Вісмут (лат. Bismuthum), Bi, хімічний елемент V групи періодичної системи Менделєєва; атомний номер 83, атомна маса 208,980; сріблисто-сірий метал з рожевим відтінком. Природне Ст складається з одного стабільного ізотопу 209 Bi.
Ст було відоме в 15—16 вв.(століття), але довгий час його вважали різновидом олова, свинцю або сурми. За самостійний метал Ст було визнане в середині 18 ст Французький хімік А. Лавуазье включив його в список простих тіл. Походження назви «В.» не встановлено.
Вміст Ст в земній корі 2·10 -5 % по масі. Ст зустрічається в природі у вигляді багаточисельних мінералів, з яких найголовніші, — вісмутовий блиск Вi 2 S 3 , вісмут самородний Bi, бісміт Bi 2 O 3 і ін. (див. Вісмутові руди ). У більшій кількості, але в малих концентраціях Ст зустрічається як ізоморфна домішка в свинцево-цинкових, мідних, молібденово-кобальтових і вольфрамових для олова рудах. Близько 90% світового вжитку покривається попутним видобутком Ст при переробці поліметаллічеських руд.
Фізичні і хімічні властивості. Ст має ромбоедричні грати з періодом а = 4,7457 А° і кутом α=57°14 '' 13 '''' . Щільність 9,80 г/см 3 ; t пл 271,3°С; t кіп 1560 °С. Питома теплоємність (20 °С) 123,5 дж/кг ·К (0,0294 кал/г ·С); термічний коефіцієнт лінійного розширення при кімнатній температурі 13,3·10 -6 ; питома теплопровідність (20°С) 8,37 вт/(м-код ·К) [0,020 кал /( см · сік ·°С)]; питомий електричний опір (20° З) 106,8·10 -8 ом · м-код (106,8·10 -6 ом · см ). Ст — самий діамагнітний метал. Питома магнітна сприйнятливість рівна —1,35·10 -6 . Під впливом магнітного поля електроопір Ст збільшується більшою мірою, чим в інших металів, що використовується для виміру індукції сильних магнітних полів (див. Вісмутова спіраль ). Перетин захвату теплових нейтронів в Ст мало (34·10 -31 м-код 2 або 0,034 барна). При кімнатній температурі Ст крихке, легко розколюється по плоскості спайності, у фарфоровій ступці розтирається в порошок. При температурі 120—150°С кувань; гарячим пресуванням (при 240—250° З) з нього можна виготовити дріт діаметром до 0,1 мм а також пластинки товщиною 0,2—0,3 мм . Твердість по Брінеллю 93 Мн/м-коду 2 (9,3 кгс/мм 2 ), по Моосу 2,5. При плавленні Ст зменшується в об'ємі на 3,27%.
Ст в сухому повітрі стійке, у вологому спостерігається його поверхневе окислення. При нагріванні вище 1000°С згорає голубуватим полум'ям з утворенням окислу Bi 2 O 3 . У ряді напруги Ст стоїть між воднем і міддю, тому в розбавленою сарною і соляною кислотах не розчиняється; розчинення в концентрованих сірчаній і азотній кислотах йде з виділенням So 2 і відповідних оксидів азоту.
Ст проявляє валентність 2, 3 і 5. З'єднання Ст нижчих валентностей мають основний характер, вищих — кислотний. З кисневих з'єднань Ст найбільше значення має триокис Вi 2 O 3 , при нагріванні що міняє свій жовтий колір на червоно-коричневий. Вi 2 O 3 застосовують для здобуття вісмутових солей. У розбавлених розчинах вісмутові солі гидролізуются. Хлорид Bicl 3 гидролізуєтся з випаданням хлороокису Biocl, нітрат Bi (No 3 ) 3 — з випаданням основній солі Biono 3 ·BiOOH. Здатність солей Ст гидролізоваться використовується для його очищення. З'єднання 5-валентного Ст виходять насилу; вони є сильними окислювачами. Соль КВiО 3 (відповідна ангідриду Bi 2 O 5 ) утворюється у вигляді буро-червоного осаду на платиновому аноді при електролізі киплячого розчину суміші KOH, Kcl і суспензії Вi 2 O 3 . Ст легко з'єднується з галогенами і сіркою. При дії кислот на сплав Ст з магнієм утворюється вісмутин (вісмутовий водень) Вih 3 ; на відміну від арсину Ash 3 , вісмутин — з'єднання нестійке в е р б чистому вигляді (без надлишку водню) не отримано. З деякими металами (свинцем, кадмієм, оловом) Ст утворює легкоплавкі евтектики; з натрієм, калієм, магнієм і кальцієм — інтерметалеві з'єднання з температурою плавлення, температури плавлення вихідних компонентів, що значно перевищує. З розплавами алюмінію, хрому і заліза Ст не взаємодіє.
Здобуття і вживання. Основна кількість Ст добувається попутно при вогневому рафінуванні чорнового свинцю (веркблея). Пірометалургічний спосіб заснований на здатності Ст утворювати тугоплавкі інтерметалеві з'єднання, Na, Mg і Ca. У розплавлений свинець додають вказані метали і тверді з'єднання, що утворилися, їх с В. (дросси) відокремлюють від розплаву. Значну кількість Ст витягують з шламів електролітичного рафінування свинцю в кремнефтористоводневому розчині, а також з пилу і шламів мідного виробництва. Ст дросси і шлами, що містять, сплавляють під лужними шлаками. Отриманий чорновий метал містить домішки As, Sb, Cu, Pb, Zn, Se, Te, Ag і деяких інших елементів. Виплавка Ст з власних руд виробляється у невеликому масштабі. Сульфідні руди переробляють осадітельной плавкою із залізним скрапом. З окислених руд Ст відновлюють вугіллям під шаром легкоплавкого флюсу.
Для грубого очищення чорнового Ст застосовуються залежно від складу домішок різні методи: зейгерування, окислювальне рафінування під лужними флюсами, сплав з сіркою і ін. Найбільш важко відокремлювана домішка свинцю віддаляється (до 0,01%) продуванням через розплавлений метал хлору. Товарне Ст містить 99,9—99,98% основного металу. Ст високої чистоти отримують зонною перекристалізацією в кварцевих човниках в атмосфері інертного газу. Значна кількість Ст йде для приготування легкоплавких сплавів, що містять свинець, олово, кадмій (див., наприклад, Вуда сплав ), які застосовують в зуболікарському протезуванні, для виготовлення кліше з дерев'яних матриць, як пробки, що виплавляються, в автоматичних протипожежних пристроях, при напайці ковпаків на бронебійні снаряди і т.д. Розплавлене Ст може служити теплоносієм в ядерних реакторах.
Швидко збільшується вжиток Ст в з'єднаннях з Te для термоелектрогенераторов. Ці з'єднання із-за сприятливого поєднання величин теплопровідності, електропровідності і термоелектрорушійної сили дозволяють перетворювати теплову енергію в електричну з великим ккд(коефіцієнт корисної дії) (~7%). Добавка Ст до неіржавіючих сталям покращує їх оброблюваність різанням.
З'єднання Ст застосовуються в скловарінні (збільшують коефіцієнт заломлення) і кераміці (дають легкоплавкі емалі). Розчинні солі Ст отруйні, по характеру дії аналогічні ртуті.
Найбільша кількість Ст споживається фармацевтичною промисловістю. Ст і його препарати застосовують в медичній практиці як знезаражувальні і підсушуючі засоби. Нітрат Ст основною застосовують всередину при запальних захворюваннях кишечника (коліт ентерити), виразковій хворобі шлунку і дванадцятипалої кишки; випускається в порошках і пігулках; входить до складу пігулок вікалін і вікаїр. Зовнішньо застосовують препарати Ст у вигляді присипок і мазей (ксероформ, дерматол) для лікування опіків, дерматитів і поверхневих піодермій. Для внутрішньом'язових ін'єкцій вживають суспензії деяких з'єднань Ст в рослинній олії (бісмоверол, бійохинол) при лікуванні сифілісу.
Літ.: Томсон Дж. Р. Вісмут, пер.(переведення) [з англ.(англійський)], Л., 1932; Сажін Н. П., Дулькина Р. А., Здобуття металевого вісмуту високої частоти, М., 1955; [Кагановіч С. Я., Іванов Р. П.], Виробництво і вживання вісмуту в капіталістичних країнах, М., 1963; Очок Е. Н., Вісмут, Таш., 1969.
