简介
铋(bì),天然放射性元素,为有银白色光泽的金属,质脆易粉碎;熔点271.3°C,沸点1560°C,密度9.8克/厘 米3;导电导热性差;由液态到固态时体积增大。铋在红热时与空气作用;铋可直接与硫、卤素化合;不溶于非氧化性酸,溶于硝酸、热浓硫酸。铋可制低熔点合金,用于自动关闭器或活字合金中;碳酸氧铋和硝酸氧铋用作药物;氧化铋用于玻璃、陶瓷工业中。
以前铋被认为是最重的稳定元素,但在2003年,发现了铋微弱的放射性,可经α衰变变为铊-205。其半衰期为1.9*10^19年左右,达到宇宙寿命的10亿倍。自此以后,铅是质量最大的稳定元素。
CAS号:7440-69-9
[1]性质
物理性质:性脆,导电和导热性都较差。铋在凝固时体积增大,膨胀率为 3.3%。
铋
铋的硒化物和碲化物具有半导体性质。
熔点:271.3℃
沸点:1560±5℃
密度:9.8 克/立方厘米
颜色:银白色或微红色,有金属光泽
声音在其中的传播速率:1790(m/S)
莫氏硬度:2.25
电离能(kJ /mol) 第一电离能7.289电子伏特
M - M+ 703.2
M+ - M2+ 1610
M2+ - M3+ 2466
M3+ - M4+ 4372
M4+ - M5+ 5400
M5+ - M6+ 8520
M6+ - M7+ 10300
M7+ - M8+ 12300
铋
M8+ - M9+ 14300
M9+ - M10+ 16300
外围电子层排布:6s2 6p3
电子层:K-L-M-N-O-P
核电荷数:83
化学性质:
周期:6
族 :ⅤA
原子量:208.98038
化学符号:Bi
原子序数:83
原子体积(立方厘米/摩尔):21.3
晶胞参数:
a = 667.4 pm
b = 611.7 pm
c = 330.4 pm
铋
α = 90°
β = 110.33°
γ = 90°
氧化态:
主要:Bi+3
其它:Bi-3, Bi+1, Bi+4Bi +5
特点
元素类型:金属
晶体结构:晶胞为三斜晶胞。
室温下,铋不与氧气或水反应,在空气中稳定,加热到熔点以上时能燃烧,发出淡蓝
铋
色的火焰,生成三氧化二铋,铋在红热时也可与硫、卤素化合。铋不溶于水,不溶于非氧化性的酸(如盐酸)即使浓硫酸和浓盐酸,也只是在共热时才稍有反应,但能溶于王水和浓硝酸。其中+5价化合物NaBiO3(铋酸钠)是强氧化剂,在分析化学中用于检测Mn。
元素在海水中的含量(ppm):太平洋表面 0.00000004
元素在太阳中的含量(ppm):0.01
超长半衰期
铋曾一度被认为是稳定的元素,其实不然。但铋的半衰期使得它和稳定元素几乎无差别:1.9*10^19年。
发现过程
古希腊和罗马就使用金属铋,用作盒和箱的底座。但直到1556年德意志G.阿格里科拉
铋
才在《论金属》一书中提出了锑和铋是两种独立金属的见解。1737年赫罗特(Hellot)用火法分析钴矿时曾获得一小块样品,但不知何物。 1753年英国C.若弗鲁瓦和T.伯格曼确认铋是一种化学元素,定名为bismuth。1757年法国人日夫鲁瓦(Geoffroy)经分析研究,确定为新元素。
来源及用途
元素来源:
铋在自然界中以游离金属和矿物的形式存在。矿物有辉铋矿、铋华等。金属铋由矿物经煅烧后成三氧化二铋,再与碳共热还原而获得,可用火法精炼和电解精炼制得高纯铋。
铋
元素用途:
铋主要用于制造易熔合金,熔点范围是47~262℃,最常用的是铋同铅、锡、锑 、铟等金属组成的合金,用于消防装置、自动喷水器、锅炉的安全塞,一旦发生火灾时,一些水管的活塞会“自动”熔化,喷出水来。 在消防和电气工业上,用作自动灭火系统和电器保险丝、焊锡。铋合金具有凝固时不收缩的特性,用于铸造印刷铅字和高精度铸型。碳酸氧铋和硝酸氧铋用于治疗皮肤损伤和肠胃病。
存在形式
铋在地壳中的含量不大,为2×10-5%,自然界中铋以单质和化合物两种状态存在,主要矿物有辉铋矿(Bi2S3)、泡铋矿( Bi2O3)、菱铋矿(nBi2O3?mCO2?H2O)、铜铋矿(3Cu2S?4Bi2S3)、方铅铋矿(2PbS?Bi2S)。
铋
铋在自然界中有硫化物的辉铋矿(Bi2S3)和氧化物氧化铋(Bi2O3),或称铋黄土,是由辉铋矿和其他含铋的硫化物氧化后形成的。由于铋的熔点低,因此用炭等可以将它从它的天然矿石中还原出来。所以铋早被古代人们取得,但由于铋性脆而硬,缺乏延展性,因而古代人们得到它后,没有找到它的应用,只是把它留在合金中。
铋是由阿格里科拉首先明确它是一种金属的。铋的拉丁名称bismuthum和元素符号来自德文weisse masse(白色物质),但是金属铋并非银白色,而是粉红色。
自然铋
名字来源:从阿拉伯语 bismid而来,意思是像锑一样;
化学组成:主要成份是铋,也常混有微量砷?锑和硫;
类别:自然元素-半金属元素-自然砷族;
晶系和空间群:三方晶系,R3-m;
晶胞参数:a0= 0.657nm,α=87034’;
形态:晶体少见,常为块状;
颜色:新鲜时呈银白色,带有特有的浅红色,氧化后呈黄色至深灰色;
条痕:灰色;
透明度::不透明;
光泽:强金属光泽;
硬度:2~2.5;
解理和断口:解理完全,晶体长度内单向劈理良好,断口呈贝壳状;
比重:9.7~9.8 g/cm3;g/cm3
其他性质:脆性至弱延展性,具有强逆磁性,遇冷发生膨胀;
鉴定特征浅红色,一组完全解理,硬度低为其特征;
成因和产状:产于高温热液矿床中,与锡石,黑钨矿、辉铋矿等共生,还可见于伟晶岩脉中;
主要用途:铋含量低的样品可用于人造再生长,以形成有趣晶形标本作为收藏;由于逆磁性,可用于电子场;隔火设备和耐热合金的主要原材料;配药。
著名产地:最好的样品来自德国,其次是瑞典和玻利维亚。还有加拿大安大略省科搏尔特区和西北地区大熊湖,及美国加利福尼亚州和南卡罗来纳州切斯特菲尔德区。
氧化铋
英文名称:Bismuth oxide
分 子 式:Bi2O3
分 子 量:465.96
性状:黄色重质粉末或单斜结晶。无气味。在空气中稳定。溶于盐酸和硝酸;几乎不溶于水,加热变成褐红色冷后仍变为黄色。相对密度8.5。熔点820℃ ,沸点1890℃。
用 途:用作分析试剂。用铋盐制备。防火纸的制造。该氧化铋可广泛用于无机合成、电子陶瓷、化学试剂等领域,主要用于制造瓷介电容器,也可用于制造压电陶瓷、压敏电阻等电子陶瓷元件。CAS No.: 1304-76-3
硝酸铋
第一部分:化学品名称
化学品中文名称: 硝酸铋
化学品英文名称: bismuth nitrate
英文名称2: nitric acid bismuth salt
技术说明书编码: 591
CAS No.: 10035-06-0
分子式: Bi(NO3)3.5H2O
分子量: 485.10
第二部分:成分/组成信息
有害物成分 CAS No.
第三部分:危险性概述
健康危害: 对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有刺激性。至今未发现有职业中毒报导。非职业性中毒可发生肝、肾、中枢神经系统损害及药疹等。
燃爆危险: 本品助燃,具刺激性。
第四部分:急救措施
皮肤接触: 脱去污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触: 提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入: 迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入: 饮足量温水,催吐。就医。
第五部分:消防措施
危险特性: 无机氧化剂,与还原剂、有机物、易燃物如硫、磷或金属粉末等混合可形成爆炸性混合物。
有害燃烧产物: 氮氧化物。
灭火方法: 消防人员必须佩戴过滤式防毒面具(全面罩)或隔离式呼吸
器、穿全身防火防毒服,在上风向灭火。切勿将水流直接射至熔融物,以免引起严重的流淌火灾或引起剧烈的沸溅。灭火剂:雾状水、砂土。 第六部分:泄漏应急处理
应急处理: 隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。勿使泄漏物与还原剂、有机物、易燃物或金属粉末接触。小量泄漏:用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中。大量泄漏:收集回收或运至废物处理场所处置。
第七部分:操作处置与储存
操作注意事项: 密闭操作,局部排风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴安全防护眼镜,穿胶布防毒衣,戴橡胶手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。避免产生粉尘。避免与还原剂接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项: 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。包装密封。应与易(可)燃物、还原剂等分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
第八部分:接触控制/个体防护, 职业接触限值
前苏联MAC(mg/m3): 0.5
工程控制: 密闭操作,局部排风。
呼吸系统防护: 空气中浓度较高时,应该佩戴自吸过滤式防尘口罩。必要时,建议佩戴自给式呼吸器。
眼睛防护: 戴安全防护眼镜。
身体防护: 穿胶布防毒衣。
手防护: 戴橡胶手套。
其他防护: 工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕,淋浴更衣。注意个人清洁卫生。
第九部分:理化特性
主要成分: 纯品
外观与性状: 无色透明有光泽结晶, 有吸湿性。
熔点(℃): 30(分解)
沸点(℃): 80(失去5H2O)
相对密度(水=1): 2.83
相对蒸气密度(空气=1): 无资料
饱和蒸气压(kPa): 无资料
燃烧热(kJ/mol): 无意义
临界温度(℃): 无意义
临界压力(MPa): 无意义
辛醇/水分配系数的对数值: 无资料
闪点(℃): 无意义
引燃温度(℃): 无意义
爆炸上限%(V/V): 无意义
爆炸下限%(V/V): 无意义
溶解性: 溶于稀硝酸、乙醇、丙酮。
主要用途: 用于药物和铋盐制造, 用作各种触媒原料。
第十部分:稳定性和反应活性
禁配物: 还原剂、易燃或可燃物、活性金属粉末、硫、磷。
第十一部分:毒理学资料
第十二部分:生态学资料
其它有害作用: 该物质对环境可能有危害,在地下水中有蓄积作用。
第十三部分:废弃处置
废弃处置方法: 处置前应参阅国家和地方有关法规。用安全掩埋法处置。
第十四部分:运输信息
包装类别: O53
包装方法: 塑料袋或二层牛皮纸袋外全开口或中开口钢桶;塑料袋或二层牛皮纸袋外普通木箱;螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱;螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶(罐)外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱。
运输注意事项: 铁路运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装。运输时单独装运,运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。严禁与酸类、易燃物、有机物、还原剂、自燃物品、遇湿易燃物品等并车混运。运输时车速不宜过快,不得强行超车。运输车辆装卸前后,均应彻底清扫、洗净,严禁混入有机物、易燃物等杂质。
第十五部分:法规信息
法规信息、化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布),化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号),工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定;常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)将该物质划为第5.1 类氧化剂。
铋化氢
铋化氢(BiH3)的毒性比磷化氢,砷化氢,以及锑化氢都要强,热稳定性则比上述三种物质弱,分解温度仅有228K.它的相对质量为212.,比空气重很多.
如过用强还原剂(比如锌)在稀酸(不包括硝酸)的存在下 ,可将+3价的铋化合物还原成铋化氢(对砷和锑也可如此处理),在加热到一定温度时铋化氢就分解为单质铋与氢气(砷化氢,锑化氢亦然),得到亮棕色的"铋镜",即可检验出铋的存在.这是分析化学上检验铋非常灵敏的方法---马希法.
Bi2O3+6Zn+6H2SO4=====2BiH3+6ZnSO4+3H2O
2BiH3===加热===2Bi+3H2
BiH3的还原性很强,可以从AgNO3中还原出银,从CuSO4中还原出铜.因此可用这两种溶液吸收铋化氢气体。铋化氢几乎不溶于水,且在水中易被溶解在水里的氧氧化为铋单质,水溶液碱性极弱,不能形成BiH4+离子。利用高纯BiH3与金属有机化合物加热,可制备许多低杂质合金,如:
In(CH3)3+BiH3===加热===InBi+3CH4
铋矿国内产地
中国铋资源储量居世界首位,主要分布在湖南、江西、广东、云南和内蒙,尤以湖南郴州和赣南地区最为丰富。2000年湖南省国土资源资料表明,保有铋储量32.26万吨,其中柿竹园区铋储量就达21.33万吨(平均品位0.17%)。近年,柿竹园附近的金船塘-玛瑙山矿区,铋资源总量虽不及柿竹园矿区,但它矿点多,品位高,可选性好。铋精矿总产量大大超过柿竹园,精矿铋金属含量年产规模在2000 吨以上。