Bismuts

Bismuts ir ķīmiskais elements ar simbolu Bi un atomskaitli 83, kas periodiskajā tabulā pieder pie 15. grupas (pniktogēniem). Bismuts dabā brīvā veidā sastopams ļoti reti, to iegūst no sulfīdu un oksīdu rūdām. Bismuts ir smags metāls ar sudrabaini baltu krāsu un raksturīgu sārti violetu nokrāsu, kā arī tas ir mazāk toksisks kā svins, tāpēc bieži tiek izmantots kā videi draudzīga alternatīva. Bismutu lieto sakausējumiem, tai skaitā viegli kūstošiem sakausējumiem. Bismuta savienojumus lieto stikla glazūrām, jo bismuta oksīds labi saistās ar stiklu.

 Ķīmiskās un fizikālās īpašības 
Bismuts ir smags, sudrabaini balts metāls ar raksturīgu sārti violetu nokrāsu. Normālos apstākļos tas sastopams cietā agregātstāvoklī. Oksidējoties gaisā, tā virsma pārklājas ar plānu oksīda kārtiņu, kas var radīt krāsainu, varavīkšņveidīgu efektu.

Bismutam ir relatīvi liels blīvums — 9,78 g/cm³, tomēr tas ir vieglāks par daudziem citiem smagajiem metāliem, piemēram, svinu. Tā kušanas temperatūra ir 271,5 °C, bet viršanas temperatūra sasniedz 1564 °C.

Bismuta elektronu konfigurācija ir [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³. Tas pieder pie pniktogēnu grupas elementiem un parasti veido savienojumus ar oksidēšanas pakāpēm +3 un +5. Bismuts ir mazāk reaktīvs nekā citi grupas elementi, piemēram, slāpeklis vai fosfors, bet spēj veidot stabilus oksīdus, halogenīdus un citus savienojumus.

Bismutam piemīt vairākas unikālas īpašības, kas to atšķir no vairuma citu metālu. Tam piemīt ļoti augsts diamagnētisms, tas nozīmē, ka atgrūž ārējo magnētisko lauku. Bismuts starp metāliem ir viens no vissliktākajiem siltumvadītājiem (no tīrajiem metāliem tikai dzīvsudrabam siltumvadītspēja ir vēl mazāka). Sasalšanas laikā bismuts izplešas, līdzīgi kā ūdens, sasalstot ledū. Šī īpašība padara to noderīgu sakausējumos, kas nepieļauj saraušanos atdziestot. Salīdzinājumā ar citiem metāliem bismutam ir augsta elektriskā pretestība, kas to padara izmantojamu termoelektriskajos materiālos.

 Izotopi 
Dabiskais bismuts sastāv no viena izotopa — bismuta-209, kas tika uzskatīts par vissmagāko no dabā esošajiem stabilajiem izotopiem. 2003. gadā tika atklāts, ka šis izotops ir alfa radioaktīvs. Tomēr dabiskā bismuta radioaktivitāte ir ārkārtīgi vāja (daudz vājāka par dabisko radioaktivitātes fonu), jo tā pussabrukšanas periods ir 2,01 gadu, kas ir miljards reižu vairāk par Visuma vecumu.

 Izplatība dabā 
Bismuts dabā sastopams gan brīvā veidā, gan arī kā dažādu minerālu sastāvdaļa. Tas ir salīdzinoši rets elements un bieži tiek iegūts kā blakusprodukts svina, vara, alvas un volframa rūdu pārstrādē. Daži no galvenajiem bismuta minerāliem ir:
 Bismutīns (Bi₂S₃) – bismuta sulfīds, viens no galvenajiem rūpnieciskās ieguves minerāliem.
 Bismīts (Bi₂O₃) – bismuta oksīds, kas veidojas dabiskās oksidācijas procesos.
 Bismutoferīts – bismuta un dzelzs oksīdu savienojums.
 Kosičīns un bismutovārīts – retāki bismuta saturoši minerāli.

Lai gan bismuts ir rets, tas tiek iegūts dažādās pasaules valstīs. Tīrā veidā bismuts ir atrodams Austrālijā, Bolīvijā un Ķīnā. Rūpnieciski to visvairāk iegūst Ķīnā, Peru, Meksikā, Japānā un Kanādā. Ķīnā ir pasaules vadošais bismuta ražotājs, kas iegūst lielāko daļu no globālajām rezervēm. Vēl nozīmīgs bismuta ieguves centrs ir Peru, kur tas tiek iegūts galvenokārt kā svina un vara rūdu blakusprodukts. Meksika ir viena no vadošajām valstīm bismuta rūpnieciskajā ieguvē. Bolīvijā, Kanādā un Austrālijā ir bagātīgas bismuta saturošas rūdas, taču tā ieguve ir mazāk intensīva. Krievijā un Kazahstānā ir sastopamas bismuta atradnes, taču tā ieguve ir ierobežota.

Bismuts Zemes garozā ir salīdzinoši rets elements, tā vidējā koncentrācija tiek lēsta ap 0,0085 ppm (daļas uz miljonu). Tas ir retāks nekā sudrabs un gandrīz tikpat rets kā zelts. Bismuts galvenokārt sastopams kopā ar citiem metāliem, piemēram, svinu, alvu un volframu, un reti veido tīras rūdu iegulas. Tā retuma un īpašo fizikālo īpašību dēļ bismuts tiek uzskatīts par nozīmīgu stratēģisko metālu dažādās rūpniecības nozarēs.

 Vēsture 
Bismuts cilvēcei ir zināms jau kopš seniem laikiem, taču kā atsevišķu elementu to atzina tikai 18. gadsimtā. Tas bija viens no pirmajiem 10 metāliem, kas cilvēcei bija zināmi. Vēsturiski tas tika izmantots dažādos sakausējumos, medicīnā un alķīmijā. Alķīmiķi uzskatīja, ka no šī metāla var izgatavot sudrabu. Viduslaikos bismutu bieži izmantoja metāla sakausējumos, kā arī kosmētikā un mākslīgo pērļu ražošanā. 1753. gadā franču ķīmiķis Klods Fransuā Žeofruā (Claude François Geoffroy) bija pirmais, kurš pareizi identificēja bismutu kā atsevišķu ķīmisko elementu. Viņš pierādīja, ka bismuts nav svins, bet gan atsevišķs metāls ar unikālām īpašībām.

Ilgu laiku bismuts tika sajaukts ar svinu un alvu, jo tam ir līdzīgs blīvums un kušanas temperatūra. Viduslaiku alķīmiķi uzskatīja, ka bismuts ir “nepilnīgi attīstījies svins” vai svina paveids. Nosaukums ‘bismuts’ ir radies aptuveni 1660. gados. Tā nosaukums cēlies no vācu vārda Wismuth, kas varētu būt saistīts ar frāzi weiße Masse (‘baltā masa’), atsaucoties uz tā krāsu un izskatu. Lai gan bismuts atgādina svinu pēc ārējā izskata, tas ķīmiski un fizikāli ir atšķirīgs. Viena no galvenajām īpašībām, kas to atšķir no svina, ir tā zemais toksiskums, kas to mūsdienās padara par svina aizstājēju dažādos pielietojumos, piemēram, medicīnā un lodēšanā.

 Atsauces 

 Ārējās saites 

Kategorija:Ķīmiskie elementi
Kategorija:Metāli