Bizmut

Bizmut (Bi, , ) – pierwiastek chemiczny, metal bloku p układu okresowego.

Nazwa pochodzi od zlatynizowanego niemieckiego słowa Wismut, pochodzącego od określenia weisse Masse, ‘biała masa’.

Właściwości 
Czysty bizmut jest kruchym metalem o srebrnym połysku z różowymi refleksami. Jako jedna z nielicznych substancji wykazuje inwersję rozszerzalności termicznej – przy obniżaniu temperatury zmniejsza się jego gęstość, gęstość bizmutu w stanie stałym jest mniejsza niż w stanie ciekłym (podobne właściwości wykazuje woda poniżej ). Nie reaguje z tlenem i wodą w warunkach normalnych. Roztwarza się w stężonym kwasie azotowym.

Bizmut ogrzany do temperatury topnienia, a następnie wolno oziębiany spontanicznie tworzy kryształy lejkowate. Gdy oziębianie jest powolne, rozmiary kryształów mogą być bardzo duże.

Występowanie 
Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 0,048 ppm (2 razy więcej niż złoto) w postaci trzech rud: bizmutynu , bizmutytu  i ochry bizmutowej, które stanowią zwykle zanieczyszczenie rud ołowiu i miedzi. Rzadko występuje w postaci rodzimej (elementarnej).

Związki 
W związkach bizmut jest zazwyczaj trójwartościowy (stopień utlenienia III) i wykazuje właściwości zasadowe. Tworzy tlenek bizmutu(III) , wodorotlenek bizmutu(III)  oraz szereg soli zasadowych zawierających ugrupowanie bizmutylowe  (np. chlorek bizmutylu, ). Jako jedyny pierwiastek 15 grupy tworzy trwałe sole z kwasami tlenowymi, np. siarczan bizmutu(III), . Ponadto znane są sole bizmutu i kwasów beztlenowych (halogenki , siarczek bizmutu(III) ). Wszystkie sole bizmutu łatwo ulegają hydrolizie do soli bizmutylowych.

Bizmutowodór (bizmutyna), , jest nietrwałym, trującym gazem (temp. wrz. ok. ) o właściwościach redukujących. Bizmut(III) tworzy też bezpośrednie połączenia z metalami, bizmutki typu , np. bizmutek sodu  i bizmutek magnezu .

Znanych jest wiele związków kompleksowych bizmutu, np. zawierających anion , , , ,  i in. Z ligandami kleszczowymi tworzy chelaty, np. . Halogenki bizmutu są kwasami Lewisa i z donorami elektronów tworzą kompleksy typu Et2O→BiCl3.

Na stopniu utlenienia V bizmut wykazuje właściwości kwasowe i tworzy nietrwałe sole – bizmutany typu  o silnych właściwościach utleniających (np. bizmutan potasowy, ).

 Związki bizmutoorganiczne
Podobnie jak pozostałe pierwiastki grupy 15, bizmut(III) tworzy połączenia z resztami organicznymi typu  oraz  (R – reszta organiczna, Z – anion nieorganiczny), np. , ,  lub .

Izotopy 
Bizmut ma 35 izotopów z przedziału mas 184–218. Żaden z nich nie jest trwały. W 2003 roku we francuskim Institut d’Astrophysique Spatiale w Orsay wyznaczono półokres rozpadu najtrwalszego izotopu bizmutu  na ok. 1,9 lat (tj. ponad miliard razy więcej niż szacowany wiek Wszechświata), wcześniej szacowanego na 1018 lat. Ta śladowa radioaktywność nie stanowi zagrożenia biologicznego, ma jednak znaczenie naukowe, gdyż potwierdziła wcześniejsze obliczenia teoretyczne wskazujące na niestabilność wszystkich izotopów bizmutu. W naturalnym bizmucie występują też śladowe ilości radioizotopów, np.  (ok. 50 ppm składu izotopowego).

Bizmut-210 
Emituje promieniowanie beta o energii 1,162 MeV, przekształcając się w . Często występuje w równowadze promieniotwórczej ze swoim prekursorem, . Jest wysoce radiotoksyczny. Narząd krytyczny stanowią nerki, a dopuszczalne skażenie zostało ustalone na 1,5 kBq.

Zastosowanie 
Bizmut jest znany od XV wieku. Głównymi producentami są Chiny, Wietnam i Meksyk. W XXI w. jego cena wzrosła od ok. 6 $/kg w 2000 r. do ok. 30 $/kg w 2007 r.

 Dodatek do stopów niskotopliwych (np. stop Wooda), w Niemczech także do produkcji stopów, z których odlewano czcionki drukarskie.
 Niektóre jego kompleksy karbonylkowe znalazły zastosowanie jako katalizatory metatezy węglowodorów.
 Ochra bizmutowa  o barwie różowo-brązowej jest czasami stosowana jako barwnik w przemyśle kosmetycznym.
 Wykorzystuje się go do produkcji tworzyw sztucznych, farb. Tlenek bizmutu jest stosowany jako żółty pigment.
 Stosuje się (np. w postaci zawiesiny) jako środek kontrastowy przy wykonywaniu zdjęć rentgenowskich (np. chlorek bizmutylu).
 Związki bizmutu wykazują właściwości antybakteryjne i są lub były stosowane jako leki (np. chlorek bizmutylu, zasadowy azotan bizmutawy, zasadowy węglan bizmutawy, zasadowy salicylan bizmutawy, koloidalny cytrynian bizmutawy), jodek bizmutawo-chininowy lub środki antyseptyczne (np. dermatol, kseroform).
 Katalizator w procesie polimeryzacji.
 Włókno w bezpiecznikach elektrycznych.
 Zastępuje ołów w procesach przemysłowych.

Znaczenie 
Znaczenie biologiczne – brak lub nieznane. Występuje w kościach i krwi (ok. 0,2 ppm). Jego sole i tlenki są nietoksyczne, mimo że jest metalem ciężkim. Sole bizmutu stosowane są w leczeniu wrzodów żołądka spowodowanych zakażeniem Helicobacter pylori. Niewiele wiadomo o toksyczności bizmutu. Nie wykazano upośledzenia i odstępstw od normy w rozwoju szczurów, którym przez 28 dni podawano bizmut w dawkach 0, 40, 200, 1000 mg na kg masy ciała, dla obu płci; ustalono, iż LD50 > 2000 mg/kg masy ciała (vide: dawka śmiertelna).

Uwagi

Przypisy

Bibliografia 
 
 
 
 

Pierwiastki radioaktywne