Bismuth

La taille est un facteur décisif affectant le prix de bismuth. Le prix d'un cristal de 100 g bismuth est généralement compris entre 15 et 30 $/pièce.

Bismuth présente une faible résistance, ce qui signifie qu'il peut facilement se casser, s'ébrécher ou se fissurer sous les impacts quotidiens en raison de son clivage et de sa structure interne fragile.

La sensibilité de bismuth à l'oxydation dans l'eau, à la déformation sous la chaleur et aux réactions négatives avec les produits chimiques agressifs le rend délicat pour un usage quotidien.

Bismuth est un métal fragile avec une teinte blanche, rose argentée, souvent avec un oxyde irisé ternissant montrant de nombreuses couleurs du jaune au bleu. La structure en spirale en escalier des cristaux de bismuth est le résultat d'un taux de croissance plus élevé autour des bords extérieurs que sur les bords intérieurs. Les variations d'épaisseur de la couche d'oxyde qui se forme à la surface du cristal provoquent des interférences de différentes longueurs d'onde de lumière lors de la réflexion, affichant ainsi un arc-en-ciel de couleurs. Lorsqu'il est brûlé dans l'oxygène, le bismuth brûle avec une flamme bleue et son oxyde forme des fumées jaunes. Sa toxicité est bien inférieure à celle de ses voisins du tableau périodique, comme le plomb, l'antimoine et le polonium. Aucun autre métal n'a été vérifié comme étant plus naturellement diamagnétique que le bismuth. (Le superdiamagnétisme est un phénomène physique différent.) De tout métal, il a l'une des valeurs de conductivité thermique les plus basses (après le manganèse, et peut-être le neptunium et le plutonium) et le coefficient de Hall le plus élevé. Il a une résistivité électrique élevée. Lorsqu'il est déposé en couches suffisamment minces sur un substrat, le bismuth est un semi-conducteur, bien qu'il soit un métal post-transition. Le bismuth élémentaire est plus dense en phase liquide que le solide, une caractéristique qu'il partage avec le germanium, le silicium, le gallium et l'eau. Le bismuth se dilate de 3,32% lors de la solidification; par conséquent, il a longtemps été un composant d'alliages de composition à bas point de fusion, où il compensait la contraction des autres composants d'alliage pour former des alliages eutectiques bismuth-plomb presque isostatiques. Bien que pratiquement invisible dans la nature, le bismuth de haute pureté peut former des cristaux de trémie colorés distinctifs. Il est relativement non toxique et a un point de fusion bas juste au-dessus de 271 ° C, de sorte que les cristaux peuvent être cultivés à l'aide d'un four domestique, bien que les cristaux résultants aient tendance à être de moins bonne qualité que les cristaux de laboratoire. Aux conditions ambiantes, le bismuth partage la même structure en couches que les formes métalliques de l'arsenic et de l'antimoine, cristallisant dans le réseau rhomboédrique (symbole de Pearson hR6, groupe spatial R3m n ° 166) du système cristallin trigonal. Lorsqu'elle est comprimée à température ambiante, cette structure Bi-I se transforme d'abord en Bi-II monoclinique à 2,55 GPa, puis en Bi-III tétragonale à 2,7 GPa, et enfin en Bi-V cubique centrée sur le corps à 7,7 GPa. Les transitions correspondantes peuvent être surveillées via des changements de conductivité électrique; ils sont assez reproductibles et brusques et sont donc utilisés pour l'étalonnage des équipements haute pression.

Dans la croûte terrestre, le bismuth est environ deux fois plus abondant que l'or. Les minerais de bismuth les plus importants sont la bismuthinite et la bismite. Le bismuth indigène est connu d'Australie, de Bolivie et de Chine. La différence entre la production minière et raffinée reflète le statut du bismuth en tant que sous-produit de l'extraction d'autres métaux tels que le plomb, le cuivre, l'étain, le molybdène et le tungstène. La production mondiale de bismuth des raffineries est une statistique plus complète et plus fiable. Le bismuth voyage dans des lingots de plomb brut (qui peuvent contenir jusqu'à 10% de bismuth) à travers plusieurs étapes de raffinage, jusqu'à ce qu'il soit éliminé par le processus Kroll-Betterton qui sépare les impuretés sous forme de laitier, ou le processus électrolytique de Betts. Le bismuth se comportera de la même manière avec un autre de ses principaux métaux, le cuivre. Le bismuth métallique brut des deux procédés contient encore des quantités considérables d'autres métaux, en premier lieu le plomb. En faisant réagir le mélange fondu avec du chlore gazeux, les métaux sont convertis en leurs chlorures tandis que le bismuth reste inchangé. Les impuretés peuvent également être éliminées par diverses autres méthodes, par exemple avec des flux et des traitements donnant du bismuth métallique de haute pureté (plus de 99% de Bi).

Bismuth composés du Bismuth représentent environ la moitié de la production de bismuth. Ils sont utilisés dans les cosmétiques, les pigments et quelques produits pharmaceutiques, notamment le sous-salicylate de bismuth, utilisés pour traiter la diarrhée. La propension inhabituelle du bismuth à se dilater au fur et à mesure qu'il se solidifie est responsable de certaines de ses utilisations, comme dans la coulée de caractères d'impression. Le bismuth a une toxicité inhabituellement faible pour un métal lourd. Au fur et à mesure que la toxicité du plomb est devenue plus apparente ces dernières années, on utilise de plus en plus d'alliages de bismuth (actuellement environ un tiers de la production de bismuth) en remplacement du plomb.

Le métal bismuth est connu depuis l'Antiquité, bien qu'il ait souvent été confondu avec le plomb et l'étain, qui partagent certaines propriétés physiques. L'étymologie est incertaine mais peut provenir des mots allemands weiße Masse ou Wismuth (« masse blanche »), traduits au milieu du XVIe siècle en néo-latin bisemutum ou bisemutium. Le nom bismuth date des années 1660 et a une étymologie incertaine. Il est l'un des 10 premiers métaux à avoir été découverts. Bismuth apparaît dans les années 1660, de l'allemand obsolète Bismuth, Wismut, Wissmuth (début du 16ème siècle); peut-être lié à l'ancien haut allemand hwiz (« blanc »). Le néo-latin bisemutium (grâce à Georgius Agricola, qui a latinisé de nombreux mots techniques et miniers allemands) provient de l'allemand Wismuth, peut-être de weiße Masse, « masse blanche ». L'élément a été confondu dans les premiers temps avec l'étain et le plomb en raison de sa ressemblance avec ces éléments. Étant donné que le bismuth est connu depuis l'Antiquité, personne ne se voit attribuer sa découverte. Agricola, dans De Natura Fossilium (c. 1546), déclare que le bismuth est un métal distinct dans une famille de métaux incluant l'étain et le plomb. Cela était basé sur l'observation des métaux et de leurs propriétés physiques. Les mineurs à l'époque de l'alchimie ont également donné au bismuth le nom de tectum argenti, ou « argent en formation », dans le sens de l'argent encore en cours de formation dans la Terre. À partir de Johann Heinrich Pott en 1738, Carl Wilhelm Scheele et Torbern Olof Bergman, la distinction entre le plomb et le bismuth est devenue claire, et Claude François Geoffroy a démontré en 1753 que ce métal est distinct du plomb et de l'étain. Le bismuth était également connu des Incas et utilisé (avec le cuivre et l'étain habituels) dans un alliage de bronze spécial pour les couteaux.