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铋是一種五價的后过渡金属,化學性質類似於同屬氮族的砷和锑。
鉍可以在自然界中找到,它的硫化物和氧化物是重要的商業礦石。
純鉍的密度是純鉛的86%。
鉍
原子序數為83的化學元素
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鉍(拼音:bì,注音:ㄅ丨ˋ,粵拼:bei3;英語:Bismuth),是一種化學元素,其化學符號為Bi,原子序數為83,原子量為7002208980400000000♠208.98040 u。
鉍是一種五價的後過渡金屬,化學性質類似於同屬氮族的砷和銻。
鉍可以在自然界中找到,它的硫化物和氧化物是重要的商業礦石。
純鉍的密度是純鉛的86%。
它剛產出時是銀白色的易脆金屬,但表面氧化後呈粉紅色。
鉍是天然的反磁性金屬,也是金屬中熱導率最低的元素之一。
鉍 83Bi
氫(非金屬)
氦(惰性氣體)
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硼(類金屬)
碳(非金屬)
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錀(預測為過渡金屬)
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鉨(預測為貧金屬)
鈇(貧金屬)
鏌(預測為貧金屬)
鉝(預測為貧金屬)
鿬(預測為鹵素)
鿫(預測為惰性氣體)
銻↑鉍↓鏌
鉛←鉍→釙
外觀銀白色光澤概況名稱·符號·序數鉍(bismuth)·Bi·83元素類別貧金屬族·週期·區15·6·p標準原子質量208.98040(1)電子排布[Xe]4f145d106s26p32,8,18,32,18,5
歷史發現克勞德·弗朗索瓦·若弗魯瓦(1753年)物理性質物態固體密度(接近室溫)9.78g·cm−3熔點時液體密度10.05g·cm−3熔點544.7K,271.5°C,520.7°F沸點1837K,1564°C,2847°F熔化熱11.30kJ·mol−1汽化熱179kJ·mol−1比熱容25.52J·mol−1·K−1蒸氣壓壓/Pa
1
10
100
1k
10k
100k
溫/K
941
1041
1165
1325
1538
1835
原子性質氧化態5,4,3,2,1,−1,−2,−3((a mildlyacidicoxide))電負性2.02(鮑林標度)電離能第一:703kJ·mol−1第二:1610kJ·mol−1
第三:2466kJ·mol−1
(更多)原子半徑156pm共價半徑148±4pm范德華半徑207pm雜項晶體結構三方[1]磁序抗磁性電阻率(20°C)1.29µΩ·m熱導率7.97W·m−1·K−1膨脹係數(25°C)13.4µm·m−1·K−1聲速(細棒)(20°C)1790m·s−1楊氏模量32GPa剪切模量12GPa體積模量31GPa泊松比0.33莫氏硬度2.25布氏硬度70–95MPaCAS號7440-69-9最穩定同位素主條目:鉍的同位素同位素
豐度
半衰期(t1/2)
衰變
方式
能量(MeV)
產物
207Bi
syn
31.55 y
β+
2.399
207Pb
208Bi
syn
3.68×105 y
β+
2.880
208Pb
209Bi
100%
1.9×1019 y
α
3.137
205Tl
210Bi
trace
5.012 d
β−
1.426
210Po
α
5.982
206Tl
210mBi
syn
3.04×106 y
IT
0.271
210Bi
α
6.253
206Tl
「Bi」重新導向至此。
關於電學單位,請見「絕對安培」。
鉍長久以來一直被認為是原子序最大的穩定元素,但是在2003年,科學家發現其唯一的穩定同位素鉍-209其實有極其微弱的放射性,會進行α衰變,半衰期超過宇宙年齡的十億倍。
[3]因為鉍的半衰期極長,其微乎其微的放射性不會對生物造成任何影響(甚至比人體的放射性低得多),所以在幾乎所有應用方面中,它還是可以視為穩定元素。
目次
1歷史
2金屬冶煉
3化學性質
4同位素
5化合物
5.1氧化物和硫化物
5.2氫化鉍(III)和鉍化物
5.3鹵化物
5.4含水化合物
6產地和生產
6.1價格
6.2回收
7應用
7.1藥理學
7.2化妝品和顏料
7.3金屬和合金
7.3.1鉛的代替品
7.3.2其他金屬用途和特殊合金
7.3.3鉍化合物的其他用途
8毒理學與生態毒理學
9生物修復
10參見
11參考資料
12書籍
13外部連結
歷史編輯
古時候人們就已經知道鉍金屬的存在。
它是最早發現的十種金屬之一,但其英文名稱Bismuth詞源不詳。
它可能起於德語Bismuth、Wismut、Wissmuth(16世紀初);它們可能與古高地德語hwiz(「白色」)有關。
[4]新拉丁語bisemutium(由格奧爾格·阿格里科拉創造;他當時將許多德語的採礦和技術詞彙轉為拉丁詞語)源自德語Wistuth,可能來自weißeMasse(「白色的物質」)。
[5][6]因為鉍的性質與錫和鉛相似,所以早期人們常常把這三個元素搞混。
由於鉍很早發現,沒有人能確定它最先是被誰發現的。
格奧爾格·阿格里科拉(1546年)指出,鉍屬於一類獨特的金屬,這一類也包括錫和鉛。
[7]煉金術時代的礦工也將鉍命名為Tectumargenti(「正在製造的銀」)。
[8][9][10]印加人也知道鉍的存在,將其和銅、錫一起混合,製造一種特殊的青銅,用來鑄刀。
[11]從1738年的約翰·海因里希·波特、[12]卡爾·威廉·舍勒和托爾貝恩·貝里曼開始,鉛和鉍漸漸得以區分。
1753年,克勞德·弗朗索瓦·若弗魯瓦證明這種金屬不同於鉛和錫。
[9][13][14]
金屬冶煉編輯
鉍金屬,表面的氧化層因薄膜干涉使得這塊鉍呈現彩色
在工業上主要通過氧化鉍的氧化還原反應冶煉鉍,反應方程式為:
Bi2O3+3C→2Bi+3CO↑
Bi2O3+3CO→2Bi+3CO2所產生的一氧化碳還可能把雜質金屬的氧化物還原:
PbO+CO→Pb+CO2這些雜質溶於金屬鉍中,形成粗鉍。
如果鉍礦中還含有銅,則通常加入黃鐵礦來回收銅:
2Cu+FeS2→Cu2S+FeS可以往硫化鉍礦中加入鐵屑來冶煉鉍,反應方程式為:
Bi2S3+3Fe→2Bi+3FeS同樣,有部分雜質熔入金屬鉍,形成粗鉍。
氧化鉍和硫化鉍的混合礦則可以通過混合熔煉法來冶鍊金屬鉍,冶煉過程使用氧化鉍和硫化鉍之間的氧化還原反應:
Bi2S3+2Bi2O3→6Bi+3SO2↑濕法冶煉鉍常用氯化鐵-鹽酸法和鐵粉置換法。
氯化鐵-鹽酸法是將硫化鉍礦溶解在三氯化鐵和鹽酸(HCl)的混合溶液中:
Bi2S3+6FeCl3→2BiCl3+6FeCl2+3S其中,FeCl3還能溶解鉍礦中的天然鉍:
3FeCl3+Bi→BiCl3+3FeCl2礦中如果有氧化鉍則直接被鹽酸溶解:
Bi2O3+6HCl→2BiCl3+3H2O鹽酸有另一個作用,是防止所生成的BiCl3水解成不溶的BiOCl沉澱。
鐵粉則是把生成的氯化鉍中的鉍置換出來:
3Fe+2BiCl3→2Bi+3FeCl2這時沉澱出來的鉍是海綿狀的。
海綿狀的鉍直接在空氣中加熱會氧化,因此工業上通常在熔融的氫氧化鈉中將鉍熔化,這樣既可以防止鉍的氧化,又可以讓形成的液態鉍下沉易於聚集。
鉍中的氧化物及雜質能被氫氧化鈉溶解。
[15]
化學性質編輯
鉍晶體
鉍的化學性質和砷、銻相似。
常溫的鉍不會與空氣的水及氧反應,但熾熱的鉍會與水反應生成氧化鉍:[16]
2Bi+3H2O→Bi2O3+3H2加熱至熔點時,鉍的表面逐漸生成灰黑色的氧化物。
金屬鉍可以在一定條件下和鹵素直接反應,生成三鹵化鉍,但是鉍在500 °C下會與氟反應生成五氟化鉍。
[17][18][19]三鹵化物具腐蝕性,容易與水分反應,生成化學式為BiOX的鹵氧化物。
[20]
4Bi+6X2→4BiX3(X=F,Cl,Br,I)
4BiX3+2O2→4BiOX+4X2在高溫下,金屬鉍能與很多非金屬和金屬反應,生成三價鉍的化合物。
鉍的還原電勢為正值,即在電動序中位於氫後,所以鉍不會與非氧化性酸反應。
鉍能溶於熱的濃硫酸中,生成硫酸鉍和二氧化硫(1);[16]也可以與硝酸反應,生成硝酸鉍(2)。
與砷、銻不同,鉍有生成含氧酸鹽的明顯趨勢,如硫酸鉍、硝酸鉍、砷酸鉍等。
鉍不和鹼反應。
(1)6H2SO4+2Bi→6H2O+Bi2(SO4)3+3SO2
(2)Bi+6HNO3→3H2O+3NO2+Bi(NO3)3鉍也可以在氧的存在下溶於鹽酸:[16]
4Bi+3O2+12HCl→4BiCl3+6H2O需要指出的是,鉍與氧化劑反應時通常只生成三價鉍而不是五價鉍。
五價鉍遠不如五價砷以及五價銻穩定。
這不僅是因為鉍的第IV電離能和第V電離能之和(9.776mJ·mol-1),而且還因為6s2的一個電子激發到6d空軌道需要很大的能量,所以用低氧化態的鉍生成五價鉍化合物很困難。
[21]此外,鉍還能形成原子簇化合物。
同位素編輯
鉍唯一的天然同位素是鉍-209,自從得到發現以來被認為是最重的穩定同位素。
它是錼衰變鏈的最終產物。
然而,科學家長期以來一直懷疑它在理論上是不穩定的。
[22]2003年,法國奧賽天體物理研究所(法語:Institutd'astrophysiquespatiale)的研究人員證實鉍-209具有極其微弱的放射性,會發生α衰變形成鉈-205,測得的半衰期為7019190000000000000♠1.9×1019 年[23],相當於目前估計的宇宙年齡的十億倍。
[3]由於其具有極長的半衰期,極微的放射性對人體不會造成任何影響,甚至比人體本身的放射性低得多,因此在所有目前已知的醫療和工業應用中,鉍可以當作穩定的非放射性元素;而對其放射性的研究純粹是基於學術興趣,因為鉍是少數幾個在理論上被預測有放射性,之後才從實驗室中被檢測出的元素之一。
[3]鉍具有已知最長的α衰變半衰期,不過仍短於碲-128發生雙β衰變的半衰期,長達7024220000000000000♠2.2×1024 年。
幾個半衰期較短的鉍同位素存在於自然界的鈾衰變鏈、錒衰變鏈和釷衰變鏈中,其中鉍-213也存在於錼-237和鈾-233的衰變鏈中。
[24]此外,還有更多的同位素通過實驗合成出來。
在商業中,可以在直線加速器(英語:Linearparticleaccelerator)中利用軔致輻射光子轟擊鐳,來生產放射性同位素鉍-213。
1997年開始,一種與鉍-213結合的抗體複合體可以用來治療白血病患者。
鉍-213的半衰期為45分鐘,在體內會隨著α粒子的發射而衰減。
鉍-213也試過用在癌症的放射治療,例如ɑ粒子標靶治療(英語:Targetedalpha-particletherapy)(TAT)中。
[25][26]
化合物編輯
鉍可以形成三價和五價化合物,其中三價化合物較為常見。
鉍的許多化學性質類似於砷和銻,儘管鉍化合物的毒性比這兩個元素的化合物的低。
氧化物和硫化物編輯
在高溫下,金屬鉍的蒸氣會與氧迅速結合,形成黃色的Bi2O3。
[27][28][19]熔融時,在710 °C以上的溫度中,這種氧化物會腐蝕任何金屬氧化物,甚至是鉑。
與鹼反應時,它會形成兩種含氧離子系列:BiO−2(為聚合物,會形成線性鏈)和BiO3−3。
Li3BiO3中的負離子Bi8O24−24是立方形的八聚體陰離子,而Na3BiO3中的負離子則是四聚體。
[29]深紅色的鉍(V)氧化物Bi2O5不穩定,加熱時會釋放出O2。
[30]NaBiO3是一種強氧化劑。
[31]硫化鉍(III)Bi2S3存在於天然的鉍礦石中。
它由熔融的鉍和硫結合產生而來。
[32][18]
氯氧化鉍(BiOCl)的結構(礦物氯鉍礦)。
灰色:鉍;紅色:氧;綠色:氯
在化學計量上,氯氧化鉍(BiOCl,右圖)和硝酸氧鉍(BiONO3)以鉍醯離子(BiO+)的簡單陰離子鹽的形式出現。
鉍醯離子通常在含水鉍化合物中出現。
然而,在BiOCl的情況下,鹽晶體以Bi、O和Cl原子的交替板的結構形成,其中每個氧在相鄰平面中與四個鉍原子配位。
這種礦物化合物被用作顏料和化妝品(見下文)。
[33]
氫化鉍(III)和鉍化物編輯
與較輕的氮族元素氮、磷和砷不同,但與銻相似,鉍不能形成穩定的氫化物。
氫化鉍(BiH3)是在室溫下自發分解的吸熱化合物。
它僅在-60°C以下穩定。
[29]鉍化物是鉍與其他金屬之間的金屬間化合物。
在2014年,研究人員發現,鉍鈉可以以一種稱為「三維拓撲狄拉克半金屬」(3DTDS)的形式存在,該物質散裝具有3D狄拉克費米子。
它是石墨烯的天然三維對應物,具有相似的電子移動率和漂移速度。
石墨烯和拓撲絕緣體(例如3DTDS中的絕緣體)都是晶體材料,它們在內部是與電絕緣的,但在表面上是可以導電的,從而可使用在電晶體和其他電子設備上。
儘管鉍鈉(Na3Bi)太不穩定,以至於無法在沒有包裝的設備中使用,但它仍可以展示出3DTDS系統的潛在應用,且在半導體和自旋電子學的應用中,它與平面石墨烯相比,具有明顯的效率和製造優勢。
[34][35]
鹵化物編輯
低氧化態的鉍鹵化物已被證明具有不同尋常的結構。
最初被認為是氯化鉍(I)(BiCl),結果是由Bi5+9陽離子和BiCl2−5、Bi2Cl2−8陰離子組合成的複合化合物。
[29][36]Bi5+9陽離子具有扭曲的三鍵三角柱狀分子幾何形狀,也存在於Bi10Hf3Cl18之中,Bi10Hf3Cl18是通過將四氯化鉿和氯化鉍與元素鉍的混合物還原而製成的,具有[Bi+]、[Bi5+9]、[HfCl2−6]3的結構。
[29]:50其他多原子鉍陽離子也已經被知悉,例如:在Bi8(AlCl4)2中被發現的Bi2+8。
[36]鉍也能形成具有與「BiCl」相同結構的低價溴化物。
另外,還有一個真正的單一碘化物BiI,它包含Bi4I4單元鏈。
BiI可加熱分解為BiI3和元素鉍。
此外,也存在有相同結構的一溴化物。
[29]在氧化態為+3時,鉍與所有的鹵素(即BiF3、BiCl3、BiBr3、BiI3)都會形成三鹵化物。
這些鹵素除了BiF3之外,都會被水水解。
[29]氯化鉍與氯化氫在乙醚溶液中會反應生成酸HBiCl4。
[16]鉍很少出現+5的氧化態。
其中一種這樣的化合物便是BiF5,一種強效的氧化劑和氟化劑。
它也是強氟化物的受體,會與四氟化氙反應形成XeF+3陽離子[16]:
BiF5+XeF4→XeF+3BiF−6含水化合物編輯
在水溶液中,Bi3+離子在強酸的條件下會被溶劑化,形成水離子Bi(H2O)3+8。
[37]在pH>0的條件下,則會存在多核物質,其中最重要的是八面體複合物[Bi6O4(OH)4]6+。
[38]
產地和生產編輯
參見:Listofcountriesbybismuthproduction
砷鉍礦
在地殼中,鉍的含量大約是金的兩倍。
鉍最重要的是礦石是砷鉍礦和輝鉍礦。
天然鉍礦的產地主要來自澳洲、玻利維亞和中國[13][39][40]。
根據美國地質調查局的研究,2016年全球的鉍採礦產量為10,200公噸,主要產自中國(7,400噸)、越南(2,000噸)、墨西哥(700噸)[41]。
2016年的全球精煉廠產量則為17,100噸,其中中國生產11,000噸、墨西哥539噸、日本428噸[42];這個數量上的差異顯示出,鉍的地位是作為提取其他金屬(例如:鉛、銅、鋅、錫、鉬、鎢等)的副產品。
精煉廠生產的全球鉍產量的統計數據是較為完整與可靠的[43][44][45][46]。
鉍存在於粗鉛錠中(含鉍量高達10%),經過數個精煉的階段,直到透過白特頓-克洛耳法的程序將之分離出來例如爐渣等的雜質,或是以貝滋電解法將之提煉出來。
鉍與另一種主要金屬銅的作用相似[44]。
生鉍礦經過上述兩種處理程序後,仍存有相當多的其他金屬,其中最主要的是鉛。
藉由熔融混合物與氯氣反應,其他金屬可以轉化為氯化物,而鉍則仍保持不變。
雜質也可以透過各種其他方法去除,例如:使用助熔劑等處理方法,來製成高純度的鉍金屬(純度超過99%)。
價格編輯
Worldmineproductionandannualaveragesofbismuthprice(NewYork,notadjustedforinflation).[47]
鉍金屬全球產量和年平均價格除了1970年代的飆升之外,在20世紀的大部分時間裡,純鉍金屬的價格一直相對地穩定。
鉍一直以來主要是作為提煉鉛的副產品而生產的,因此價格通常反映出生產、需求和回收成本之間的平衡[47]。
在第二次世界大戰之前,對鉍的需求很小,而且主要是用在醫藥上,鉍化合物被用來治療消化系統的疾病、性傳播疾病和燒傷等。
少數鉍金屬則是用在消防噴水系統和保險絲的易熔合金。
在第二次世界大戰期間,鉍被認為是一種戰略性材料,用於焊料、易熔合金、藥物和原子研究。
為了穩定市場,生產商在戰爭期間將價格定為每磅1.25美元(每公斤2.75美元),從1950年到1964年的價格則定為每磅2.25美元(每公斤4.96美元)[47]。
1970年代初期,由於作為鋁、鐵和鋼的冶金添加劑,鉍的需求量逐漸增加,因此價格迅速上漲。
隨後由於全球產量增加、消耗量穩定,以及1980年、1981年至1982年的經濟衰退,其價格下降。
到了1984年,隨著全球消費量的增加,價格又開始攀升,特別是在美國和日本。
在1990年代初期,開始對鉍進行評估研究,因為鉍可以作為鉛的無毒替代品,例如可用於:陶瓷釉料、魚墜、食品加工設備、管線應用的車床加工黃銅、潤滑油脂和水禽狩獵[48]。
儘管得到了美國聯邦政府的鉛替代政策支持,在1990年代中期,在這些領域中鉍的使用率依然增長緩慢,直到2005年左右,增長有所加劇,導致價格迅速且持續地上漲[47]。
回收編輯
大多數鉍是作為提取其他金屬的副產品而生產的,包括鉛,鎢和銅的冶煉,該材料的可持續性取決於廢料回收業的投入。
曾有人認為,鉍可以從電子設備的焊接接頭中完整的回收,可是隨著最近電子設備中焊料應用的效率增加,因此焊料的用量明顯減少,故而難以回收。
要從含銀焊料中回收銀仍具有經濟效益,但回收鉍的經濟效益則少了許多[49]。
因此,未來可行的回收方式,主要是回收鉍含量較大的催化劑,例如磷鉬酸鉍[來源請求]、用於鍍鋅的鉍,以及作為快削加工的冶金添加劑[來源請求]。
鉍最廣泛使用的用途包括胃藥(次水楊酸鉍)、油漆塗料(釩酸鉍)、珠光化妝品(氯氧化鉍)和含鉍子彈,但從這些用途回收鉍是不切實際的。
應用編輯
目前在鉍的產量中,其化合物態就佔了一半。
鉍在商業上的應用不多,且需要使用的量通常相對於其他原材料較少。
在美國,2016年消耗了733噸鉍,其中70%用於化學品(包括藥品、顏料和化妝品),11%用於鉍合金。
一些製造商使用鉍作為閥門等飲用水系統設備的替代品,以滿足美國的「無鉛」要求(始於2014年)。
這是一個相當廣泛的應用,因為它涵蓋了所有住宅和商業建築。
[50]在1990年代初期,研究人員開始評估將鉍作為鉛的無毒替代品的可行性。
藥理學編輯
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詳見醫學聲明。
鉍是一些藥物的成分[51],但其中部分藥物的用量逐漸下降[52]。
次水楊酸鉍(英語:Bismuth_subsalicylate)作為止瀉劑。
例如"粉紅鉍"製劑中Pepto-Bismol(英語:Pepto-Bismol)的活性成分,以及2004年Kaopectate(英語:Kaopectate)的重新配製版本。
它還用於治療一些胃腸疾病[53]及鎘中毒。
儘管在某些情況可能涉及微動力作用(英語:Oligodynamic_effect)(小劑量重金屬離子對微生物的毒性作用),但是仍不清楚完整的作用機理。
該化合物水解產生的水楊酸對於會產生毒素的大腸桿菌(旅行者腹瀉[54]中的重要病原體)具有抗菌作用。
次水楊酸鉍和檸檬酸鉍(英語:Bismuth_subcitrate)的組合可用於治療細菌引起的胃潰瘍。
鉍溴酚(英語:Bibrocathol)是一種含鉍的有機化合物,可用於治療眼部感染。
Bismuthsubgallate(英語:Bismuth_subgallate)—Devrom裡的活性成分,作為除臭劑以治療胃脹氣和糞便中的惡臭。
一些鉍化合物(包括酒石酸鉍鈉)以前被用於治療梅毒[55][56]。
"鉍乳"(氫氧化鉍和次碳酸鉍的懸浮液)在20世紀初被作為助消化藥物銷售。
次硝酸鉍(英語:Bismuth_subnitrate)和次碳酸鉍(英語:Bismuth_subcarbonate)也被用於醫學中。
化妝品和顏料編輯
氯氧化鉍(BiOCl)有時用於化妝品中,作為眼影,髮膠和指甲油中的顏料[57][58]。
這種化合物是一種礦物質雙晶石,並且以晶體形式包含原子層,其以光為基礎折射光,產生類似於珍珠母珍珠層的虹彩外觀。
它曾在古埃及等其他地方作為化妝品。
鉍白(又稱西班牙白),是一種白色顏料,它包括氧氯化鉍或硝酸氧鉍。
釩酸鉍是一種具有光穩定性的非反應性塗料,通常作為毒性較強的硫化鎘黃和橙黃色顏料的替代品。
這使得它常用在檸檬黃色顏料,而且和原本的含鎘顏料在視覺上無法區分。
金屬和合金編輯
鉍和鐵等金屬可製造合金,用於自動噴水滅火系統。
它也被用來製造青銅時代使用的鉍青銅。
鉛的代替品編輯
鉍在重金屬中毒性比較低,隨著人們越來越重視鉛的毒性,鉍合金(大約是鉍產量的三分之一)越來越常作為鉛的替代品。
因為鉛(11.32克/立方公分)和鉍(9.78克/立方公分)之間的密度差異小,在子彈和配重等方面,鉍可以代替鉛。
例如,它可以取代鉛製造鉛墜。
現已替代鉛彈作為鎮暴霰彈槍中的彈藥。
荷蘭,丹麥,英國,威爾斯,美國和許多其他國家現在禁止使用鉛彈來捕獵濕地的鳥類,因為許多鳥類以為鉛彈可幫助消化而誤食,導致鉛中毒。
而荷蘭甚至禁止在所有狩獵行為中使用鉛彈。
鉍錫合金子彈是一種替代方案,其性能與鉛彈相似。
(另一種較便宜但性能較差的替代品是「鋼」彈)然而,鉍由於缺乏可塑性而不適合用作為狩獵子彈。
鉍是一種高原子量的緻密元素,浸漬鉍的乳膠護罩用於阻擋醫學檢查(如電腦斷層掃描)中的X射線,一般認為它是無毒的[59]。
危害性物質限制指令(RoHS)減少了鉛的使用,並擴大鉍在電子產品中作為低熔點焊料的成分,作為傳統錫鉛焊料的替代品。
它的低毒性使它可作為食品加工設備和銅水管的焊料,而在歐盟,它也被應用於汽車工業。
鉍已被評估為用於管道應用(英語:Plumbing)的易切削黃銅中的鉛的替代品[60],雖然它和含鉛鋼的性能不同。
其他金屬用途和特殊合金編輯
大部分的鉍合金熔點很低,可用於特殊用途如焊料。
火災探測和撲滅系統中的許多自動灑水器、熔斷器和安全裝置常見到易熔的In19.1-Cd5.3-Pb22.6-Sn8.3-Bi44.7合金,熔點為47°C(117°F)。
這是一個方便的溫度,因為在正常的生活條件下不太可能超過該溫度。
會在70°C熔化的Bi-Cd-Pb-Sn合金,可用於汽車和航空工業。
在薄壁金屬零件變形之前,先填充熔融液或覆蓋一層薄薄的合金以減少斷裂的機會,然後將零件浸入沸水中以除去合金。
因為鉍在凝固的時候會異常膨脹,所以適合用於某些地方,例如印刷鑄件。
鉍用於製造易切削鋼和易切削鋁合金(英語:Free-machining_steel),以實現精密加工性能。
因為鉛的凝固收縮和鉍的膨脹幅度差不多,因此鉛和鉍的含量通常一樣[61][62]。
含相同比例的鉍鉛合金在熔化、凝固時變化不明顯。
這樣的合金可用於高精度鑄造中,例如在牙科領域可以創建模型和模型。
鉍還用作鍛鑄鐵的合金劑和熱電偶(英語:Thermocouple)材料。
鉍還會用在鋁矽合金中,用來改善矽的型態[63][64]。
一些鉍合金(例如Bi35-Pb37-Sn25)會與不粘材料(雲母、玻璃、搪瓷)結合使用。
因為它們很容易潤濕,從而可以與其他零件接合。
在銫中添加鉍可以提高銫陰極的產率。
鉍粉和錳粉在300°C的溫度下燒結會產生永久磁鐵和磁致伸縮材料,可於10–100kHz範圍內的超聲波發生器和接收器以及磁存儲設備中工作。
鉍化合物的其他用途編輯
鉍包含在鉍鍶鈣氧化銅(英語:BSCCO)(BSCCO)中,鉍鍶鈣氧化銅是1988年發現的一群類似超導化合物,具有最高超導轉變溫度。
次硝酸鉍(英語:Bismuth_subnitrate)是製造虹彩釉料的一種成分,用作油漆中的顏料。
碲化鉍是一種半導體和優良的熱電材料。
碲化鉍二極體用於移動式冰箱,CPU冷卻器和紅外光分光光度計中的探測器。
氧化鉍(英語:Bismuth_oxide)的δ形式是氧的固體電解質。
這種形式通常在高溫閾值以下分解,但在強鹼性溶液中可在遠低於該閾值的溫度下電鍍。
鍺酸鉍是一種閃爍體,廣泛用於X射線和伽馬射線探測器。
釩酸鉍(英語:Bismuth_vanadate)是一種不透明的黃色顏料,被一些藝術家作為畫油畫的染料,亦被水彩顏料公司使用,主要用作替代毒性較大的硫化鎘當作黃色染料,最常被製作為檸檬色的顏料。
它在抗紫外線降解性,不透明度,著色力和不易與其他顏料反應等方面與鎘顏料相同。
除了作為幾種鎘黃的替代品外,它還可作為以往用鋅、鉛和鍶製成的鉻酸鹽顏料的無毒替代品。
如果將釩酸鉍添加入綠色顏料及硫酸鋇(增加透明度),它也可以作為鉻酸鋇的替代品,甚至比其他的更綠。
而與鉻酸鉛相比,它不會因空氣中的硫化氫而變黑(受紫外線照射將加速反應),並且具有更明亮的顏色,尤其是檸檬黃,由於產生該顏色所需的硫酸鉛百分比較高,它是最透明、無光澤且最快變黑的。
它也被用來作為汽車烤漆,但由於成本較高,仍不普遍[65]。
作為製造丙烯酸纖維時的催化劑。
將CO2轉化為CO的電催化劑(英語:Electrocatalyst)[66]。
潤滑油的成分。
毒理學與生態毒理學編輯
參見鉍沉著症(英語:Bismuthia),一種因長期接觸鉍而引起的罕見皮膚病。
科學文獻指出,與其他重金屬(鉛,砷,銻等)相比,攝入一些鉍化合物對人體的毒性較小,可能是因為鉍鹽的溶解度相對較低所導致[67]。
研究指出,鉍滯留於全身的生物半衰期為5天,但它會在接受鉍藥物治療的人的腎臟中積存多年[68]。
鉍可能會引發中毒,在近年來越來越普遍。
與鉛中毒一樣,鉍中毒會導致在牙齦上形成黑色沉澱物,稱為鉍線[69][70]。
鉍中毒或許可用二巰基丙醇治療,其療效目前尚不明確[71]。
鉍對環境的影響尚不清楚,它可能比其他的重金屬更不容易產生生物積累,而這是一個目前正在積極研究的領域[72]。
生物修復編輯
真菌Marasmiusoreades可以用來修復被鉍汙染的土壤[72]。
參見編輯
氮族元素
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WebElements.com–鉍(英文)
取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=铋&oldid=73002113」
延伸文章資訊
- 1铋- 维基百科,自由的百科全书
铋是一種五價的后过渡金属,化學性質類似於同屬氮族的砷和锑。鉍可以在自然界中找到,它的硫化物和氧化物是重要的商業礦石。純鉍的密度是純鉛的86%。
- 2玩鉍.歸召:徜徉神秘金屬結構| Asus Design Center
什麼金屬這麼特別?有著奇幻的晶體結構與五彩斑斕的科幻色彩?元素週期表系的同學告訴我這叫做鉍(Bismuth),化學符號Bi ...
- 3鉍金屬錠- 優惠推薦- 2022年8月| 蝦皮購物台灣
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- 4鉍錠(純鉍/鉍晶體) - 帝一化工
鉍錠(純鉍/鉍晶體), 純鉍的原料,是有銀白色光澤的金屬。可使用鉍錠加工製作成鉍晶體,
- 5鉍- A+醫學百科
金屬冶煉