Bismuto

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Bismuto
Aspetto
Aspetto dell'elemento
Metallo argento-rosato
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico bismuto, Bi, 83
Serie metalli del blocco p
Gruppo, periodo, blocco 15 (VA), 6, p
Densità 9780 kg/m3
Durezza 2,25
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 208,98038 amu
Raggio atomico (calc.) 160 (143) pm
Raggio covalente 146 pm
Raggio di van der Waals 207 pm
Configurazione elettronica [Xe]4f145d106s26p3
e per livello energetico 2, 8, 18, 32, 18, 5
Stati di ossidazione 3, 5 (debolmente acido)
Struttura cristallina romboedrica
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 544,4 K (271,2 °C)
Punto di ebollizione 1837 K (1564 °C)
Volume molare 2,131 × 10-5  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 104,8 kJ/mol
Calore di fusione 11,3 kJ/mol
Tensione di vapore 0,000627 Pa a 544 K
Velocità del suono 1790 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS 7440-69-9
Elettronegatività 2,02 (scala di Pauling)
Calore specifico 122 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 8,67 × 105 /m ohm
Conducibilità termica 7,87 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 703 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1450,5 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3081,5 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
207Bi sintetico 31,55 anni ε 2,399 207Pb
208Bi sintetico 3,368 × 105  anni ε 2,880 208Pb
209Bi 100% 1,9±0,2 × 1019  anni α -- 205Tl
210Bi sintetico 5,01 giorni
3,04 × 106  anni
β
iso
--
0,271
210Po
210Bi
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il bismuto (pronuncia: bismùto[1]) è l'elemento chimico di numero atomico 83. Il suo simbolo è Bi.

È un metallo pesante e fragile, di aspetto bianco-roseo il cui comportamento chimico è simile a quello dell'arsenico e dell'antimonio. È il più diamagnetico dei metalli e, con l'eccezione del mercurio, quello con la minore conducibilità termica. Composti del bismuto esenti da piombo sono usate nell'industria cosmetica ed in applicazioni mediche.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

È un metallo fragile dal colore bianco con sfumature rosa e iridescenti. È il più pesante dei cosiddetti "metalli pesanti" ed è l'unico tra essi a non essere tossico. È il metallo che possiede la resistività più elevata.

Insieme al gallio e all'antimonio è l'unico elemento che, come l'acqua, allo stato liquido presenta un minor volume rispetto allo stato solido[2]. Per riscaldamento in aria può infiammarsi e bruciare con fiamma blu, producendo fumi gialli di ossido di bismuto.

Instabilità[modifica | modifica wikitesto]

L'instabilità del bismuto, prevista teoricamente, ha avuto una conferma sperimentale solo nel 2003, quando i ricercatori dell'Institut d'Astrophysique Spatiale di Orsay, hanno misurato il tempo di dimezzamento per decadimento alfa dell'isotopo 209Bi, fissando la sua emivita in 1,9 × 1019  anni, un tempo che è oltre un miliardo di volte superiore all'attuale stima dell'età dell'Universo. Pertanto, ai fini pratici, il bismuto può essere di fatto considerato un elemento stabile per qualsiasi applicazione, e può essere trattato come ogni altro materiale non radioattivo.

Benché a livelli praticamente nulli, inferiori a quelli dovuti al carbonio-14 normalmente contenuto nel corpo umano, la radioattività del bismuto è di interesse accademico perché prevista teoricamente prima dell'osservazione sperimentale in laboratorio.

Cristalli artificiali[modifica | modifica wikitesto]

Il bismuto in forma altamente pura può formare cristalli iridescenti, generalmente venduti come oggetto di collezionismo. Il colore è dato da un sottile strato di ossido di bismuto.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Usato principalmente nel campo farmaceutico e per preparare leghe a basso punto di fusione come quelle per i fusibili.

L'ossicloruro di bismuto è molto usato nell'industria cosmetica, mentre il subnitrato di bismuto ed il subcarbonato di bismuto trovano uso in medicina. Il subsalicilato di bismuto è usato come farmaco anti-diarroico.

Tra gli altri usi si annoverano:

  • la produzione di forti magneti permanenti, in lega con il manganese;
  • molte leghe di bismuto hanno bassi punti di fusione e trovano applicazione in sistemi antincendio;
  • viene aggiunto al ferro per renderlo malleabile;
  • È uno dei possibili catalizzatori per la produzione delle fibre acriliche;
  • produzione di termocoppie;
  • allo stato liquido, in lega eutettica con il piombo, come refrigerante nel reattore nucleare al piombo;
  • leghe per saldatura, anche perché queste si espandono leggermente per raffreddamento;
  • il subnitrato di bismuto è un componente di smalti vetrosi usati per finissaggi iridescenti;
  • il germanato di bismuto è uno scintillatore inorganico utilizzato nella PET;

Dai primi anni novanta il bismuto è oggetto di studio come sostitutivo non tossico del piombo in diversi materiali (ceramiche, smalti) specialmente destinati al contatto con i cibi.

Recenti ricerche (2007) hanno utilizzato il bismuto per realizzare dei superconduttori a bassa temperatura (90 kelvin). Questi superconduttori mostrano proprietà molto interessanti e potrebbero essere utilizzati nelle future macchine per l'imaging a risonanza magnetica[3].

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Non è possibile stabilire con certezza se la scoperta del bismuto sia stata opera di un alchimista o di una persona che lavorava con i minerali di bismuto. Sembra che attorno alla metà del XV secolo venisse utilizzata una nuova lega per produrre i caratteri di stampa nella cui formula segreta il bismuto svolgesse un ruolo fondamentale. Anche l'origine del nome non è molto chiara: deriva da una parola tedesca Wismut dal significato incerto (forse metallo bianco o forse un nome derivato dal toponimo di una miniera). Anche su chi ne ha latinizzato il nome agli inizi del XVI secolo in bisemutum c'è incertezza: alcuni indicano G. Bauer (chiamato anche Agricola) mentre altri parlano di Paracelso.

Data la sua somiglianza con lo stagno e il piombo, il bismuto fu nell'antichità confuso con questi. Fu Claude Geoffroy Junine nel 1753 a dimostrare che si trattava di un elemento a sé.

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

I più importanti minerali del bismuto sono la bismutinite e la bismite. Canada, Bolivia, Giappone, Messico e Perù sono i principali produttori. Il bismuto prodotto negli Stati Uniti è principalmente un sottoprodotto della lavorazione dei minerali di rame, oro, argento, stagno e specialmente del piombo.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Dizionario d'Ortografia e di Pronunzia. URL consultato il 28 aprile 2013.
  2. ^ 0159. Perché l'acqua allo stato solido aumenta il suo volume?
  3. ^ Supermagneti verso i 30 tesla

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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