bi ser 1,9 × 10 19 años, [30] a más de un billón de veces más que el actual estima la edad del universo . Debido a su extraordinariamente larga vida media, para todas las aplicaciones conocidas actualmente médicas e industriales, el bismuto puede ser tratada como si es estable y no radiactivo. La radiactividad es de interés académico porque el bismuto es uno de los pocos elementos cuya radiactividad se sospechó y predicho teóricamente, antes de ser detectado en el laboratorio. El bismuto tiene la más larga desintegración alfa conocida vida media, aunque teluro-128 tiene un decaimiento beta doble vida media de más de 2,2 × 10 24 años. [31]

Varios isótopos de bismuto con vidas medias cortas ocurren dentro de las cadenas de desintegración radiactiva del actinio , radio , y torio , y más se han sintetizado experimentalmente. Bismuto-213 también se encuentra en la cadena de desintegración del uranio-233 . [32]

Comercialmente, el isótopo radiactivo bismuto-213 puede ser producido mediante el bombardeo de radio con bremsstrahlung fotones de un acelerador lineal de partículas . En 1997, un anticuerpo conjugado con bismuto-213, que tiene un 45-minutos-la vida media y se desintegra con la emisión de una partícula alfa, se utilizó para tratar pacientes con leucemia. Este isótopo También se ha probado en el tratamiento del cáncer, por ejemplo, en la terapia dirigida alfa (TAT) del programa. [33] [34]

[ editar ] Los compuestos químicos

Forma compuestos de bismuto trivalente y pentavalente, aquellos trivalentes son más comunes. Muchos de sus propiedades químicas son similares a las de arsénico y antimonio , a pesar de que son menos tóxicos que los derivados de los elementos más ligeros.

[ editar ] Los óxidos y sulfuros

A temperaturas elevadas, los vapores del metal se combinan rápidamente con el oxígeno, formando el trióxido de amarillo, Bi 2 O 3 . [35] [36] Cuando fundido, a temperaturas superiores a 710 ° C, este óxido corroe cualquier óxido de metal, e incluso platino . [27] En reacción con una base, forma dos series de oxianiones : Bio -
2,
que es polimérico y forma cadenas lineales, y BiO 3 -
3.
El anión en Li 3 BiO 3 es en realidad un anión cúbico octamérico, Bi 8 O 24 -
24,
mientras que el anión en Na 3 BiO 3 es tetramérica. [37]

El rojo oscuro bismuto (V) oxide, Bi 2 O 5, es inestable, liberando O 2 gas al calentarse. [38]

Sulfuro de bismuto, Bi 2 S 3 , se produce de forma natural en minerales de bismuto. [39] También se produce por la combinación de bismuto y azufre fundido. [36]

Oxicloruro de bismuto (BiOCl) estructura (mineral bismoclite ). Átomos de bismuto se muestra en gris, rojo oxígeno, cloro verde.

Oxicloruro de bismuto (BiOCl, ver figura a la derecha) y bismuto oxynitate (BiONO 3) estequiométricamente aparecen como simples sales aniónicas del bismutilo (III) catión (Bio +) que comúnmente ocurre en los compuestos de bismuto acuosas. Sin embargo, en el caso de BiOCl, las formas cristalinas de la sal en una estructura alterna de placas de Bi, O, y átomos de Cl, con cada oxígeno coordinación con cuatro átomos de bismuto en el plano adyacente. Este compuesto mineral se utiliza como un pigmento y cosméticos (ver más abajo). [40]

[ edit ] Bismuthine y bismuthides

A diferencia de anteriores miembros del grupo de 15 elementos tales como nitrógeno, fósforo y arsénico, y similar a la del elemento del grupo anterior 15 antimonio , bismuto no forma estable un hidruro . Hidruro de bismuto, bismuthine (BiH 3), es un endotérmico compuesto que se descompone espontáneamente a temperatura ambiente. Es estable sólo por debajo de -60 ° C. [37] Bismuthides son intermetálicos entre compuestos de bismuto y otros metales.

[ edit ] Halogenuros

Los haluros de bismuto en estados de oxidación bajos se ha demostrado que adoptan estructuras inusuales. Lo que se pensaba originalmente para ser bismuto (I), cloruro de BiCl, resulta ser un compuesto complejo que consta de Bi 5 +
9
cationes y BiCl 2 -
5
y Bi
2
Cl 2 -
8
aniones. [37] [41] El Bi 5 +
9
catión tiene una distorsionada tricapped prismática trigonal geometría molecular, y también se encuentra en Bi 10 Hf 3 Cl 18, que se prepara mediante la reducción de una mezcla de hafnio (IV) cloruro y cloruro de bismuto con bismuto elemental, que tiene la estructura [Bi +] [Bi 5 +
9]
[HfCl $ 2 -
6]
3.
[37] : 50 Otros cationes poliatómicos bismuto también son conocidos, tales como Bi 2 +
8,
que se encuentra en Bi 8 (AlCl $ 4) 2. [41] de bismuto también forma un bromuro de baja valencia con la misma estructura que "BiCl". Hay una monoiodide cierto, Bii, que contiene cadenas de Bi 4 I 4 unidades. BII se descompone al calentarlo a la triyoduro, BII 3 , y el bismuto elemental. Un monobromuro de la misma estructura también existe. [37] En estado de oxidación +3, bismuto forma trihaluros con todos los halógenos: BIF 3, BiCl 3, BIBR 3, y BII 3. Todos estos excepto BIF 3 son hidrolizados por el agua para formar el catión de bismutilo, BiO +
, Los comúnmente encontrados de bismuto (III) oxycation se señaló anteriormente. [37]

Bismuto (III) reacciona con cloruro de cloruro de hidrógeno en éter para producir la solución de ácido HBiCl 4. [24]

El estado de oxidación +5 es menos frecuente. Uno de tales compuestos es BIF 5 , un potente agente oxidante y de fluoración. También es un aceptor de fluoruro fuerte, que reacciona con tetrafluoruro de xenón para formar el XeF +
Cación 3: [24]

Bif 5 + 4XeF XeF +
3
BIF -
6

[ editar ] Especies acuosas

En acuosa solución, el Bi 3 +
ion existe en diversos estados de hidratación, dependiendo del pH :

rango de pH Especies
<3 Bi (H 2 O) 3 +
6
0-4 Bi (H 2 O) 5 OH 2 +
1-5 Bi (H 2 O) 4 (OH) +
2
5-14 Bi (H 2 O) 3 (OH) 3
> 11 Bi (H 2 O) 2 (OH) -
4

Estas especies mononucleares están en equilibrio. Especies polinucleares también existen, el más importante de los cuales es BiO +
, Que existe en forma hexameric como el complejo octaédrico [Bi 6 O 4 (OH) 4] 6 +
(O 6 [BiO +
] · 2 H 2 O). [42]

[ editar ] Distribución y producción

Bismite mineral

En la corteza de la Tierra, el bismuto es de aproximadamente dos veces más abundante que el oro . Los principales minerales de bismuto son bismuthinite y bismite . [11] bismuto nativo se conoce de Australia, Bolivia y China. [43] [44]

De acuerdo con la Encuesta Geológica de Estados Unidos , la producción minera mundial de bismuto en 2010 fue de 8.900 toneladas, de las contribuciones más importantes de China (6.500 toneladas), Perú (1.100 toneladas) y México (850 toneladas). La producción de las refinerías fue de 16.000 toneladas, de las cuales China produjo 13.000, México 850 y 800 toneladas de Bélgica. [45]

La diferencia entre la mina de bismuto y la producción mundial refinería refleja el estado de bismuto como un subproducto de la extracción de otros metales tales como plomo, cobre, estaño, molibdeno y tungsteno. [46] bismuto viaja en lingotes de plomo crudo (que puede contener hasta 10% de bismuto ) a través de varias etapas de refinado, hasta que se elimina por el proceso Kroll-Betterton que separa las impurezas como escoria, o el electrolítico proceso de Betts . El bismuto se comportan de manera similar con otro de sus metales principales de cobre,. [47]

El metal bismuto bruto de ambos procesos contiene cantidades considerables de todavía otros metales, principalmente plomo. Por reacción de la mezcla fundida con gas de cloro, los metales se convierten en sus cloruros de bismuto, mientras que se mantiene sin cambios. Las impurezas también se pueden eliminar por otros métodos, por ejemplo, con los flujos y los tratamientos que producen metal de gran pureza de bismuto (Bi más del 99%). La producción mundial de bismuto de las refinerías es una estadística más completa y fiable. [47] [48] [49]

[ edit ] Precio

La producción mundial de mina y los promedios anuales de los precios de bismuto (Nueva York, no ajustados por inflación). [50]

El precio para el metal de bismuto puro se ha mantenido relativamente estable durante la mayor parte del siglo 20, a excepción de un pico en la década de 1970. Bismuto siempre se ha producido principalmente como un subproducto de la refinación de plomo, y por lo tanto el precio, por lo general refleja el costo de la recuperación y el equilibrio entre la producción y la demanda. [50]

La demanda de bismuto era pequeño, antes de la Segunda Guerra Mundial y fue farmacéutica - compuestos de bismuto se usa para el tratamiento de condiciones tales como trastornos digestivos, enfermedades de transmisión sexual y quemaduras. Cantidades menores de bismuto metálico se consume en aleaciones fusibles para rociadores contra incendios y sistemas de alambre fusible . Durante la Segunda Guerra Mundial bismuto era considerado un material estratégico, utilizado para soldaduras, aleaciones fusibles, los medicamentos y la investigación atómica. Para estabilizar el mercado, los productores fijaron el precio en $ 1.25 por libra (2,75 $ / kg) durante la guerra y en $ 2.25 por libra (4,96 $ / kg) a partir de 1950 hasta 1964. [50]

A principios de 1970, el precio creció rápidamente debido a la creciente demanda de bismuto como aditivo metalúrgica del aluminio, hierro y acero. Esto fue seguido por un descenso debido a la producción mundial aumentó, el consumo estabilizado, y las recesiones de 1980 y 1981-82. En 1984, el precio comenzó a subir como el aumento del consumo en todo el mundo, especialmente en Estados Unidos y Japón. A principios de 1990, la investigación se inició en la evaluación de bismuto como reemplazo no tóxico para el plomo en esmaltes cerámicos, plomadas de pesca, equipos de procesamiento de alimentos, de maquinado libre latones para aplicaciones de plomería, grasas lubricantes, y tiro de caza de aves acuáticas . [51] El crecimiento en estas áreas sigue siendo lento durante la década de 1990 medias, a pesar del respaldo de sustitución del plomo por el Gobierno de EE.UU., pero se intensificó en torno a 2005. Esto dio lugar a un aumento rápido y constante en el precio. [50]

[ editar ] Reciclaje

Considerando que el bismuto es más disponibles en la actualidad como un subproducto, su sostenibilidad es más dependiente de reciclaje. El bismuto es principalmente un subproducto de la fundición de plomo, junto con la plata, zinc , antimonio , y otros metales, y también de tungsteno de producción, junto con molibdeno y estaño , y también de la producción de cobre. Reciclaje de bismuto es difícil en muchos usos de sus finales, principalmente debido a la dispersión.

Probablemente el más fácil de reciclar sería que contienen bismuto aleaciones fusibles en forma de objetos de mayor tamaño, y luego los objetos más grandes soldadas. La mitad de consumo de soldadura en el mundo está en la electrónica (es decir, placas de circuito). [52] Como los objetos soldadas se hacen más pequeños o contienen bismuto poco soldadura o poco, la recuperación se hace cada vez más difícil y económico menos, aunque soldadura con un contenido de plata mayor será más conveniente recuperando. Siguiente en viabilidad reciclaje sería catalizadores considerable con un contenido de bismuto razonable, tal vez como bismuto fosfomolibdato y, a continuación bismuto utilizado en la galvanización y como un aditivo de maquinado libre metalúrgico.

Bismuto en los usos donde se dispersan más ampliamente incluyen medicamentos estomacales ( subsalicilato de bismuto ), pinturas ( vanadato de bismuto ) sobre una superficie seca, nacarados cosméticos ( oxicloruro de bismuto ), y que contiene bismuto balas que han sido despedidos. El bismuto dispersos en estos usos es irrecuperable con la tecnología actual.

El hecho de sostenibilidad más importante sobre el bismuto es su estado subproducto, que puede mejorar la sostenibilidad (es decir, vanadio o nódulos de manganeso ) o, para el bismuto a partir de mineral de plomo, la restringen; bismuto está restringido. La medida en que la restricción sobre el bismuto se pueden aliviar o no va a ser probado por el futuro de la batería de almacenamiento de plomo, ya que el 90% del mercado mundial de plomo es en baterías de almacenamiento de gasolina o diesel vehículos de motor.

La evaluación del ciclo de vida de bismuto se centrará en las soldaduras, uno de los usos principales de bismuto, y la una con la información más completa. El uso medio de energía primaria para soldaduras es de alrededor de 200 MJ por kg, con la soldadura de alta bismuto (58% Bi) sólo 20% de ese valor, y tres de baja bismuto soldaduras (2% a 5% Bi) que pasa cerca de la media. El calentamiento global potencial promedio de 10 a 14 kg de dióxido de carbono , con la soldadura de alta bismuto alrededor de dos tercios de los que y las soldaduras de bajo bismuto en la media. El potencial de acidificación de las soldaduras es de alrededor de 0,9 a 1,1 kg de dióxido de azufre equivalente, con la soldadura de alta bismuto y uno de bajo bismuto soldadura sólo una décima parte de la media y las otras soldaduras de bajo bismuto en la media. [53] Hay muy poco del ciclo de vida de información sobre las aleaciones de bismuto otros o compuestos.

[ editar ] Aplicaciones

Bismuto tiene pocas aplicaciones comerciales, ninguno de los cuales es particularmente grande. Tomando a los EE.UU. como un ejemplo, 884 toneladas de bismuto se consumieron en 2010, de los cuales el 63% se destinó a productos químicos (incluidos los productos farmacéuticos, pigmentos y cosméticos), el 26% en aditivos metalúrgicas para la fundición y galvanizado, [54] el 7% en bismuto aleaciones, soldaduras y municiones, y el equilibrio en la investigación y otros usos. [45]

Algunos fabricantes utilizan bismuto como suplente en el equipo para los sistemas de agua potable, tales como válvulas para satisfacer "sin plomo" mandatos en los EE.UU. (comienza en 2014). Se trata de una aplicación bastante amplio, ya que abarca todo la construcción de edificios residenciales y comerciales.

En la década de 1990, los investigadores empezaron a evaluar bismuto como reemplazo tóxico para el plomo en diversas aplicaciones.

[ editar ] Medicina

El bismuto es un ingrediente en algunos productos farmacéuticos, aunque el uso de algunas de estas sustancias está disminuyendo. [40]

[ edit ] Cosméticos y pigmentos

Oxicloruro de bismuto (BiOCl) a veces se usa en cosméticos, como pigmento en pintura para las sombras de ojos, lacas y esmaltes de uñas. [40] [58] [59] Este compuesto se encuentra como el bismoclite mineral y en forma de cristal contiene capas de átomos (ver figura anterior) que refractan la luz cromática, lo que resulta en una iridiscente aspecto similar al nácar de la perla. Fue utilizado como cosmético en el Antiguo Egipto y en muchos lugares desde entonces. Bismuto blanco (también "españoles blanca") puede referirse a cualquiera de oxicloruro de bismuto o bismuto oxinitrato (BiONO 3), cuando se usa como pigmento blanco.

[ editar ] Metal y aleaciones

[ editar ] Repuesto de plomo

La diferencia de densidad entre el plomo (densidad de 11,32 g · cm -3) y bismuto (densidad 9,78 g · cm -3) es lo suficientemente pequeño como para que muchos balística y aplicaciones de ponderación, bismuto puede sustituir el plomo. Por ejemplo, se puede sustituir el plomo como material denso en plomos de pesca. Se ha utilizado como un reemplazo para el plomo en tiro , balas y menos letal arma antidisturbios municiones. Los Países Bajos , Dinamarca, Inglaterra, País de Gales, los EE.UU. y muchos otros países prohíben el uso de perdigones de plomo para la caza de aves acuáticas, como muchas aves son propensos a la intoxicación por plomo debido a la ingestión errónea de plomo (en lugar de piedras pequeñas y grit) para ayudar a la digestión, o incluso prohibir el uso de plomo para la caza, tal como en el Países Bajos . Bismuto-estaño aleación de tiro es una alternativa que ofrece un rendimiento similar balístico al plomo. (Otra alternativa menos costosa, sino también la realización de más mal es "acero" tiro, que en realidad es de hierro dulce.) La falta de bismuto de maleabilidad , sin embargo, lo hacen inadecuado para su uso en la expansión de las balas de caza.

Bismuto, como un elemento denso de peso atómico elevado, se utiliza en bismuto impregnado con escudos de látex para proteger de los rayos X en los exámenes médicos, tales como CT , principalmente ya que se considera no tóxico. [60]

La Unión Europea 's Directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) para la reducción de plomo se ha ampliado el uso de bismuto en electrónica como un componente de las soldaduras bajo punto de fusión, en sustitución de las tradicionales de estaño-plomo soldados. [45] Su baja toxicidad se ser especialmente importante para materiales de soldadura para ser utilizados en equipos de procesamiento de alimentos y las tuberías de agua de cobre, aunque también se puede utilizar en otras aplicaciones, incluyendo aquellos en la industria del automóvil, en la UE, por ejemplo. [61]

El bismuto ha sido evaluado como un sustituto para el plomo en maquinado libre latones para fontanería aplicaciones, [62] aunque no es igual al rendimiento de los aceros con plomo. [61]

[ editar ] Otros usos de metales y aleaciones especiales

Muchos de bismuto aleaciones tienen bajos puntos de fusión y se encuentran en aplicaciones específicas tales como soldaduras . Muchos rociadores automáticos, fusibles eléctricos, y dispositivos de seguridad en la detección de incendios y sistemas de extinción de contener el eutéctico In19.1-Cd5.3-Pb22.6-Sn8.3-Bi44.7 aleación que funde a 47 ° C (117 ° F) [11] Esta es una temperatura conveniente, ya que es poco probable que se exceda en las condiciones de vida normales. Aleaciones de bajo punto de fusión, tales como Bi-Cd-Pb-Sn aleación que funde a 70 ° C, también se utilizan en las industrias del automóvil y de la aviación. Antes de deformación de una parte de metal de pared delgada, que está llena de una masa fundida o cubierto con una fina capa de la aleación para reducir la posibilidad de rotura. A continuación, la aleación se retira sumergiendo la parte en agua hirviendo. [63]

El bismuto se utiliza para hacer los aceros mecanizables y de maquinado libre aleaciones de aluminio para las propiedades de mecanizado de precisión. Tiene un efecto similar al plomo y mejora el arranque de viruta durante el mecanizado. La reducción en la solidificación del plomo y la expansión de bismuto compensa entre sí y por lo tanto, plomo y bismuto se usan a menudo en cantidades similares. [64] [65] Del mismo modo, las aleaciones que contienen partes comparables de bismuto y exhiben un cambio muy pequeño (del orden 0,01%) tras la fusión, solidificación o de envejecimiento. Estas aleaciones se utilizan en la colada de alta precisión, por ejemplo en odontología, para crear modelos y moldes. [63] bismuto también se utiliza como agente de aleación en la producción de hierros maleables y como un termopar material. [11] [45]

Algunas aleaciones de bismuto, tales como Bi35-Pb37-Sn25, se combinan con antiadherente materiales tales como mica , vidrio y esmaltes , ya que fácilmente los humedeció lo que permite realizar juntas a otras partes. Addition of bismuth to caesium enhances the quantum yield of Cs cathodes. [ 40 ] Sintering of bismuth and manganese powders at 300 °C produces a permanent magnet and magnetostrictive material, which is used in ultrasonic generators and receivers working in the 10–100 kHz range and in magnetic memory devices. [ 66 ]

[ edit ] Other uses as compounds

Bismuth vanadate, a yellow pigment
  • Bismuth is included in BSCCO (bismuth strontium calcium copper oxide) which is a group of similar superconducting compounds discovered in 1988 that exhibit the highest superconducting transition temperatures. [ 67 ]
  • Bismuth subnitrate is a component of glazes that produces an iridescence and is used as a pigment in paint.
  • Bismuth telluride is a semiconductor and an excellent thermoelectric material. [ 40 ] [ 68 ] Bi 2 Te 3 diodes are used in mobile refrigerators, CPU coolers, and as detectors in infrared spectrophotometers. [ 40 ]
  • Bismuth oxide , in its delta form, is a solid electrolyte for oxygen. This form normally only exists above [ clarification needed ] and breaks down below a high-temperature threshold, but can be electrodeposited well below this temperature in a highly alkaline solution.
  • Bismuth vanadate is an opaque yellow pigment in artists' oil and acrylic paint. This compound is a non-toxic lightfast substitute for lemon yellow pigments such as the cadmium sulfides and the lead/strontium/barium chromates . Unlike lead chromate+lead sulfate lemon, bismuth vanadate does not readily blacken with UV exposure. [ 69 ] [ 70 ]
  • A catalyst for making acrylic fibers. [ 11 ]
  • Ingredient in lubricating greases . [ 71 ]
  • In crackling microstars ( dragon's eggs ) in pyrotechnics , as the oxide , subcarbonate or subnitrate. [ 72 ] [ 73 ]

[ edit ] Toxicology and ecotoxicology

Scientific literature concurs that bismuth and most of its compounds are less toxic compared to other heavy metals (lead, antimony, etc.) and that it is not bioaccumulative. They have low solubilities in the blood, are easily removed with urine, and showed no carcinogenic , mutagenic or teratogenic effects in long-term tests on animals (up to 2 years). [ 74 ] Its biological half-life for whole-body retention is 5 days but it can remain in the kidney for years in patients treated with bismuth compounds. [ 75 ]

Bismuth poisoning exists and mostly affects the kidney, liver, and bladder. Skin and respiratory irritation can also follow exposure to respective organs. As with lead, overexposure to bismuth can result in the formation of a black deposit on the gingiva , known as a bismuth line. [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ]

Bismuth's environmental impacts are not very well known. It is considered that its environmental impact is small, due in part to the low solubility of its compounds. [ 79 ] Limited information however means that a close eye should be kept on its impact. [ 75 ] [ 80 ] [ 81 ]

[ editar ] Véase también

[ editar ] Referencias

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[ editar ] Bibliografía

This article incorporates text from a publication now in the public domain : Brown, RD, Jr. "Annual Average Bismuth Price", USGS (1998).

[ editar ] Enlaces externos