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鉍是一種脆弱的,結(jié)晶的白色金屬,帶有淡淡的粉紅色。它有各種用途,包括化妝品,合金,滅火器和彈藥。
按照洛斯阿拉莫斯國家實驗室的說法, 鉍元素周期表中的元素83是后過渡金屬。(元素周期表的不同版本表示為過渡金屬)過渡金屬 - 包括銅,鉛,鐵,鋅和金在內(nèi)的最大元素群 - 非常堅硬,具有高熔點和沸點。過渡后金屬具有過渡金屬的某些特征,但較軟。事實上,鉍的電導率和熱導率對于金屬而言是非常低的。它還具有特別低的熔點,使其能夠形成可用于模具,火災探測器和滅火器的合金。
直到最近,鉍被認為是仍然具有穩(wěn)定核的最重元素。然而,2003年法國奧賽天體物理研究所(Institut d'Astrophysique Spatiale)的研究人員發(fā)現(xiàn)鉍衰變成鉈,但其半衰期非常長,大約200億年(20個,接著是18個)。換言之,如果在140億年前在宇宙開始時就已經(jīng)存在100克鉍-209(天然同位素),那么今天約有99.9999999克的鉍-209仍將在今天左右。(“科學”雜志稱,鉛現(xiàn)在是最重的穩(wěn)定元素。)
鉍的知識
原子序數(shù)(原子核中的質(zhì)子數(shù)):83
原子符號(在元素周期表上):Bi
原子量(原子的平均質(zhì)量):208.98040
密度:每立方厘米9.79克(每立方英寸5.6盎司)
室溫下的相:固體
熔點:華氏520.53度(271.4攝氏度)
沸點:1,564 F(2,847 C)
天然同位素的數(shù)量(具有不同中子數(shù)的相同元素的原子):1
最常見的同位素:Bi-209
發(fā)現(xiàn)鉍
雖然早在1400年就已知鉍,但是根據(jù)英國皇家化學學會(Royal Society of Chemistry)的說法,它常常與鉛混淆,因為它同樣是一種低熔點的重金屬。法國化學家Claude Geoffroy 是第一個在1753年證明鉍與鉛不同的化學家。
根據(jù)Chemicool的說法,“bismuth”這個詞是一個古老的德語單詞“weissmuth”或“white substance”的拉丁語版本,可能以元素的白色氧化物命名。
鉍的來源
天然存在的鉍在地殼中的含量很少,既可以作為純金屬,也可以與各種化合物中的其他元素結(jié)合使用。根據(jù)約翰·艾姆斯利(John Emsley)在其著作“ 自然的構(gòu)件:元素指南 ”(牛津大學出版社,1999)一書中,鉍的最大來源是礦物鉍,硫化鉍(Bi 2 S 3)。鉍通常作為煉制玻利維亞,秘魯,日本,墨西哥和加拿大發(fā)現(xiàn)的鉛,銅,錫,銀和金礦的副產(chǎn)品而獲得。
鉍的性質(zhì)
與其他金屬相比,鉍是最具抗磁性的; 也就是說,它拒絕被磁化,并被磁場排斥,根據(jù)Chemicool。它也具有低電導率和最大的電阻放置在一個磁場,稱為霍爾效應的特點。
據(jù)Chemicool介紹,它具有非常低的導熱率 - 比除汞以外的其他金屬都要低。它也有一個相對較低的熔點,特別是與錫和鉛合金時。根據(jù)羅伯特·E·克雷布斯(Robert E.Krebs)在他的書“ 地球的化學元素的歷史和使用:參考指南 ”(格林伍德出版集團,2006年)中的說法,鉍在空氣中被加熱時具有藍色的火焰和黃色的氧化物云。
當液態(tài)鉍凍結(jié)時,它會膨脹而不是收縮,因為它形成了類似于水的晶體結(jié)構(gòu)。根據(jù)Chemicool的數(shù)據(jù),四種其他元素在冷凍時會膨脹:硅,鎵,銻和鍺。鉍晶體在家里很容易制作。
鉍的藥用
(C 7 H 5 BiO 4)是眾所周知的用于治療胃痛和腹瀉的藥物。根據(jù)美國國家醫(yī)學圖書館的報道,它的作用是通過減少流體和電解質(zhì)進入腸道,減少腸內(nèi)炎癥,并可能殺死可能導致腹瀉的生物體。
包括唇膏,眼影和指甲油在內(nèi)的許多化妝品都含有氯氧化鉍(BiOCl),一種使產(chǎn)品發(fā)光的珠光粉。
工業(yè)和軍事用途的鉍
鉍化合物在合成纖維和橡膠的制造過程中用作催化劑。
當鉍與鉛,錫,鐵,鎘等其他金屬結(jié)合時,形成可用于火災探測器和滅火器的低熔點合金。
鉍合金也用于制造高溫破壞物體的尖銳鑄件,因為液態(tài)金屬變得固體時膨脹了3.32%。
Bismanol是鉍和錳的合金,是美國馬里蘭州White Oak市美國海軍條例實驗室在20世紀50年代發(fā)展起來的一種具有高矯頑力(磁化強度)的永磁體,用于小型電機。
鉍金屬被用來替代鉛和子彈中的鉛。
鉍也可用于核反應堆中,并使用稱為冷聚變的工藝制造超鈾元素
希臘、古羅馬時代人們就使用鉍,但不知道是一種金屬元素,鉍的名字取自德文白色金屬(Wismut)。大約在16世紀,阿格里科拉(G.Agricola)將此名拉丁化為bismntum。長時期鉍被人們誤認為是鉛、錫、銀、銻等。直到1753年,若弗魯瓦(C.Ggeoffroy)和伯格曼(T·Bergman)才確定鉍是一種元素,1860年以后,鉍開始初具工業(yè)規(guī)模。
■ 鉍的性質(zhì)
鉍性脆,富有光澤。鉍在凝固時體積增大,膨脹率為3.3%。鉍是逆磁性最強的金屬,在磁場作用下電阻率增大而熱導率降低。除汞外,鉍是熱導充最低的金屬。鉍及其合金具有熱電效應。鉍的硒、碲化合物具有半導體性質(zhì)。室溫下鉍在濕空氣中輕微氧化,加熱到熔點時則燃燒生成三氧化二鉍。鉍同鹽酸作用緩慢,同硫酸反應放出二氧化硫,同硝酸反應生成硝酸鹽。
■ 鉍的資源
自然界存在少量的鉍,其主要礦物有:輝鉍礦、泡鉍礦、鉍華、自然鉍、方鉛鉍礦、菱鉍礦、銅鉍礦。鉍單獨礦床少,常與鉛、鋅、銅、鎢、鉬、錫等礦伴生,其單獨開采工業(yè)品位為0.5%。 世界鉍年產(chǎn)量約4400噸。我國鉍金屬量50萬噸,1993年產(chǎn)鉍約1052噸。
■ 鉍的制取
鉍的冶煉分粗煉和精煉兩步。粗煉的方法因原料而異。以硫化鉍精礦、氧化鉍和鉍的混合礦、氧化鉍渣以及氯氧化鉍等作為煉鉍原料時,采用混合熔煉法,配入適量的鐵屑、純堿、螢石粉、煤粉等,在反射爐中進行混合熔煉,得到粗鉍,送去精煉。 以鉛的火法冶金精煉過程中產(chǎn)生的鈣鎂鉍浮渣為原料的煉制方法是:先將浮渣加熱,使其中所含的鉛下沉取出。繼續(xù)加熱熔渣,熔化后,加入氯化鉛或通入氯氣,以除去鈣和鎂,得到富含鉍的鉛鉍合金,再送精煉。 精煉一般分為四個步驟:氧化除砷、銻、碲等;加鋅除銀;氯化除鉛鋅;高溫除氯。
■ 鉍的用途
鉍主要用途是以金屬形態(tài)用于配制易熔合金,以化合物形態(tài)用于醫(yī)藥。前者熔點范圍為47-262℃,最常用的是鉍同鉛、錫、銻、銦等金屬組成的二元、三元、四元、五元合金。改變這些金屬在合金中所占的百分比,就可獲得一系列不同熔點和不同物理性質(zhì)的合金;這些合金用于消防裝置,做自動噴水器的熱敏元件,鍋爐和壓縮空氣缸的安全塞,焊料,金屬熱處理的熔浴介質(zhì)等。鉍合金具有在冷凝時不收縮的特性,用于鑄造印鉛字和高精度的鑄型。鉍及其合金常作為鑄鐵、鋼和鋁合金的添加劑,以改善合金的切削性能。含銻11%的鉍合金用于制造紅外線檢測計。鉍錫和鉍鎘合金作用作硒整流器的輔助電極。利用鉍在磁場作用下電阻率急劇減小的特性作制作磁力測定儀。鉍錳合金可制永磁合金。鉍的熱中子吸收截面很小并且熔點低、沸點高,可用作核反應堆的傳熱介質(zhì)。碲化鉍廣泛用于制造溫差電制器元件用于太陽能電池。鉍銀銫合金用于制造光電放大器。硫化銀鉍用于制造半導體儀器。鉍鎘溫差元件用于報警裝置。
氯氧化鉍中鉍的化合價首先要確定的是Bi與N、P同為氮族元素,氯化物有BiCl3與BiCl5兩種(雜化方式不同,前者為sp3雜化,或者為sp3d雜化),又因題目要求“最外層八電子結(jié)構(gòu)”,故只能是BiCl3(Bi本身5個電子加上3個共價鍵),此時Bi為+3價
氯氧鉍的激發(fā)波長氯化氧鉍是白色沉淀么
氯化氧鉍是化學物質(zhì),分子式是BiOCl。...... 中文別名: 氧氯化鉍;;堿式氯化鉍;;珠光白英文名稱: ...當沉淀變成磚紅色時,將沉淀濾出、洗滌,并干燥
BiCl3 + 2NaOH = BiOCl↓ + 2NaC l+ H2O