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Wismut

83 führen Wismut Polonium
Sb

Mit einer

Ups
Periodensystem - Erweitertes Periodensystem
Allgemein
Name , Symbol, Zahl Wismut, Bi, 83
Chemische Reihe schlechte Metalle
Gruppe, Periode, Block 15, 6, p
Aussehen glänzendes rötliches Weiß
Atommasse 208,98040 (1) g/mol
Elektronenkonfiguration [ Auto ]4f 14 5d 10 6s zwei 18 Uhr 3
Elektronen pro Schale 2, 8, 18, 32, 18, 5
Physikalische Eigenschaften
Phase fest
Dichte (nahe RT) 9,78 g·cm −3
Flüssigkeitsdichte bei m.p. 10,05 g·cm −3
Schmelzpunkt 544,7 K
(271,5 °C, 520,7 °F)
Siedepunkt 1837K
(1564 ° C, 2847 ° F)
Schmelzwärme 11,30 kJ·mol −1
Verdampfungswärme 151 kJ·mol −1
Wärmekapazität (25 °C) 25,52 J·mol −1 ·K −1
P / Brunnen 1 10 100 1 k 10 k 100 k
bei T /K 941 1041 1165 1325 1538 1835
Atomare Eigenschaften
Kristallstruktur rhomboedrisch
Oxidationszustände 3 , 5
(leicht saures Oxid)
Elektronegativität 2,02 (Pauling-Skala)
Ionisationsenergien
( mehr)
1.: 703 kJ·mol −1
2.: 1610 kJ·mol −1
3.: 2466 kJ mol −1
Atomradius 160 Uhr
Atomradius (berechnet) 143 Uhr
Kovalenter Radius 146 Uhr
Sonstig
Magnetische Bestellung diamagnetisch
Elektrischer widerstand (20 °C) 1,29 µΩ·m
Wärmeleitfähigkeit (300 K) 7,97 W·m −1 ·K −1
Wärmeausdehnung (25°C) 13,4 μm·m −1 ·K −1
Schallgeschwindigkeit (dünner Stab) (20 °C) 1790 m/s
Elastizitätsmodul 32 GPa
Schermodul 12 GPa
Bulk-Modul 31 GPa
QUERKONTRAKTIONSZAHL 0,33
Mohs-Härte 2.25
Brinellhärte 94,2 MPa
CAS-Registrierungsnummer 7440-69-9
Ausgewählte Isotope
iso DAS Halbwertszeit DM VON DP
207 Mit einer seine 31.55 und e, b + 2.399 207 Pb
208 Mit einer seine 3.368.000 und e, b + 2.880 208 Pb
209 Mit einer 100% (19 ± 2) ×10 18 Y a 205 Tl
Verweise

Wismut (EINSCHLAG: [ˈbɪzməθ] ) ist ein Chemisches Element in dem Periodensystem das hat das Symbol Mit einer und Ordnungszahl 83. Dieses schwere, spröde, weiße, kristalline, dreiwertige, arme Metall hat einen rosa Farbton und ähnelt chemisch Arsen und Antimon . Von allen Metallen ist es das natürlichste und einzige diamagnetisch Merkur hat eine geringere Wärmeleitfähigkeit. Führen -freie Wismutverbindungen werden in der Kosmetik und in medizinischen Verfahren verwendet.

Bemerkenswerte Eigenschaften

Es ist ein sprödes Metall mit einem rosa Farbton, der oft in seiner ursprünglichen Form mit einem schillernden Oxidanlauf auftritt, der viele brechende Farben von gelb bis blau zeigt. Unter den Schwermetallen ist Wismut insofern ungewöhnlich, als seine Toxizität viel geringer ist als die seiner Nachbarn im Periodensystem wie z führen , Thalium und Antimon . Kein anderes Metall ist von Natur aus diamagnetischer (im Gegensatz zu superdiamagnetischem) als Wismut, und es hat ein High elektrischer Wiederstand . Es hat von allen Metallen die zweitniedrigste Wärmeleitfähigkeit und den höchsten Hall-Effekt. Wenn es in ausreichend dünnen Schichten auf einem Substrat abgeschieden wird, ist Wismut ein Halbleiter , eher als ein schlechtes Metall . Beim Verbrennen mit Sauerstoff , Wismut brennt mit blauer Flamme und sein Oxid bildet gelbe Dämpfe. Wismut dehnt sich beim Gefrieren aus und war lange Zeit ein wichtiger Bestandteil von niedrigschmelzenden Satzlegierungen, die expandieren mussten, um Druckformen zu füllen.



Während Wismut traditionell als das Element mit dem schwersten stabilen Isotop angesehen wurde, galt es lange Zeit aus theoretischen Gründen als instabil. Dies wurde erst 2003 nachgewiesen, als Forscher des Institut d'Astrophysique Spatiale in Orsay, Frankreich , maß die Alpha-Emissionshalbwertszeit von 209 Bi muss 19 x 10 sein 18 Jahre, was bedeutet, dass Wismut sehr leicht radioaktiv ist und eine Halbwertszeit hat, die mehr als eine Milliarde Mal länger ist als das derzeit geschätzte Alter des Universums. Aufgrund seiner außergewöhnlich langen Halbwertszeit kann Wismut für fast alle Anwendungen so behandelt werden, als wäre es stabil und nicht radioaktiv. Die Radioaktivität ist jedoch von akademischem Interesse, da Wismut eines der wenigen Elemente ist, dessen Radioaktivität vermutet und tatsächlich theoretisch vorhergesagt wurde, bevor sie im Labor nachgewiesen wurde.

Kristalle

Obwohl in der Natur praktisch unsichtbar, kann sich hochreines Wismut zu unverwechselbaren Trichterkristallen formen. Diese farbenfrohen Laborkreationen werden normalerweise an Bastler verkauft.

Geschichte

Wismut (neues Latein stumm aus Deutsch Wismuth , vielleicht von weiße Masse , „weiße Masse“) wurde schon früh mit verwechselt glauben und führen aufgrund seiner Ähnlichkeit mit diesen Elementen. Basilius Valentinus beschrieb 1450 einige seiner Verwendungen. Claude François Geoffroy zeigte 1753, dass sich dieses Metall von Blei unterscheidet.

Künstliches Wismut wurde üblicherweise anstelle des eigentlichen Minerals verwendet. Es wurde hergestellt, indem Zinn in dünne Platten gehämmert und mit einer Mischung aus weißem Weinstein, Salpeter und zementiert wurde Arsen , in einem Tiegel über offenem Feuer geschichtet.

Auftreten

In der Erdkruste kommt Wismut etwa doppelt so häufig vor wie Gold. Es ist in der Regel nicht wirtschaftlich, es als Primärprodukt abzubauen. Vielmehr entsteht es meist als Nebenprodukt bei der Verarbeitung anderer Metallerze, insbesondere von Blei, aber auch Wolfram oder anderen Metalllegierungen.

Die wichtigsten Bismuterze sind Bismuthinit und Bismit. Das Volksrepublik China ist der weltweit größte Produzent von Wismut, gefolgt von Mexiko und Peru . Kanada , Bolivien , und Kasachstan sind kleinere Wismutproduzenten.

Der Durchschnittspreis für Wismut im Jahr 2000 war US$ 7,70 pro Kilogramm. Es ist relativ billig, da es wie Blei (aber in viel geringerem Maße) radiogen ist und aus dem natürlichen Zerfall von gebildet wird Uran und Thorium (genauer gesagt durch Neptun -237 bzw Uran -233).

Anwendungen

Wismutoxychlorid wird manchmal in Kosmetika verwendet. Auch Wismutsubnitrat und Wismutsubcarbonat werden in der Medizin verwendet. Bismutsubsalicylat (Pepto-Bismol®) wird als Antidiarrhoikum und zur Behandlung einiger anderer Magen-Darm-Erkrankungen verwendet.

Einige andere aktuelle Verwendungen sind:

  • Stark dauerhaft Magnete kann aus der Legierung Bismanol (Bi Mn ).
  • Viele Wismutlegierungen haben niedrige Schmelzpunkte und werden häufig für Sicherheitsvorrichtungen für Brandmelde- und -unterdrückungssysteme verwendet.
  • Wismut wird als Legierungsmittel bei der Herstellung von Temperguss verwendet.
  • Wismut findet Verwendung als Katalysator zur Herstellung von Acrylfasern.
  • Ein Träger für IN -235- oder U-233-Brennstoff in Kernreaktoren.
  • Wismut wurde auch in Loten verwendet. Die Tatsache, dass Wismut und viele seiner Legierungen sich beim Erstarren leicht ausdehnen, machen sie für diesen Zweck ideal.
  • Wismutsubnitrat ist ein Bestandteil von Glasuren, der einen schillernden Glanz erzeugt.
  • Wismuttellurid ist ein ausgezeichnetes thermoelektrisches Material; es ist weit verbreitet.
  • Als Ersatztreibstoff z Xenon in Hall-Effekt-Triebwerken.

In den frühen 1990er Jahren begann die Forschung, Wismut als ungiftigen Ersatz für Blei in verschiedenen Anwendungen zu bewerten:

  • Wie oben erwähnt, wurde Wismut in Loten verwendet; Seine geringe Toxizität ist besonders wichtig für Lötmittel, die in Lebensmittelverarbeitungsanlagen verwendet werden.
  • Als Pigment in der Ölfarbe des Künstlers
  • Als Bestandteil von Keramikglasuren
  • Als Bestandteil von Automatenmessingen für Sanitäranwendungen
  • Als Zutat in Automatenstählen für Präzisionsbearbeitungseigenschaften
  • Als Katalysator zur Herstellung von Acrylfasern
  • In niedrigschmelzenden Legierungen, die in Brandmelde- und Löschsystemen verwendet werden
  • Als Bestandteil von Schmierfetten
  • Als dichtes Material z Angeln Senker.
  • B. das Oxid, Karbonit oder Nitrit in knisternden Mikrosternen (Dracheneiern) in der Pyrotechnik.
  • 1997 wurde ein Antikörperkonjugat mit Bi-213, das eine Halbwertszeit von 45 Minuten hat und unter der Emission eines Alpha-Teilchens zerfällt, zur Behandlung von Patienten mit Leukämie verwendet.
  • Als Ersatz für Blei in Schrot und Kugeln. Das Vereinigtes Königreich , USA und viele andere Länder verbieten jetzt die Verwendung von Bleischrot für die Jagd auf Feuchtgebietsvögel, da andere Lebewesen in den Feuchtgebieten durch die Aufnahme von Bleischrot anfällig für Bleivergiftungen sind. Bismut-Zinn-Legierungsschrot ist eine Alternative, die eine ähnliche ballistische Leistung wie Blei bietet (eine andere weniger teure, aber auch leistungsschwächere Alternative ist Stahlschrot, obwohl einige es wegen des höheren Schadens bevorzugen).

    Kugeln mit Wismutkern tauchen auch allmählich für den Einsatz in Innenschießständen auf, wo Bleipartikel aus der Kugel, die auf die Rücklaufsperre auftreffen, ein Problem darstellen können. Aufgrund der kristallinen Natur von Wismut zersplittern die Wismutkugeln beim Aufprall in ein ungiftiges Pulver, was die Rückgewinnung und das Recycling erleichtert. Der Mangel an Verformbarkeit macht Wismut jedoch ungeeignet für die Verwendung beim Expandieren von Jagdgeschossen.

  • FN Herstal verwendet Wismut in den Projektilen für seine weniger tödliche Bereitschaftskanone FN 303.