Bismuto

La dimensione è un fattore decisivo che influenza il prezzo di bismuto. Il prezzo di un cristallo da 100 g bismuto è solitamente di $ 15-$ 30 al pezzo.

Bismuto presenta una scarsa durezza, il che significa che può facilmente rompersi, scheggiarsi o creparsi sotto gli urti quotidiani a causa del suo sfaldamento e della struttura interna fragile.

La sensibilità di bismuto all'ossidazione in acqua, alla deformazione sotto calore e alle reazioni negative con sostanze chimiche aggressive lo rendono delicato per l'uso quotidiano.

Bismuth è un metallo fragile con una tonalità bianca, rosa-argento, spesso con un ossido iridescente che mostra molti colori dal giallo al blu. La struttura a spirale a gradini dei cristalli di bismuto è il risultato di un tasso di crescita più elevato attorno ai bordi esterni rispetto ai bordi interni. Le variazioni di spessore dello strato di ossido che si forma sulla superficie del cristallo fanno sì che diverse lunghezze d'onda della luce interferiscano sulla riflessione, mostrando così un arcobaleno di colori. Quando brucia in ossigeno, il bismuto brucia con una fiamma blu e il suo ossido forma fumi gialli. La sua tossicità è molto inferiore a quella dei suoi vicini nella tavola periodica, come piombo, antimonio e polonio. Nessun altro metallo è stato verificato per essere più naturalmente diamagnetico del bismuto. (Il superdiamagnetismo è un fenomeno fisico diverso.) Di qualsiasi metallo, ha uno dei valori più bassi di conducibilità termica (dopo il manganese, e forse il nettunio e il plutonio) e il coefficiente di Hall più alto. Ha un'elevata resistività elettrica. Quando depositato in strati sufficientemente sottili su un substrato, il bismuto è un semiconduttore, nonostante sia un metallo di post-transizione. Il bismuto elementare è più denso nella fase liquida rispetto al solido, una caratteristica che condivide con germanio, silicio, gallio e acqua. Il bismuto si espande del 3,32% alla solidificazione; pertanto, è stato a lungo un componente di leghe di composizione a basso punto di fusione, dove ha compensato la contrazione degli altri componenti di lega per formare leghe eutettiche bismuto-piombo quasi isostatiche. Sebbene praticamente invisibile in natura, il bismuto di elevata purezza può formare cristalli colorati e distintivi della tramoggia. È relativamente non tossico e ha un basso punto di fusione appena superiore a 271 ° C, quindi i cristalli possono essere coltivati utilizzando una stufa domestica, sebbene i cristalli risultanti tenderanno ad essere di qualità inferiore rispetto ai cristalli coltivati in laboratorio. In condizioni ambientali, il bismuto condivide la stessa struttura stratificata delle forme metalliche di arsenico e antimonio, cristallizzando nel reticolo romboedrico (simbolo di Pearson hR6, gruppo spaziale R3m n. 166) del sistema cristallino trigonale. Quando viene compressa a temperatura ambiente, questa struttura Bi-I cambia prima al Bi-II monoclino a 2,55 GPa, poi al Bi-III tetragonale a 2,7 GPa e infine al Bi-V cubico centrato sul corpo a 7,7 GPa. Le transizioni corrispondenti possono essere monitorate tramite cambiamenti nella conduttività elettrica; sono piuttosto riproducibili e bruschi e vengono quindi utilizzati per la taratura di apparecchiature ad alta pressione.

Nella crosta terrestre, il bismuto è circa il doppio dell'oro. I minerali più importanti di bismuto sono la bismutinite e la bismite. Il bismuto nativo è conosciuto in Australia, Bolivia e Cina. La differenza tra produzione mineraria e raffinazione riflette lo status del bismuto come sottoprodotto dell'estrazione di altri metalli come piombo, rame, stagno, molibdeno e tungsteno. La produzione mondiale di bismuto dalle raffinerie è una statistica più completa e affidabile. Il bismuto viaggia in lingotti di piombo grezzo (che può contenere fino al 10% di bismuto) attraverso diverse fasi di raffinazione, fino a quando non viene rimosso dal processo Kroll-Betterton che separa le impurità come scorie o dal processo elettrolitico Betts. Il bismuto si comporterà in modo simile con un altro dei suoi metalli principali, il rame. Il bismuto grezzo di entrambi i processi contiene ancora notevoli quantità di altri metalli, in primo luogo il piombo. Facendo reagire la miscela fusa con il cloro gassoso, i metalli vengono convertiti nei loro cloruri mentre il bismuto rimane invariato. Le impurità possono anche essere rimosse con vari altri metodi, ad esempio con flussi e trattamenti che producono bismuto metallico di elevata purezza (oltre il 99% di Bi).

Bismuth composti del Bismuth rappresentano circa la metà della produzione di bismuto. Sono usati in cosmetici, pigmenti e alcuni prodotti farmaceutici, in particolare il subsalicilato di bismuto, usato per trattare la diarrea. L'insolita propensione del bismuto ad espandersi man mano che si solidifica è responsabile di alcuni dei suoi usi, come nella fusione del tipo di stampa. Il bismuto ha una tossicità insolitamente bassa per un metallo pesante. Poiché la tossicità del piombo è diventata più evidente negli ultimi anni, c'è un crescente uso di leghe di bismuto (attualmente circa un terzo della produzione di bismuto) in sostituzione del piombo.

Il bismuto metallico è noto fin dai tempi antichi, sebbene spesso fosse confuso con il piombo e lo stagno, che condividono alcune proprietà fisiche. L'etimologia è incerta, ma potrebbe derivare dalle parole tedesche weiße Masse o Wismuth ("massa bianca"), tradotte a metà del XVI secolo in latino bisemutum o bisemutium. Il nome bismuto risale intorno al 1660 e ha una etimologia incerta. È uno dei primi 10 metalli ad essere stati scoperti. Il bismuto appare negli anni 1660, dal tedesco obsoleto Bismuth, Wismut, Wissmuth (inizio del XVI secolo); forse correlato all'alto tedesco antico hwiz ("bianco"). Il latino bisemutium (dovuto a Georgius Agricola, che latinizzò molti termini minerari e tecnici tedeschi) deriva dal tedesco Wismuth, forse da weiße Masse, "massa bianca". L'elemento era confuso nei primi tempi con lo stagno e il piombo a causa della sua somiglianza con questi elementi. Poiché il bismuto è conosciuto fin dai tempi antichi, nessuna persona è accreditata per la sua scoperta. Agricola, in De Natura Fossilium (circa 1546), afferma che il bismuto è un metallo distinto in una famiglia di metalli che includono stagno e piombo. Ciò era basato sull'osservazione dei metalli e delle loro proprietà fisiche. I minatori nell'era dell'alchimia diedero anche al bismuto il nome tectum argenti, o "argento in formazione", nel senso di argento ancora in procinto di formarsi all'interno della Terra. A partire da Johann Heinrich Pott nel 1738, Carl Wilhelm Scheele e Torbern Olof Bergman, la distinzione tra piombo e bismuto diventò chiara, e Claude François Geoffroy dimostrò nel 1753 che questo metallo è distinto da piombo e stagno. Il bismuto era anche noto agli Incas e usato (insieme al rame e lo stagno usuali) in una speciale lega di bronzo per coltelli.