Bismuto

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Bismuto
   

83
Bi
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                   
piombo ← bismuto → polonio
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 9 780 kg/m³
Durezza 2,25
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 208,98038 u
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 1 837 K (1 564 °C)
Volume molare 2,131 × 10−5 /mol
Entalpia di vaporizzazione 104,8 kJ/mol
Calore di fusione 11,3 kJ/mol
Tensione di vapore 0,627 mPa a 544 K
Velocità del suono 1 790 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·Ω
Conducibilità termica 7,87 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione 703 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1 450,5 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3 081,5 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 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 usati 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 uno dei tre soli elementi 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 sia di interesse accademico in quanto 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 siderurgico 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:

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

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

Recenti ricerche (2007) hanno utilizzato il bismuto per realizzare dei superconduttori a bassa temperatura (90 K). 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 svolgeva un ruolo fondamentale. Anche l'origine del nome non è molto chiara: deriva da una parola tedesca Wismut dal significato incerto, forse col significato di metallo bianco o forse 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 soprattutto del piombo.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Bruno Migliorini et al., Scheda sul lemma "bismuto", in Dizionario italiano multimediale e multilingue d'ortografia e di pronunzia, Rai Eri, 2007, ISBN 978-88-397-1478-7.
  2. ^ Perché l'acqua allo stato solido aumenta il suo volume?, scienzapertutti.lnf.infn.it.
  3. ^ Supermagneti verso i 30 tesla, lescienze.espresso.repubblica.it.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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