鉍

鉍和BiO33-。Li3BiO3中的負離子Bi8O2424-是立方形的八聚體陰離子，而Na3BiO3中的負離子則是四聚體。深紅色的鉍(V)氧化物Bi2O5不穩定，加熱時會釋放出O2。NaBiO3是一種強氧化劑。硫化鉍(III)Bi2S3存在於天然的鉍礦石中。它由熔融的鉍和硫結合產生而來。在化學計量上，氯氧化鉍。氫化鉍(III)和鉍化物.與較輕的氮族元素氮、磷和砷不同，但與銻相似，鉍不能形成穩定的氫化物。氫化鉍 (BiH3)是在室溫下自發分解的吸熱化合物。它僅在-60°C以下穩定。鉍化物是鉍與其他金屬之間的金屬間化合物。在2014年，研究人員發現，鉍鈉可以以一種稱為“三維拓撲狄拉克半金屬”(3DTDS)的形式存在，該物質散裝具有3D狄拉克費米子。它是石墨烯的天然三維對應物，具有相似的電子移動率和漂移速度。石墨烯和拓撲絕緣體(例如3DTDS中的絕緣體)都是晶體材料，它們在內部是與電絕緣的, 但在表面上是可以導電的，從而可使用在電晶體和其他電子裝置上。儘管鉍鈉(Na3Bi)太不穩定,以至於無法在沒有包裝的裝置中使用, 但它仍可以展示出3DTDS系統的潛在應用，且在半導體和自旋電子學的應用中, 它與平面石墨烯相比, 具有明顯的效率和製造優勢。鹵化物.低氧化態的鉍鹵化物已被證明具有不同尋常的結構。最初被認為是氯化鉍(I)，結果是由Bi陽離子和BiCl、BiCl陰離子組合成的複合化合物。Bi陽離子具有扭曲的三鍵三角柱狀分子幾何形狀, 也存在於Bi10Hf3Cl18之中，Bi10Hf3Cl18是透過將四氯化鉿和氯化鉍與元素鉍的混合物還原而製成的，具有[Bi+]、[Bi95+]、[HfCl62-]3的結構。:50其他多原子鉍陽離子也已經被知悉，例如：在Bi8(AlCl4)2中被發現的Bi。 鉍也能形成具有與“BiCl”相同結構的低價溴化物。另外，還有一個真正的單一碘化物BiI，它包含Bi4I4單元鏈。BiI可加熱分解為BiI3和元素鉍。此外，也存在有相同結構的一溴化物。在氧化態為+3時，鉍與所有的鹵素都會形成三鹵化物。這些鹵素除了BiF3之外，都會被水水解。氯化鉍與氯化氫在乙醚溶液中會反應生成酸HBiCl4。鉍很少出現+5的氧化態。其中一種這樣的化合物便是BiF5，一種強效的氧化劑和氟化劑。它也是強氟化物的受體，會與四氟化氙反應形成XeF3+陽離子：BiF5 + XeF4 → XeF3+BiF6-含水化合物.在水溶液中，Bi離子在強酸的條件下會被溶劑化，形成水離子Bi(H2O)83+。 在pH&gt; 0的條件下，則會存在多核物質，其中最重要的是八面體複合物[Bi6O4(OH)4]。產地和生產.在地殼中，鉍的含量大約是金的兩倍。鉍最重要的是礦石是砷鉍礦和輝鉍礦。天然鉍礦的產地主要來自澳洲、玻利維亞和中國。根據美國地質調查局的研究，2016年全球的鉍採礦產量為10,200公噸，主要產自中國的副產品。精煉廠生產的全球鉍產量的統計資料是較為完整與可靠的。鉍存在於粗鉛錠中。價格.鉍金屬全球產量和年平均價格除了1970年代的飆升之外，在20世紀的大部分時間裡，純鉍金屬的價格一直相對地穩定。鉍一直以來主要是作為提煉鉛的副產品而生產的，因此價格通常反映出生產、需求和回收成本之間的平衡。在第二次世界大戰之前，對鉍的需求很小，而且主要是用在醫藥上，鉍化合物被用來治療消化系統的疾病、性傳播疾病和燒傷等。少數鉍金屬則是用在消防噴水系統和保險絲的易熔合金。在第二次世界大戰期間，鉍被認為是一種戰略性材料，用於焊料、易熔合金、藥物和原子研究。為了穩定市場，生產商在戰爭期間將價格定為每磅1.25美元。1970年代初期，由於作為鋁、鐵和鋼的冶金新增劑，鉍的需求量逐漸增加，因此價格迅速上漲。隨後由於全球產量增加、消耗量穩定，以及1980年、1981年至1982年的經濟衰退，其價格下降。到了1984年，隨著全球消費量的增加，價格又開始攀升，特別是在美國和日本。在1990年代初期，開始對鉍進行評估研究，因為鉍可以作為鉛的無毒替代品，例如可用於：陶瓷釉料、魚墜、食品加工裝置、管線應用的車床加工黃銅、潤滑油脂和水禽狩獵。儘管得到了美國聯邦政府的鉛替代政策支援，在1990年代中期，在這些領域中鉍的使用率依然增長緩慢，直到2005年左右，增長有所加劇，導致價格迅速且持續地上漲。回收.大多數鉍是作為提取其他金屬的副產品而生產的，包括鉛，鎢和銅的冶煉，該材料的可持續性取決於廢料回收業的投入。曾有人認為，鉍可以從電子裝置的焊接接頭中完整的回收，可是隨著最近電子裝置中焊料應用的效率增加，因此焊料的用量明顯減少，故而難以回收。要從含銀焊料中回收銀仍具有經濟效益，但回收鉍的經濟效益則少了許多。因此，未來可行的回收方式，主要是回收鉍含量較大的催化劑，例如磷鉬酸鉍、用於鍍鋅的鉍，以及作為快削加工的冶金新增劑。鉍最廣泛使用的用途包括胃藥和含鉍子彈，但從這些用途回收鉍是不切實際的。應用.目前在鉍的產量中，其化合物態就佔了一半。鉍在商業上的應用不多，且需要使用的量通常相對於其他原材料較少。在美國，2016年消耗了733噸鉍，其中70%用於化學品，11％用於鉍合金。一些製造商使用鉍作為閥門等飲用水系統裝置的替代品，以滿足美國的“無鉛”要求。這是一個相當廣泛的應用，因為它涵蓋了所有住宅和商業建築。在1990年代初期，研究人員開始評估將鉍作為鉛的無毒替代品的可行性。藥理學.鉍是一些藥物的成分，但其中部分藥物的用量逐漸下降。化妝品和顏料.氯氧化鉍有時用於化妝品中，作為眼影，髮膠和指甲油中的顏料。這種化合物是一種礦物質雙晶石，並且以晶體形式包含原子層，其以光為基礎折射光，產生類似於珍珠母珍珠層的虹彩外觀。它曾在古埃及等其他地方作為化妝品。鉍白(又稱西班牙白)，是一種白色顏料，它包括氧氯化鉍或硝酸氧鉍。釩酸鉍是一種具有光穩定性的非反應性塗料，通常作為毒性較強的硫化鎘黃和橙黃色顏料的替代品。這使得它常用在檸檬黃色顏料，而且和原本的含鎘顏料在視覺上無法區分。金屬和合金.鉍和鐵等金屬可製造合金，用於自動噴水滅火系統。它也被用來製造青銅時代使用的鉍青銅。鉛的代替品.鉍在重金屬中毒性比較低，隨著人們越來越重視鉛的毒性，鉍合金然而，鉍由於缺乏可塑性而不適合用作為狩獵子彈。鉍是一種高原子量的緻密元素，浸漬鉍的乳膠護罩用於阻擋醫學檢查中的X射線，一般認為它是無毒的。危害性物質限制指令減少了鉛的使用，並擴大鉍在電子產品中作為低熔點焊料的成分，作為傳統錫鉛焊料的替代品。它的低毒性使它可作為食品加工裝置和銅水管的焊料，而在歐盟，它也被應用於汽車工業。鉍已被評估為用於的易切削黃銅中的鉛的替代品，雖然它和含鉛鋼的效能不同。其他金屬用途和特殊合金.大部分的鉍合金熔點很低，可用於特殊用途如焊料。火災探測和撲滅系統中的許多自動灑水器、熔斷器和安全裝置常見到易熔的In19.1-Cd5.3-Pb22.6-Sn8.3-Bi44.7合金，熔點為47°C(117°F)。這是一個方便的溫度，因為在正常的生活條件下不太可能超過該溫度。會在70°C熔化的Bi-Cd-Pb-Sn合金，可用於汽車和航空工業。在薄壁金屬零件變形之前，先填充熔融液或覆蓋一層薄薄的合金以減少斷裂的機會，然後將零件浸入沸水中以除去合金。因為鉍在凝固的時候會異常膨脹，所以適合用於某些地方，例如印刷鑄件。鉍用於製造易切削鋼和，以實現精密加工效能。因為鉛的凝固收縮和鉍的膨脹幅度差不多，因此鉛和鉍的含量通常一樣。含相同比例的鉍鉛合金在熔化、凝固時變化不明顯。這樣的合金可用於高精度鑄造中，例如在牙科領域可以建立模型和模型。鉍還用作鍛鑄鐵的合金劑和熱電偶材料。鉍還會用在鋁矽合金中，用來改善矽的型態。一些鉍合金結合使用。因為它們很容易潤濕，從而可以與其他零件接合。在銫中新增鉍可以提高銫陰極的產率。鉍粉和錳粉在300°C的溫度下燒結會產生永久磁鐵和磁致伸縮材料，可於10–100 kHz範圍內的超聲波發生器和接收器以及磁儲存裝置中工作。毒理學與生態毒理學.鉍沉著症是一種因長期接觸鉍而引起的罕見皮膚病。科學出，與其他重金屬相比，鉍化合物對人體的毒性較小，可能是因為鉍鹽在水中的溶解度相對較低、造成其中的鉍離子較難以被人體吸收所致。研究指出，鉍滯留於全身的生物半衰期為5天，但它會在接受鉍藥物治療的人的腎臟中積存多年。鉍可能會引發中毒，在近年來越來越普遍。與鉛中毒一樣，鉍中毒會導致在牙齦上形成黑色沉澱物，稱為鉍線。鉍中毒或許可用二巰基丙醇治療，其療效目前尚不明確。鉍對環境的影響尚不清楚，它可能比其他的重金屬更不容易產生生物積累，而這是一個目前正在積極研究的領域。生物修復.硬柄小皮傘可以用來修復被鉍汙染的土壤。