შინაარსზე გადასვლა

ბისმუთი

მასალა ვიკიპედიიდან — თავისუფალი ენციკლოპედია
(გადამისამართდა გვერდიდან ბისმუტი)
ბისმუთი
83Bi
208.98
4f14 5d10 6s2 6p3
ბისმუთი, 83Bi
ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა მოვერცხლისფრო-რუხი ფერის მყიფე ლითონი
სტანდ. ატომური
წონა
Ar°(Bi)
208.98040±0.00001
208.98±0.01 (დამრგვალებული)
ბისმუთი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი
ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი
ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი
კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი
რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი
ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი
ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი
Sb

Bi

Mc
ტყვიაბისმუთიპოლონიუმი
ატომური ნომერი (Z) 83
ჯგუფი 15
პერიოდი 6 პერიოდი
ბლოკი p-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
ელექტრონი გარსზე 2, 8, 18, 32, 18, 5
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში მყარი სხეული
დნობის
ტემპერატურა
271.5 °C ​(544.7 K, ​​520.7 °F)
დუღილის
ტემპერატურა
1564 °C ​(1837 K, ​​2847 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.) 9.78 გ/სმ3
სიმკვრივე (ლ.წ.) 10.05 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო 11.30 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო 179 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა 25.52 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა
P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T (K)-ზე 941 1041 1165 1325 1538 1835
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობა პოლინგის სკალა: 2.02
იონიზაციის ენერგია
  • 1: 703 კჯ/მოლ
  • 2: 1610 კჯ/მოლ
  • 3: 2466 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი ემპირიული: 156 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov) 148±4 პმ
ვან-დერ-ვალსის რადიუსი 207 პმ

ბისმუთის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება პირველადი ნუკლიდების სახით
მესრის სტრუქტურა რომბიედრული
ბგერის სიჩქარე 1790 მ/წმ (20 °C)
თერმული გაფართოება 13.4 µმ/(მ·K) (25 °C)
თბოგამტარობა 7.97 ვტ/(·K)
მაგნეტიზმი პარამაგნეტიკი
მაგნიტური ამთვისებლობა −280.1×10−6 სმ3/მოლ
იუნგას მოდული 32 გპა
წანაცვლების მოდული 12 გპა
დრეკადობის მოდული 31 გპა
პუასონის კოეფიციენტი 0.33
მოოსის მეთოდი 2.25
ბრინელის მეთოდი 70–95 მპა
CAS ნომერი 7440-69-9
ისტორია
აღმომჩენია არაბი ალქიმიკოსები (1000-მდე)
ბისმუთის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ.
დაშლა
(t1/2)
რადიო.
დაშლა
პრო­დუქტი
207Bi სინთ 31.55 წ β+ 207Pb
208Bi სინთ 3.68×105 წ β+ 208Pb
209Bi 100% 2.01×1019 წ α 205Tl
210Bi კვალი 5.012 დღ-ღ β 210Po
α 206Tl
210mBi სინთ 3.04×106 წ IT 210Bi
α 206Tl

ბისმუთი[1][2] (ლათ. Bismuthum; ქიმიური სიმბოლო — ) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, მეთხუთმეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეხუთე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, VA) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 83, ატომური მასა — 208.98, tდნ — 271.5 °C, tდუღ — 1564 °C, სიმკვრივე — 9.78 გ/სმ3. მოვერცხლისფრო-რუხი ფერის მყიფე ლითონი. ბუნებრივი ბისმუთი შედგება ერთი სტაბილური იზოტოპისაგან . ბისმუთი ცნობილი იყო ჯერ კიდევ XV-XVI საუკუნეებში. დიდხანს მიაჩნდათ კალის, ტყვიის ან სტიბიუმის სახესხვაობად. მოიპოვება მინერალების სახით, ყველაზე მეტად გავრცელებულია ბისმუთის კრიალა , თვითნაბადი ბისმუთი , ბისმითი და სხვა. ბუნებრივ ბისუთს ახასიათებს სუსტი რადიოაქტიურობა.

ისტორია და სახელწოდების წარმომავლობა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

სავარაუდოდ ლათინური Bismuthum ან bisemutum მომდინარეობს გერმანული weisse Masse, "თეთრი მასადან"[3]. პირველად ბისმუთი მოიხსენება მინეროლოგისა და მეტალურგის გიორგი აგრიკოლას სამეცნიერო ნაშრომებში XVI საუკუნის დასაწყისში. თუმცა, პირველად ბისმუთი არ იყო მიჩნეული როგორც დამოუკიდებელი ელემენტი და ფიქრობდნენ რომ ის იყო ტყვიის, კალის ან სტიბიუმის სახესხვაობა. 1739 წელს გერმანელი ქიმიკოსის ი. პოტომის მიერ იქნა დადგენილი, რომ ბისმუთი წარმოადგენს დამუკიდებელ ცალკე ელემენტს. 80 წლის შემდეგ შვედმა ქიმიკოსმა ბერცელიუსმა პირველად შემოიღო ელემენტის აღნიშვნის სიმბოლო Bi ქიმიურ ნომენკლატურაში[4].

ბუნებაში[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთის შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს წონის 2×10−5 %, ზღვის წყალში — 2×10−5 მგრ/ლ.

მადნებში არის როგორც საკუთარი მინერალის, ისე მინარევების სახით სხვა ლიტონების ზოგიერთ სულფიდებში და სულფომარილებში. მსოფლიო პრაქტიკაში მოპოვებული ბისმუთის მიახლოებით 90 % მიიღება ტყვია-თუთიის, სპილენძის, კალის მადნების და კონცენტრატების მეტალურგიული გადამუშავების პროცესის დროს, რომლებიც შეიცავს ბისმუთის პროცენტის მეასედ ან მეათედ ნაწილს.

ბისმუთის მადანი, რომელიც შეიცავს 1 % და მეტ ბისმუტს გვხვდება ძალიან იშვიათად. ბისმუთის მინერალებს შეიცავს მისი მადნები, ან სხვა ლითონების მადნები. ასეთებია მაგალითად თვითნაბადი ბისმუთი (შეიცავს 98,5—99 % Bi), ბისმუთინი Bi2S3 (81,30 % Bi), ტეტრადიმიტი Bi2Te2S (56,3—59,3 % Bi), კოზალიტი Pb2Bi2S5 (42 % Bi), ბისმიტი Bi2O3 (89,7 % Bi), ბისმუთიტი Bi2CO3(OH)4 (88,5—91,5 % Bi), ვიტიხენიტი Cu3BiS3, ჰალენობისმუთიტი PbBi2S4, აიკინიტი CuPbBiS3.

საბადოების გენეტიკური ჯგუფები და სამრეწველო ტიპები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთი მომატებული კონცენტრაციით გროვდება სხვადასხვა გენეტიკური ტიპების საბადოებში: პეგმატიტებში, კონტაქტურ-მეტასომატურ, და ასევე მაღალ და საშუალოტემპერატურულ ჰიდროთერმულ საბადოებში. ბისმუთის საბადოებს თავის მხრივ აქვთ შეზღუდული გავრცელების არე და ჩვეულებრივ ის წარმოქმნის კომპლექსურ მადნებს სხვა ლითონებთან ერთად მთელ რიგ ჰიდროთერმულ საბადოების მადნების ფორმაციებში[5]. მათ შორის გამოირჩევიან:

  1. ვოლფრამ-სპილენძ-ბისმუთის
  2. ხუთელემენტიანი ფორმაციის საბადო (Co-Ni-Bi-Ag-U)
  3. ოქრო-ბისმუთის
  4. დარიშხან-ბისმუთის
  5. სპილენძ-ბისმუთის
  6. კვარცი-ბისმუთის

ბისმუთის მოპოვება და გამოყენება[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთი საკმაოდ იშვიათი ლითონია, და მისი მსოფლიო მოპოვება/გამოყენება არ აღემატება 6000 ტონას (5800 დან 6400 ტონამდე წელიწადში).

საბადოები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ცნობილია ბისმუთის საბადოები გერმანიაში, მონღოლეთში, ბოლივიაში, ავსტრალიაში, პერუში და სხვა ქვენებში[6].

მიღება[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთის სინთეზირებული კრისტალი. ლაჟვარდის ელფერს აძლევს ოქსიდური აპკი.

ბისმუთის მიღება ეფუძნება პოლიმეტალური სპილენძის და ტყვიის კონცენტრატების და ბისმუთის მადნების გადამუშვებას პირომეტალურგიის და ჰიდრომეტალურგიის მეთოდებით. სპილენძის კონცენტრატების გადამუშავებისას ბისმუთის სულფიდური ნაერთებიდან ბისმუთის მიღებისათვის გამოიყენებენ რკინის ჟანგის დამლექს და ფლუსს.

პროცესი მიმდინარეობს შემდეგი რეაქციით:

Bi2S3 + 3Fe = 2Bi + 3FeS

დაჟანგული მადნების გამოყენებისას, ბისმუტს აღადგენენ ნახშირბადით ადვილადლღვობადი ფლუსის ფენის ქვეშ 900-1000 °C-ზე:

Bi2O3 + 3C = 2Bi + 3CO↑

სულფიდური მადნები შეიძლება გადაყვანილ იქნან ოქსიდურებში - რეაქციით:

2Bi2S3 + 9O2 = 2Bi2O3 + 6SO2

ნახშირბადის მაგივრად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნატრიუმის სულფიტი, რომელიც აღადგენს ბისმუთის ოქსიდს 800 °C-ზე რეაქციით:

Bi2O3 + 4Na2SO3 = 2Bi + 4Na2O + SO2 + 3SO3

ბისმუთის სულფიდი შეიძლება იქნეს აღდგენილი ლითონურ ბისმუტამდე სოდის მეშვეობით მიახლოებით 950 °C-ზე ან ნატრიუმის ჰიდროქსიდის მეშვეობით 500-600 °C-ზე. ამ პროცესების რეაქციას აქვს შემდეგი სახე:

4Bi2S3 + 12Na2CO3 = 8Bi + 9Na2S + 3Na2SO4 + 12CO2
4Bi2S3 + 24NaOH = 8Bi + 9Na2S + 3Na2SO4 + 12H2O

შავი (პირველადი) ტყვიიდან ბისმუთის მიღება, რომელიც წარმოიქმნება ტყვიის კონცენტრატის გადამუშავებისას, მდგომარეობს ბისმუთის გამაყოფაში მაგნიუმისა და კალციუმის მეშვეობით. ამასთან ბისმუთი კონცენტრირდება ზედა ფენებში შენაერთ CaMg2Bi2-ის სახით. Ca და Mg-საგან მისი გაწმენდა მიმდინარეობს გადადნობით ტუტის ფენის ქვეშ მჟანგავის (NaNO3) დამატებით. მიღებული პროდუქტის ელექტროლიზით მიიღება წიდა, რომელსაც გადაადნობენ პირველად (შავი) ბისმუტად.

ბისმუთის მიღების ჰიდრომეტალურგიული მეთოდი ხასიათდება უფრო მაღალი ეკონომიური მაჩვენებლებით და მიღებული პროდუქტის სიწმინდით, ღარიბი პოლიმეტალური კონცენტრატების გადამუშავებით. მეთოდი ეფუძნება ბისმუტშემცველი მადნების, ნახევარპროდუქტების, აზოტმჟავისა და მარილმჟავის შენადნობების დაშლის პროცესს წარმოქმნილი ხსნარების შემდგომი გამოტუტებით. გამოტუტებას აწარმოებენ გოგირდმჟავის მეშვეობით ან ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარებით ელექტროქიმიური გამოტუტებით. ბისმუთის შემდგომი გამოყოფა და გაწმენდა მიმდინარეობს ექსტრაქციის მეთოდით[7].

მაღალი სიწმინდის ბისმუთის მიღება ეფუძნება ჰიდრომეტალურგიული რაფინირების მეთოდს, ზონურ დნობას და ორსტადიურ დისტილაციას (გამოხდას).

ფიზიკური თვისებები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთი — მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის მოვარდისფრო ელფერის ლითონია. ცნობილია ბისმუთის ალოტროპიული მოდიფიკაციის დიდი რაოდენობა, რომლებიც მაღალი წნევის პირობებში არიან ცნობილნი. არსებობს ბისმუთის რვა კრისტალოგრაფიული მოდიფიკაცია. 2,57 გპა წნევისა და 25 °C ტემპერატურის დროს, ბისმუთის კრისტალური მესერი განიცდის კრისტალების პოლიმორფულ გარდქმნას რომბიედრულიდან მონოსოლურზე, ამ მესერის პარამეტრებია a = 0,6674 ნმ, b = 0,6117 ნმ, c = 0,3304 ნმ, β = 110,33o, სივრცული ჯგუფია C2m. 2,72 გპა, 4,31 გპა და მიახლოებით 5 გპა წნევისას ასევე მიმდინარეობს ბისმუთის კრისტალური მესერის პოლიმორფული გარდქმნები. 7,74 გპა წნევის დროს ბისმუტს აქვს კუბური მესერი, Im3m-ის სივრცული ჯგუფი მესერის პარამეტრებით - a = 0,3800 ნმ. 2,3-5,2 გპა წნევების ინტერვალში და 500-580 °C ტემპერატურის ინტერვალში ბისმუტს აქვს ტეტრაგონალური მესერი რომლის პარამეტრების a = 0,657 ნმ, c = 0,568 ნმ. 30 გპა წნევისას ასევე აღმოჩენილია პოლიმორფული გარდაქმნა[8].

ბისმუთის გადასვლას მყარიდან თხევად მდგომარეობაში თან ახლავს სიმკვრივის ზრდა 9,8 გრ/სმ³-დან 10,07 გრ/სმ³-მდე, რომელიც თანდათანობით მცირდება ტემპერატურის ზრდასთან ერთად და შეადგენს 9,2 გრ/სმ³ 900 °C-ზე. ბისმუთის უკუ გადასვლას თხევადიდან მყარ მდგომარეობაში თან ახლავს მოცულობის ზრდა 3,3 %-ით.

ბისმუთის კუთრი ელექტრო წინაღობა ტოლია 1,2 მკომი•მ - 17,5 °C-ზე და მატულობს ტემპერატურის მატებასთან ერთად. საინტერესო თავისებურებას წარმოადგენს ის, რომ დნობის წერტილთან ახლოს კუთრი ელექტრო წინაღობა შეადგენს 2,67 მკომი•მ - 269 °C-ზე, ხოლო თხევად მდგომარეობაში 272 °C-ზე აქვს 1,27 მკომი•მ.

სითბური გრძივი გაფართოების კოეფიციენტი ტოლია 13,4•10−6 К−1 293 К ტემპერატურაზე.

სხვა ლითონებთან შედარებით, ბისმუთი, როგორც ვერცხლისწყალი, ხასიათდება მცირე თბოგამტარობით რომელიც ტოლია 7,87 ვტ/(მ•К) 300 К-ზე.

ბისმუთი წარმოადგენს დიამაგნეტიკს რომლის მაგნიტური მგრძნობელობაა -1,34•10−9 293 K-ზე, რის გამოც ის წარმოადგენს ყველაზე დიამაგნიტურ ლითონს.

ზეგამტარ მდგომარეობაში გადადის 7 К ტემპერატურისას.

ოთახის ტემპერატურისას ბისმუთი მყიფე ლითონია და მონატეხზე აქვს მსხვილმარცვლოვანი აღნაგობა, მაგრამ 150-250 °C ტემპერატურაზე ჩნდება პლასტიკური თვისებები.

დრეკადობის მოდული: 32-34 გპა

ძვრის მოდული: 12,4 გპა[4]

ქიმიური თვისებები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ნაერთებში ბისმიტი ავლენს ჟანგვის ხარისხს -3, +1, +2, +3, +4, +5. ოთახის ტემპერატურაზე მშრალ ჰაერზე არ იჟანგება, მაგრამ ტენიან ჰაერის გარემოში იფარება თხელი ოქსიდის აპკით. დნობის ტემპერატურამდე გახურებისას ხდება ბისმუთის ჟანგვა, რომელიც შესამჩნევად ინტენსირდება 500 °C-ზე. ტემპერატურის 1000 °C-მდე მიღწევისას იწვის ოქსიდის წარმოქმნით Bi2O3[4]

ოზონის ურთიერთქმედებისას ბისმუტთან წარმოიქმნება ოქსიდი Bi2O5.

უმნიშვნელოდ ხსნის ფოსფორს. წყალბადი მყარ და თხევად ბისმუტში პრაქტიკულად არ იხსნება, რაც ცხადყოფს წყალბადის დაბალ აქტივობას ბისმუთის მიმართ. ცნობილია ჰიდრიდები Bi2H2 და BiH3, რომლებიც გახურებისას არამდგრადნი არიან და საწამლავ აირებს წარმოადგენენ. ბისმუთი არ ურთიერთქმედებს ნახშირბადთან, აზოტთან და სილიციუმთან[9].

ბისმუთის ურთიერთქმედებას გოგირდთან და ან გოგირდოვან აირთან თან ახლავს სულფიდების წარმოქმნა (BiS, Bi2S3.

ბისმუთი ავლენს მდგრადობას კონცენტრირებული მარილმჟავის და გაზავებული გოგირდმჟავის მიმართ, მაგრამ იხსნება აზოტმჟავაში და სამეფო წყალში.

ბისმუთი რეაგირებს დიაზოტის ტეტრაოქსიდთან ბისმუთის ნიტრატის წარმოქმნით

კონცენტრირებულ გოგირდმჟავასთან გახურებისას იხსნება BiH(SO4)2-ის წარმოქმნით, ეს როცა გაზავებულ გოგირდმჟავაში იხსნება ბისმუთის სულფატის წარმოქმნით

ბისმუთის ურთიერთქმედებას ფტორთან, ბრომთან, ქლორთან და იოდთან თან ახლავს სხვადასხვა ჰალოგენიდების წარმოქმნა

ლითონებთან შეუძლია წარმოქმნას ინტერმეტალიდები – ბისმუთიდები[8][10].

ღირებულება[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთის ღირებულება მსოფლიო ბაზარზე არამდგრადია, რაც განისაზღვრება მოთხოვნილებითა და წინადადებებით, ასევე ტყვიის წარმოების ზრდით ან დაცემით, რაც იწვევს შესაბამისად მისი წარმოების ზრდას ან დაცემას, სადაც ის წარმოადგენს ღირებულ თანდაყოლილ მასალას ტყვიაშემცვლელ კონცენტრატებში. 1970-იან წლებიდან მოყოლებული, ბისმუტზე ყველაზე დაბალი ფასი შეადგინა 3,5 დოლ./კგ და დაფიქსირდა 1980 წ., ხოლო ყველაზე მაღალი — 15 დოლ./კგ — 1989 წ. 1995 წლის ბოლოს 99,99 % სიწმინდის ბისმუტზე შეადგინა 8,8 დოლ./კგ[11].

კილოგრამ პროდუქტზე ღირებულება საწყობიდან (აშშ) იანვარ-სექტემბერში აიწია 8,8 აშშ დოლარით (19,80-დან 28,60 დოლარამდე კილოგრამზე (ფრანკო-ბორტი )).

ბისმუთის ზოდებზე ფასი როტერდამის საწყობებში 2011 წლის იანვარ-სექტემბერში აიწია 4,2 დოლარით (22,20-დან 26,40 დოლარამდე ერთ კილოგრამზე (სიფ-ი)).

გამოყენება[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

მეტალურგია[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუტს აქვს დიდი მნიშვნელობა ეგრეთ წოდებული «ავტომატური ფოლადების», განსაკუთრებულად კი უჟანგავი ფოლადების წარმოებაში, და ძალიან აადვილებს მის დამუშავებას ჭრით ავტომატ-დაზგებზე (საზეინკლო, და სხვა.) სადაც ბისმუთის კონცენტრაცია მხოლოდ 0,003 %-ია, ამავე დროს კოროზიის მიმართ მიდრეკილების ზრდის გარეშე. ბისმუტს იყენებენ ალუმინის საფუძველის შენადნობებში (მაგალითად 0,01 %), ეს დანამატი აუმჯობესებს ლითონის პლასტიკურ თვისებებს, მკვეთრად აადვილებს მის დამუშავებას.

კატალიზატორები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

პოლიმერების წარმოებაში ბისმუთის ჟანგი გამოიყენება როგორც კატალიზატორი, და ასევე მას კერძოდ გამოიყენებენ, აკრილების პოლიმერების წარმოებისას. ნავთობის კრეკინგისას რაღაც გამოყენებას პოულობს ბისმუთის ოქსიდ-ქლორიდი.

თერმულ ელექტრონული მასალები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთი გამოიყენება ნახევარგამტარებში, რომლებიც თავის მხრივ გამოიყენებიან თერმოელექტრულ ხელსაწყოებში. ასეთ მასალებს მიეკუთვნებიან ტელურიდი ( ბისმუთის ტელურიდის თერმო ე.მ.ძ. არის 280 მკვ/К) და ბისმუთის სელენიდი. მიღებულ იქნა მაღალეფექტური მასალა ბისმუთის-ცეზიუმის-ტელურის საფუძველზე ნახევარგამტარიანი მაცივრების სუპერპროცესორების წარმოებისათვის.

ბირთვული გამოსხივების დეტექტორები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბირთვული გამოსხივების დეტექტორების წარმოებისათვის მნიშვნელობა აქვს მონოკრისტალური ბისმუთის იოდიდს. ბისმუთის გერმანატი (Bi4Ge3O12, მოკლე აღნიშვნა BGO) — გავრცელებული სცინტილაციური მასალა, გამოიყენება ბირთვულ ფიზიკაში, მაღალი ენერგიის ფიზიკაში, კომპიუტერულ ტომოგრაფიაში, გეოლოგიაში.

ადვილად ლღვობადი შენადნობები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთის სინთეთიკური კრისტალი

ბისმუთის ყველა შენადნობი სხვა ადვილად ლღვობად ნივთიერებებთან (კადმიუმთან, კალასთან, ტყვიასთან, ინდიუმთან, თალიუმთან, ვერცხლისწყალთან, თუთიასთან და გალიუმთან) ფლობს ძალიან დაბალი დნობის ტემპერატურას (ზოგიერთი — წყლის დუღილის ტემპერატურაზე დაბალი, ბისმუტთან ყველაზე ადვილადლღვობადი შემადგენლობა რომლის უმდაბლესი დნობის ტემპერატურაა მიახლოებით +41 °C[12]). ყველაზე ცნობილია ვუდის შენადნობი და (კადმიუმის გარეშე) როზეს შენადნობი. ასეთი ადვილადდნობადი შენადნობების გამოყენება ხდება:

  • თბომატარებლები;
  • მირჩილვა;
  • ხანძარსაწინააღმდეგო სიგნალიზაციის ელემენტები;
  • სპეციალური საპოხი მასალები, რომლებიც მუშაობენ ვაკუუმში და მძიმე პირობებში;
  • სარქველები, მაგალითად სარაკეტო საწვავებში სითხეებისა და აირების გასადინებლად;
  • მცველები მძლავრ ელექტრო მიზნებისათვის;
  • შუასადებები ზემძლავრ ვაკუუმის სისტემებში;
  • მედიცინაში კიდურების მოტეხილობისას მაფიქსირებელი მასალა;
  • თერმომეტრული მასალები თხევად თერმომეტრებში;
  • ჩამოსხმაში მოდელების დასამზადებელ მასალებში და სხვა.

მაგნიტური ველების გაზომვა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

განსაკუთრებული სიწმინდის ლითონური ბისმუთი გამოიყენება როგორც სახვევი მასალა ზემძლავრი მაგნიტური ველების გასაზომად, რადგანაც, მაგნიტური ველის ზრდასთან ერთად ბისმუთის ელექტროწინაღობა მკვეთრად იზრდება.

პოლონიუმ-210-ის წარმოებაში[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთი მნიშვნელოვანია პოლონიოუმ-210 - რადიოიზოტოპიური მრეწველობის მნიშვნელოვანი ელემენტის, წარმოების ზოგიერთ ბირთვულ ტექნოლოგიაში. პოლონიუმ-210 გამოიყენება ბირთვული რეაქციების წემდგობი გაძლიერებისათვის. ბისმუთი წარმოადგენს მეტად საინტერესი და საჭირო ქიმიურ ელემენტს.

დენის ქიმიური წყაროები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთის ოქსიდი გრაფიტთან ერთად გამოიყენება როგორც დადებითი ელექტროდი ბისმუტ-მაგნიუმის ელემენტებში (ემძ 1,97—2,1 , 120 ვტ·სთ/კგ, 250—290 ვტ·სთ/დმ³).

ასევე ტყვიის ბისმუტატი როგორც დადებითი ელექტროდი გამოიყენება ლითიუმის ელემეტებში.

ბისმუთის ინდიუმთან შენადნობი გამოიყენება განსაკუთრებულად სტაბილურ და საიმედო ვერცხლისწყალ-ბისმუტ-ინდიუმის ელემნტებში. ასეთი ელემენტები მშვენივრად მუშაობენ კოსმოსში და იმ პირობებში, სადაც მნიშვნელოვანია დაძაბულობის სტაბილურობა, მაღალი კუთრი ენერგია.

ბისმუთის ფტორიდი გამოიყენება ძლიერ ენერგოტევადი (3000 ვტ·სთ/დმ³, პრაქტიკულად მიღწეულია — 1500—2300 ვტ·სთ/დმ³) ლანთან-ფტორიდული აკუმულატორი.

მტკიცე ლითონებისა და შენადნობების დამუშავება[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთის ადვილადლღობად შენადნობებში (მაგალითად, ვუდის შენადნობი, როზეს შენადნობი და სხვა.) ახდენენ სახარატო, საღარავ და ბურღვით დამუშავებას ურანის, ვოლფრამის და მათი შენადნობების და სხვა მასალების, რომლებიც ძნელად ექვემდებარებიან ჭრით დამუშავებას.

ბირთვული ენერგეტიკა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუტ-ტყიის ევტექტიკური შენადნობი გამოიყენება თხევადლითონურ თბომატარებელ რეაქტორებში. კერძოდ კი საბჭოთა წყალქვეშა ფლოტში ასეთი რეაქტორები გამოიყენებოდა წყალქვეშა ნავში К-27 და შვიდ წყალქვეშა ნავში პროექტ 705 («ლირაში»).

ბისმუთის სითბური ნეიტრონების მიტაცების მცირე განიკვეთისა და ურანის მნიშვნელოვანი უნარის გამო გაიხსნას დუღილის მნიშვნელოვან ტემპერატურაზე და მცირე აგრესიულობის გამო კონსტრუქციულ მასალების მიმართ, შესაძლებელს ქმნის ბისმუთი გამოყენებულ იქნას ჰომოგენურ ატომურ რეაქტორებში, რომელიც ჯერ კიდევ ექსპერიმენტალურ გამოცდების სტადიაში არის.

მაგნიტური მასალები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

მანგანუმ-ბისმუთის ინტერმეტალიდი მეტად ფერომაგნიტურია და მრეწველობაში იწარმოება დიდი რაოდენობით პლასტიური მაგნიტების მისაღებად. ასეთი მასალის თავისებურებას და უპირატესობას წარმოადგენს ყველანაირი ფორმისა და ზომის მუდმივი მაგნიტების ჩქარი და იაფი (ამასთანავე დენგაუმტარი) მიღების შესაძლებლობა. ამას გარდა, ეს მაგნიტის მასალა საკმაოდ გამძლეა აქვს მნიშვნელოვანი კოერციტული ძალა. ბისმუთისა და მანგანუმის ნაერთის გარდა, ასევე ცნობილია მაგნიტმტკიცე ბისმუთის ინდიუმის, ქრომისა და ევროპიუმის შენაერთები, რომელთა გამოყენება შეზღუდულია ტექნიკის სპეციალური დარგებით, ანსინთეზის სიძნელის გამო (ბისმუთი-ქრომი), ან მეორე კომპონენტის (ინდიუმი, ევროპიუმი) მაღალი ფასებით.

საწვავი ელემენტები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

კერამიკული ფაზები ვიმებოქსი (ВИМЕВОКС), რომლის შემადგენლობაშია ბისმუთის ოქსიდი სხვა ლითონის ოქსიდებთან ერთად (ვანადიუმი, სპილენძი, ნიკელი, მოლიბდენი და სხვა), ფლობენ ძალიან მაღალ გამტარობის უნარს, 500—700 К ტემპერატურის დროს და გამოიყენებიან მაღალტემპერატურულ საწვავ ელემენტებში.

მაღალტემპერატურული ზეგამტარობა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

კერამიკა, რომელთა შემადგენლობაშია ბისმუთის, კალციუმის, სტრონციუმის, ბარიუმის, სპილენძის იტრიუმისა და სხვათა ოქსიდები წარმოადგენენ მაღალტემპერატურულ ზეგამტარებს. ბოლო წლებში ზეგამტარების შესწავლისას გამოვლინდა ფაზები, რომლებსაც აქვთ გადასვლის პიკები ზეგამტარ მდგომარეობაში 110 К დროს.

ტეტრაფტორჰიდრაზინის წარმოება[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთი მწვრილი ბურბუშელის ან ფხვნილის სახით როგორც კატალიზატორი გამოიყენება ტეტრაფტორჰიდრაზინის წარმოებაში ( სამფტორული აზოტიდან), რომელიც გამოიყენება როგორც სარაკეტო საწვავის დამჟანგავი.

ელექტრონიკა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

შენადნობი რომლის შემადგენლობაა 88 % Bi და 12 % Sb მაგნიტურ ველში აღმოაჩენს მაგნიტურწინაღობის ანომალურ ეფექტს; ამ შენადნობიდან ამზადებენ სწრაფად მოქმედ გამაძლიერებლებს და ჩამრთველებს.

ვოლფრამატი, სტანატ-ვანადატი, სილიკატი და ბისმუთის ნიობატი შედიან მაღალტემპერატურული სეგნეტოელექტრული მასალების შემადგენლობაში.

ბისმუთის ფერიტი გამოიყენება როგორც მაგნიტოელექტრული მასალა.

მედიცინა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთის შენაერთებიდან მედიცინაში ყველაზე ფართოდ გამოიყენება Bi2O3. კერძოდ კი მას გამოიყენებენ ფარმაცევტულ მრეწველობაში კუჭ-ნაწლავის დაავადებების ბევრი წამლის დასამზადებლად, ასევე ანტისეპტიკური და შემმახორცებელი საშუალებების დასამზადებლად. ბოლო დროს მის საფუძველზე მუშავდება ანტისიმსივნური პრეპარატები ონკოლოგიური დაავადებების სამკურნალოდ.

ბისმუთის ოქსიდ-ქლორიდი პოვებს გამოყენებას მედიცინაში როგორც რენდგენკონტრასტული საშუალება და შემვსები სისხლძარღვების დამზადებისას. ამას გარდა მედიცინაში ფართოდ გამოყენებას ჰპოვებენ ისეთი ნაერთები, როგორიცაა ბისმუთის გალატი, ბისმუთის ტარტრატი, ბისმუთის კარბონატი, ბისმუთის სუბსალიცილატი, ბისმუთი სუბციტრატი და ბისმუთის ტრიბრომფენოლატი. ამ ნაერთების საფუძველზე შემუშავებულია ბევრი მედიკამენტი (მათ შორის ვიშნევსკის მალამო).

წყლულსაწინააღმდეგო პრეპარატებში გამოიყენება: ბისმუთის სამკალიუმის დიციტრატი (ბისმუთის სუბციტრატი) (კოდი АТХ A02BX05), ბისმუთის სუბნიტრატი (A02BX12), ბისმუთის რანიტიდინის ციტრატი (A02BA07).

პიგმენტები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთის ვანადატი გამოიყენება როგორც პიგმენტი (მკვეთრი ყვითელი ფერი).

კოსმეტიკა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთის ოქსიდ-ქლორიდი გამოიყენება როგორც ბრწყინვალების მიმცემი ფრჩხილის ლაქების, პომადების, ჩრდილების წარმოებაში და სხვა.

ნადირობა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუთი შედარებით უსაფრთხოა გარემოსათვის. ამიტომაც მას იყენებენ საფანტის დასამზადებლად ტრადიციული და ტოქსიკური ტყვიის ნაცვლად[13].

ბიოლოგიური როლი[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ადამიანის ორგანიზმში ბისმუთის შემცველობა შეადგენს:

  • კუნთოვან ქსოვილში — 0,32×10−5 %
  • ძვლოვან ქსოვილში — ნაკლები ვიდრე 0,2×10−4 %
  • სისხლში — ~0,016 მგ/ლ
  • საკვებთან ერთად ყოველდღიური მიღება 0,005-0,02 მგ.

საშუალო წონის (მასა~70 კგ) ადამიანის ორგანიზმში მისი შემცველობა მცირეა, მაგრამ ზუსტი მონაცემები არ არის. ასევე ტოქსიკურ და სასიკვდილო დოზებზე მონაცემები არ არსებობს[14].

იზოტოპები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბუნებრივი ბისმუთი შედგება ერთი იზოტოპისაგან 209Bi, რომელიც ითვლება ყველაზე მძიმედ ბუნებაში არსებული სტაბილურ იზოტოპებს შორის. თუმცა 2003 წელს ექსპერიმენტალურად დამტკიცებული იქნა, რომ ის წარმოადგენს ალფა-რადიოაქტიურს ნახევარდაშლის პერიოდით 1,9±0,2×1019 წ. ასე რომ ბისმუთის ყველა ცნობილი იზოტოპი რადიოაქტიურია. მაგრამ რადგანაც ნახევარდაშლის პერიოდი 1,9±0,2×1019 წელი მთელი რიგით მეტია, ვიდრე თანამედროვე სამყაროს ხნოვანება, ბუნებრივი ბისმუთი რომელიც შედგება ერთი იზოტოპისაგან 209Bi, შეიძლება ჩაითვალოს ადამიანისათვის უვნებელ რადიოაქტიურად.

გარდა 209Bi, ცნობილია ასევე ბისმუთის სამ ათეულზე მეტი (ჯერჯერობით 34) იზოტოპი, რომელთა უმრავლესობას აქვს იზომერული მდგომარეობა. მათ შორის სამის არსებობის ხანგრძლივობა არის:

  • 207Bi 31,55 წელი;
  • 208Bi 0,368×106 წელი;
  • 210mBi 3,04×106 წელი;

დანარჩენების ნახევარდაშლის პერიოდი არ აღემატება რამდენიმე დღეღამეს.

ბისმუთის იზოტოპები რომელთა მასური რიცხვი არის 184-დან 208-მდე და 215 - 218 მიღებულია ხელოვნურად, დანარჩენი — 210Bi, 211Bi, 212Bi, 213Bi და 214Bi — წარმოიქმნებიან ბუნებაში, ურანი-238-ის, ურანი-235-ის და თორიუმი-232-ის ბრთვების რადიოაქტიური დაშლის ჯაჭვის დროს.

საინტერესო ფაქტები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ბისმუტს მყარ მდგომარეობაში აქვს ნაკლები სიმკვრივე, ვიდრე თხევადში. ამ თვისებით ხასიათდებიან ელემენტების ძალიან მცირე რაოდენობა, ბისმუთის გარდა გერმანიუმი და გალიუმი[15] და ზოგი შენაერთი, მაგალითად წყალი.

ბისმუთი წარმოადგენს ძლიერ დიამაგნეტიკს, ამასთან დიამაგნეტიზმის ეფექტი შეიძლება ნახოთ უბრალო ლაბორატორიის პირობებში, სხვა ხელმისაწვდომი, მაგრამ სუსტი დიამაგნეტიკთან განსხვავებით.ძაფზე დაკიდული ბისმუთი მაგნიტის ორივე პოლუსისაგან შესამჩნევად იხრება. ეს არის ეგრეთ წოდებული დიამაგნეტური ლევიტაცია[16].

რესურსები ინტერნეტში[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

სქოლიო[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

  1. დოლიძე ვ., ციციშვილი ვ., „ოთხენოვანი ქიმიური ლექსიკონი“, თბ., 2004, გვ. 40
  2. ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 2, თბ., 1977. — გვ. 414-415.
  3. (1998) Chemistry of arsenic, antimony, and bismuth, გვ. 41. ISBN 978-0-7514-0389-3. 
  4. 4.0 4.1 4.2 რედაქტ. მ.ე. დრიცი, ელემენტების თვისებები, მეტალურგია, 1985.
  5. ვოლფსონი ფ. ი., დრუჟინინი ა. ვ., მადნეული საბადოების უმთავრესი ტიპები, მ.: წიაღისეული, 1975.
  6. ბისმუთი. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2010-09-22. ციტირების თარიღი: 2012-07-18.
  7. იუხინი, მიხაილოვი, ბისმუთიანი ნაერთების და მასალების ქიმია, СО РАН, 2001.
  8. 8.0 8.1 Химическая энциклопедия: в 5 т. / Кнунянц И. Л. (гл. ред.), ტ. 1, Москва: Советская энциклопедия, 1988100 000 ეგზ.
  9. სლავინსკი მ.პ., ელემენტების ფიზიკო-ქიმიური თვისებები, ფერადი და შავი მეტალურგიის სახელმწიფო სამეცნიერო-თექნ. გამომც., 1952.
  10. ლიდინი რ.ა.და სხვა, არაორგანული ნივთიერებების ქიმიური თვისებები: სახელმძღ. უმაღლ. სასწ., მე-3., გასწ, მ. გამომცემლობა = ქიმია, 2000, ISBN 5-7245-1163-0.
  11. დენისოვი ვ.მ., ბელოუსოვა ნ.ვ., მოისეევა გ. კ. და სხვა. ბისმუტშემცველი მასალები: აღნაგობა და ფიზიკო-ქიმიური თვისებები/ ურო რან. — ეკატერინბურგი, 2000. — 527 ფ.
  12. შენადნობი IndAlloy 15, რომელიც შედგება Bi (42,9 %), Cd (5,10 %), In (18,3 %), Pb (21,7 %), Hg (4,00 %), Sn (8,00 %). Matweb LLC. Matherial Property Data.
  13. http://www.nordis.fi/patruunat/vihtavuori-haulikon-patruunat/ დაარქივებული 2011-06-05 საიტზე Wayback Machine. ბისმუთის საფანტის ვაზნების ასორტიმენტი
  14. ემსლი ჯ. ელემენტები. — მ.: მირ, 1993. — 256 ფ.
  15. ჩირკინი ვ. ს., მასალების თერმოფიზიკური თვისებები, ფიზიკო-მათემატიკური ლიტერატურის სახ. გამომცემლობა, 1959.
  16. მაგნიტური ლევიტაციის ცდები (ფინური ენა) დაარქივებული 2012-02-15 საიტზე Wayback Machine. . ვიდეო ჩანაწერი მაგნიტის «ლევიტაცია» ბისმუთის ორ ბლოკს შორის: [1] დაარქივებული 2012-02-15 საიტზე Wayback Machine. , [2] დაარქივებული 2012-02-15 საიტზე Wayback Machine. .