Bismuto

Bismuto (Bi), el más metálico y el menos abundante de los elementos del grupo del nitrógeno (Grupo 15[Va] de la tabla periódica). El bismuto es duro, quebradizo, lustroso y cristalino. Se distingue de todos los demás metales por su color gris-blanco con un matiz rojizo.

Propiedades de los elementos

  • Número atómico: 83
  • Peso atómico: 208.980
  • Punto de fusión: 271,3 °C (520,3 °F)
  • Punto de ebullición: 1.560 °C (2.840 °F)
  • Densidad: 9,747 gramos/cm3 a 20 °C (68 °F)
  • Estados de oxidación: +3, +5

Historia

Evidentemente, el bismuto se conocía en épocas muy tempranas, ya que se da tanto en estado nativo como en compuestos. Durante un largo período, sin embargo, no se reconoció claramente como un metal separado, habiéndose confundido con metales como el plomo, el antimonio y el estaño.

Los mineros durante la Edad Media aparentemente creían que el bismuto era una etapa en el desarrollo de la plata a partir de metales más bajos y estaban consternados cuando descubrieron una veta del metal pensando que habían interrumpido el proceso.

En los escritos del siglo XV del monje alemán Basilio Valentín, este elemento se conoce como Wismut, un término que puede haber sido derivado de una frase alemana que significa «masa blanca». En cualquier caso, fue latinizado a bisemutum por el mineralogista Georgius Agricola, quien reconoció sus cualidades distintivas y describió cómo obtenerlo de sus minerales.

El bismuto fue aceptado como metal específico a mediados del siglo XVIII, y las obras sobre su química fueron publicadas en 1739 por el químico alemán Johann Heinrich Pott y en 1753 por el francés Claude-François Geoffroy.bismuto

Producción comercial y usos

El bismuto es volátil a alta temperatura, pero generalmente permanece con los otros metales después de las operaciones de fundición. El refinado electrolítico del cobre deja el bismuto como un componente del lodo del ánodo.

La separación del bismuto del plomo por el proceso de Betterton-Kroll implica la formación de bismuto de calcio o magnesio de alta fusión (Ca3Bi2 o Mg3Bi2), que se separa y puede ser eliminado como escoria. La escoria puede ser clorada para eliminar el magnesio o el calcio, y finalmente el plomo arrastrado. El tratamiento con hidróxido de sodio produce entonces bismuto de alta pureza.

Una separación alternativa, el proceso Betts, implica el refinado electrolítico de lingotes de plomo (que contienen bismuto y otras impurezas) en una solución de fluosilicato de plomo y ácido fluosilícico libre, recuperando el bismuto del lodo del ánodo. La separación del bismuto de sus minerales de óxido o carbonato puede efectuarse por lixiviación con ácido clorhídrico concentrado. La dilución precipita entonces el oxicloruro, BiOCl. Esto, al calentarlo con cal y carbón vegetal, produce bismuto metálico.

El bismuto metálico se utiliza principalmente en aleaciones, a muchas de las cuales confiere sus propias propiedades especiales de bajo punto de fusión y expansión al solidificarse (como el agua y el antimonio).

Por lo tanto, el bismuto es un componente útil de las aleaciones de tipo metal, que hacen piezas fundidas limpias y limpias; y es un ingrediente importante de las aleaciones de baja fusión, llamadas aleaciones fusibles, que tienen una gran variedad de aplicaciones, especialmente en equipos de detección de incendios. Una aleación de bismuto-manganeso se ha encontrado eficaz como imán permanente.

Las pequeñas concentraciones de bismuto mejoran la maquinabilidad del aluminio, acero, aceros inoxidables y otras aleaciones y suprimen la separación del grafito del hierro fundido maleable. Los dispositivos termoeléctricos para refrigeración utilizan telurio de bismuto, Bi2Te3, y seleniuro de bismuto, Bi2Se3. El bismuto líquido se ha utilizado como portador de combustible y refrigerante en la generación de energía nuclear.

La principal aplicación química del bismuto es en forma de fosfomolibdato de bismuto (BiPMo12O40), que es un catalizador eficaz para la oxidación en el aire de propileno y amoníaco a acrilonitrilo. Esta última se utiliza para fabricar fibras acrílicas, pinturas y plásticos. Los usos farmacéuticos del bismuto se han practicado durante siglos. Es efectivo en remedios para la indigestión y en medicamentos antisifilíticos.

bismutoLas sales ligeramente solubles o insolubles se utilizan en el tratamiento de heridas y trastornos gástricos y para delinear el tracto alimentario durante el examen de rayos X, y el bismuto a veces se inyecta en forma de metal finamente dividido, o como suspensiones de sus sales insolubles. Se han utilizado cantidades sustanciales de oxicloruro, BiOCl, para conferir una calidad perlada a los lápices labiales, esmaltes de uñas y sombras de ojos.

Propiedades y reacciones

El bismuto es un metal bastante quebradizo con un brillo metálico algo rosado y plateado. El bismuto es el más diamagnético de todos los metales (es decir, exhibe la mayor oposición a ser magnetizado).

Es duro y cristalino. Sufre una expansión del 3,3 por ciento cuando se solidifica a partir del estado fundido. Su conductividad eléctrica es muy pobre, pero algo mejor en estado líquido que en sólido. Con respecto a la conductividad térmica, es el más pobre de todos los metales, excepto el mercurio.

Aunque no se empaña en el aire a temperaturas normales, el bismuto forma una capa de óxido cuando se calienta y se oxida rápidamente en su punto de ebullición de 1.560 °C. El color amarillo de este óxido lo distingue de otros metales.

Al calor rojo, el bismuto reacciona con el vapor, pero no se ve afectado por el agua fría y sin aire; se combina directamente con el azufre y con los halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo). El elemento no es atacado por el ácido clorhídrico, y sólo ligeramente por el ácido sulfúrico caliente, pero se disuelve rápidamente por el ácido nítrico diluido o concentrado.bismuto elemento

Los átomos de bismuto tienen la misma estructura electrónica en su envoltura exterior que los otros elementos del grupo de nitrógeno. Por lo tanto, pueden formar tres enlaces covalentes simples, exhibiendo un estado de oxidación de +3 o -3. El elemento tiene una electronegatividad algo menor que los otros, y su único par de electrones es evidentemente bastante inerte, causando que el estado de +5 de bismuto sea raro e inestable.

Química Analítica y Fisiológica

El bismuto suele determinarse gravimétricamente, siendo precipitado y pesado como el fosfato o el oxicloruro, BiOCl. Para producir este último, se añade una cantidad adecuada de ácido clorhídrico a una solución de ácido nítrico que contiene el bismuto, y la solución resultante se vierte en un gran volumen de agua, lo que provoca la precipitación del oxicloruro. También se dispone de métodos de determinación volumétricos y colorimétricos.

El bismuto es relativamente no tóxico, el menor de los metales pesados. Generalmente no es un riesgo industrial. Aunque el bismuto y algunos de sus compuestos tienen un uso terapéutico considerable, algunas autoridades recomiendan que se sustituyan por otros remedios. Los compuestos inorgánicos solubles de bismuto son tóxicos.

Referencias