Bitmut

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Bitmut,  83Bi
Bismuth crystals and 1cm3 cube.jpg
Tính chất chung
Tên, ký hiệu Bitmut, Bi
Phiên âm /ˈbɪzməθ/ BIZ-məth
Hình dạng Bạc bóng, ánh xà cừ khi bị ôxy hóa
Bitmut trong bảng tuần hoàn
   
 
83
Bi
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Số nguyên tử 83
Khối lượng nguyên tử chuẩn 208,98040(1)
Phân loại Kim loại
Nhóm, phân lớp 15p
Chu kỳ Chu kỳ 6
Cấu hình electron [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
mỗi lớp 2, 8, 18, 32, 18, 5
Tính chất vật lý
Màu sắc Bạc bóng
Trạng thái vật chất Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy 544,7 K ​(271,5 °C, ​520,7 °F)
Nhiệt độ sôi 1837 K ​(1564 °C, ​2847 °F)
Mật độ (gần nhiệt độ phòng) 9,78 g·cm−3 (at 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy: 10,05 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy 11,30 kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi 151 kJ·mol−1
Nhiệt dung 25.52 J·mol−1·K−1

Áp suất hơi

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 941 1041 1165 1325 1538 1835
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxi hóa 3, 5Axít nhẹ
Độ âm điện 2,02 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 703 kJ·mol−1
Thứ hai: 1610 kJ·mol−1
Thứ ba: 2466 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị empirical: 156 pm
Độ dài liên kết cộng hóa trị 148±4 pm
Bán kính Van der Waals 207 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể Ba phương[1]
Vận tốc âm thanh thin rod: 1790 m·s−1 (at 20 °C)
Độ giãn nở nhiệt 13,4 µm·m−1·K−1 (at 25 °C)
Độ dẫn nhiệt 7,97 W·m−1·K−1
Điện trở suất at 20 °C: 1,29 µ Ω·m
Tính chất từ Nghịch từ
Mô đun Young 32 GPa
Mô đun cắt 12 GPa
Mô đun nén 31 GPa
Hệ số Poisson 0,33
Độ cứng theo thang Mohs 2,25
Độ cứng theo thang Brinell 94,2 MPa
Số đăng ký CAS 7440-69-9
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Bitmut
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
207Bi Tổng hợp 31,55 năm ε, β+ 2.399 207Pb
208Bi Tổng hợp 368.000 năm ε, β+ 2.880 208Pb
209Bi 100% (1.9 ± 0.2) ×1019y α 3.14 205Tl
210mBi Tổng hợp 3,04×106 năm IT 0.271 210Bi

Bitmut là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Bisố 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 asenantimon. 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.

Các đặc trưng nổi bật[sửa | sửa mã nguồn]

Tinh thể Bitmut

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, taliantimon. 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 lamôxít 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 SpatialeOrsay, 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.

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Ôxyclorua bitmut được sử dụng nhiều trong mỹ phẩm. Subnitrat bitmutsubcacbonat 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 đỏ.
  • 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.

Tinh thể[sửa | sửa mã nguồn]

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.

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

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 thiếcchì 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.

Sự phổ biến[sửa | sửa mã nguồn]

Các quặng bitmut quan trọng nhất là bitmuthinitbitmit. Canada, Bolivia, Nhật Bản, MexicoPeru 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.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Bismuth, mindat.org

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]