Bitmut

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

83	chì ← bitmut → poloni
Sb ↑ Bi ↓ Uup
	Bảng đầy đủ

Tổng quát

Tên, Ký hiệu, Số

bitmut, Bi, 83

Phân loại

kim loại yếu

Nhóm, Chu kỳ, Khối

15, 6, p

Khối lượng riêng, Độ cứng

9.780 kg/m³, 2,25

Bề ngoài

trắng ánh hồng

Tính chất nguyên tử

Khối lượng nguyên tử

208,98040(1) đ.v.

Bán kính nguyên tử (calc.)

160 (143) pm

Bán kính cộng hoá trị

146 pm

Bán kính van der Waals

? pm

Cấu hình electron

[Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p³

e^- trên mức năng lượng

2, 8, 18, 32, 18, 5

Trạng thái ôxi hóa (Ôxít)

3, 5 (axít nhẹ)

Cấu trúc tinh thể

hình hộp mặt thoi

Tính chất vật lý

Trạng thái vật chất

rắn

Điểm nóng chảy

544,7 K (520,7 °F)

Điểm sôi

1.837 K (2.847 °F)

Thứ tự hiện tượng từ

nghịch từ

Thể tích phân tử

? ×10^-6 m³/mol

Nhiệt bay hơi

151 kJ/mol

Nhiệt nóng chảy

11,3 kJ/mol

Áp suất hơi

100.000 Pa tại 1.835 K

Vận tốc âm thanh

1.790 m/s tại r.t K

Linh tinh

Độ âm điện

2,02 (thang Pauling)

Nhiệt dung riêng

25,52 J/(kg·K)

Độ dẫn điện

7,752x10⁵ /Ω·m

Độ dẫn nhiệt

7,97 W/(m·K)

Năng lượng ion hóa

703 kJ/mol
1.610 kJ/mol
2.466 kJ/mol

Chất đồng vị ổn định nhất

Tiêu bản:Đồng vị Bi

Đơn vị SI và STP được dùng trừ khi có ghi chú.

Bitmut là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Bi và số nguyên tử 83. Nó là một kim loại yếu giòn, nặng, kết tinh màu trắng ánh hồng, có hóa trị chủ yếu là +3 và có các tính chất hóa học tương tự như asen và antimon. Trong số các kim loại thì nó là chất có độ nghịch từ lớn nhất và chỉ có thủy ngân là có độ dẫn nhiệt thấp hơn. Các hợp chất của bitmut không lẫn chì đôi khi được sử dụng trong mỹ phẩm và một số ứng dụng y học.

[sửa] Các đặc trưng nổi bật

Nó là một kim loại giòn với sắc hồng và các vết xỉn óng ánh nhiều màu. Trong số các kim loại nặng, bitmut là bất thường do độ độc tính của nó thấp hơn nhiều so với của các nguyên tố cận kề trong bảng tuần hoàn như chì, tali và antimon. Thông thường, nó cũng được coi là nguyên tố có đồng vị ổn định nặng nhất, nhưng hiện nay người ta đã biết rằng điều này không hoàn toàn đúng (xem dưới đây). Không có kim loại nào là nghịch từ tự nhiên nhiều hơn bitmut (khác với tính siêu nghịch từ). Điều này diễn ra trong dạng tự nhiên của nó và nó có trở kháng cao. Trong số các kim loại, nó có độ dẫn nhiệt kém, chỉ hơn thủy ngân và là kim loại có hiệu ứng Hall cao nhất. Khi cháy với ôxy, bitmut cháy với ngọn lửa màu xanh lam và ôxít của nó tạo ra khói màu vàng.

Đã từ lâu, trên cơ sở lý thuyết người ta cho rằng bitmut là không ổn định, nhưng chỉ đến năm 2003 thì điều này mới được chứng minh khi các nhà nghiên cứu tại Institut d'Astrophysique Spatiale ở Orsay, Pháp đã đo đạc được chu kỳ bán rã theo phân rã alpha của Bi²⁰⁹ là 1,9 × 10¹⁹ năm, điều này có nghĩa là bitmut là một chất phóng xạ rất chậm, với chu kỳ bán rã gấp cả hàng tỷ lần tuổi vũ trụ mà hiện nay người ta đã ước tính. Do chu kỳ bán rã quá lớn này, bitmut có thể coi là ổn định và không phóng xạ. Các thực phẩm thông thường, cũng như cơ thể của chúng ta chứa một lượng đáng kể C¹⁴ có tính phóng xạ gấp hàng nghìn lần so với bitmut. Tuy nhiên, tính phóng xạ là sự quan tâm của giới khoa học do bitmut là một trong ít các nguyên tố mà tính phóng xạ đã được dự báo trước trên lý thuyết, trước khi được phát hiện trong phòng thí nghiệm.

[sửa] Ứng dụng

Ôxyclorua bitmut được sử dụng nhiều trong mỹ phẩm. Subnitrat bitmut và subcacbonat bitmut được sử dụng trong y học. Subsalicylat bitmut (Pepto-Bismol®) được dùng làm thuốc chống bệnh tiêu chảy. [1]

Một số ứng dụng khác là:

Nam châm vĩnh cửu mạnh có thể được làm ra từ hợp kim bismanol (MnBi).
Nhiều hợp kim của bitmut có điểm nóng chảy thấp và được dùng rộng rãi để phát hiện cháy và hệ ngăn chặn của các thiết bị an toàn cháy nổ.
Bitmut được dùng để sản xuất thép dễ uốn.
Bitmut được dùng làm chất xúc tác trong sản xuất sợi acrylic.
Nó cũng dược dùng trong cặp nhiệt điện (bitmut có độ âm điện cao nhất).
Vật chuyên chở các nhiên liệu U²³⁵ hay U²³³ cho các lò phản ứng hạt nhân.
Bitmut cũng được dùng trong các que hàn. Một thực tế là bitmut và nhiều hợp kim của nó giãn nở ra khi chúng đông đặc lại làm cho chúng trở thành lý tưởng cho mục đích này.
Subnitrat bitmut là thành phần của men gốm, nó tạo ra màu sắc óng ánh của sản phẩm cuối cùng.
Bitmut đôi khi được dùng trong sản xuất các viên đạn. Ưu thế của nó so với chì là nó không độc, vì thế nó là hợp pháp tại Anh để săn bắn các loại chim vùng đầm lầy.

Những năm đầu thập niên 1990, các nghiên cứu bắt đầu đánh giá bitmut là sự thay thế không độc hại cho chì trong nhiều ứng dụng:

Như đã nói trên đây, bitmut được sử dụng trong các que hàn; độc tính thấp của nó là đặc biệt quan trọng cho các que hàn dùng trong các thiết bị chế biến thực phẩm.
Một thành phần của men gốm sứ.
Một thành phần trong đồng thanh.
Thành phần trong thép dễ cắt cho các chi tiết có độ chính xác cao của máy móc.
Một thành phần của dầu hay mỡ bôi trơn.
Vật liệu nặng thay chì trong các chì lưới của lưới đánh cá.

[sửa] Tinh thể

Tinh thể bitmut tổng hợp

Mặc dù không được nhìn thấy nhiều trong tự nhiên, nhưng bitmut có độ tinh khiết cao có thể tạo thành các tinh thể lò cò đặc trưng. Các vật tạo ra trong phòng thí nghiệm đầy màu sắc này nói chung được bán cho những người có sở thích sưu tập đồ kỳ dị.

[sửa] Lịch sử

Bitmut (Tân Latinh bisemutum từ tiếng Đức Wismuth, có lẽ là từ weiße Masse, "khối màu trắng") trong thời kỳ đầu đã bị nhầm lẫn với thiếc và chì do sự tương tự của chúng. Claude Geoffroy le Jeune (Claude Geoffroy trẻ) năm 1753 đã chỉ ra rằng kim loại này là khác hẳn chì.

[sửa] Sự phổ biến

Các quặng bitmut quan trọng nhất là bitmuthinit và bitmit. Canada, Bolivia, Nhật Bản, Mexico và Peru là các nhà sản xuất chính. Bitmut sản xuất tại Hoa Kỳ là sản phẩm phụ thu được từ sản xuất đồng, vàng, bạc, thiếc và đặc biệt là chì. Năm 2000, giá trung bình của bitmut là 7,70 USD trên 1 kg.