Вісмут вважається одним із найчарівніших металів з унікальними властивостями. Розташований у групі 15 періодичної таблиці, його хімічний символ — Bi, а атомний номер — 83. З атомною масою 208.9804 вісмут відомий з давніх часів і виділяється своїми дивовижними способами використання та характеристиками. Його назва походить від німецького терміну «bisemutum», що через зовнішній вигляд означає «біла речовина». У цій статті ми детально дослідимо його історію, походження, властивості, промислове використання, технологічне застосування, його духовне значення та те, як він вплинув на різні культури, включно з культурами доколумбової Америки.
Якась історія
Вісмут становить 0,00002% земної кори, що робить його рідкісним металом. Його можна знайти в чистому металевому вигляді, незважаючи на схожість зі сріблом. Його температура плавлення становить 271ºC, він має щільність 9800 кг/м³, а температура кипіння досягає 1560ºC. Протягом багатьох століть цей елемент плутали з іншими металами, такими як свинець і олово, через їхні спільні характеристики. Однак протягом історії хіміки докладали значних зусиль для їх диференціації.
Георгій Агрікола в 1546 році був одним з перших, хто чітко визначив вісмут як унікальний метал, віднісши його до металів, що містять олово і свинець. Цей факт був актуальним для його визнання в сучасній хімії. Агрікола описав це у своєму знаменитому трактаті Де Ре Металіка, де він проаналізував, як його добували та використовували шахтарі його часу.
Пізніше, в 1738 році, Карл Вільгельм Шеєле, Йоганн Генріх Потт і Торберн Улоф Бергман підтвердили різницю між свинцем і вісмутом. Нарешті в 1753 році Клод Франсуа Жоффруа довів, що вісмут відрізняється не тільки від свинцю, але й від олова. Відмінність Джефрі мала вирішальне значення для визнання вісмуту унікальним елементом у періодичній таблиці, і його використання швидко розширилося в різних сферах застосування з давніх часів.
Цікаво, що вісмут також використовувався доколумбовими культурами. Інки, наприклад, змішували цей метал з міддю та оловом, щоб створити бронзовий сплав, який вони використовували в таких інструментах, як ножі. Це одне з перших свідчень використання вісмуту в металевих сплавах.
властивості вісмуту
Вісмут - це метал, який має велику кількість фізичних і хімічних властивостей, які роблять його винятковим у різних областях. Далі ми детально опишемо основні характеристики, які визначають цей елемент, і його застосування.
1. Фізичні властивості:
- Зовнішній вигляд: Вісмут відрізняється сірувато-білим кольором, який при окисленні стає райдужним за рахунок утворення на його поверхні тонкого шару оксиду. Цей шар створює спектр кольорів, який варіюється між рожевим, блакитним, зеленим і золотим.
- Твердість і крихкість: Вісмут є твердим, крихким металом, тобто він не пластичний і легко ламається під напругою, на відміну від інших більш пластичних металів, таких як мідь або залізо.
- Розширення при затвердінні: Примітною характеристикою вісмуту є те, що він розширюється під час затвердіння, на відміну від більшості металів, які стискаються при охолодженні з розплавленого стану. Це явище, спільне лише з кількома елементами, такими як вода та сурма, робить його чудовим матеріалом для ливарного виробництва.
- Низька теплопровідність: Це поганий провідник тепла, що робить його ідеальним для деяких промислових застосувань як теплоізолятор.
- Низька температура плавлення: Вісмут має відносно низьку температуру плавлення, що полегшує його використання в легкоплавких сплавах, у тому числі в системах пожежної сигналізації та спеціальному зварюванні.
2. Хімічні властивості:
- Стійкість до окислення: Хоча він трохи окислюється під впливом вологи, вісмут відносно інертний у сухому повітрі при кімнатній температурі. При нагріванні вище температури плавлення він швидко утворює на своїй поверхні шар оксиду.
- Поєднання з іншими елементами: Вісмут легко зв'язується з галогенами, сіркою, телуром і селеном, але не з фосфором і азотом. Це забезпечує широкий спектр застосування в хімічній промисловості.
- Тривалентні сполуки: Більшість сполук вісмуту є тривалентними. Однак деякі з його сполук можуть бути одновалентними або п’ятивалентними, що додає універсальності їх використання в синтезі складних хімічних речовин. Пентафторид вісмуту, наприклад, є важливою сполукою в хімії органічного фторування.
Поведінка вісмуту також викликала інтерес як одного з найбільш діамагнітних елементів, що відштовхує магнітні поля ефективніше, ніж майже всі інші метали. Ця властивість відкрила двері для майбутніх досліджень і технологічних застосувань.
Властивості вісмуту в духовних справах
Вісмут має не тільки важливі фізичні властивості, але й помітні духовні властивості, особливо в енергетичному зціленні та медитації. Природні або синтетичні камені вісмуту високо цінуються в енергетичній терапії. Ось деякі з основних властивостей, які йому приписують:
- Активація енергії Кундаліні: Кажуть, що вісмут стимулює енергію Кундаліні, яка проходить через чакри хребта. Цей процес допомагає відновити те, що багато духовних традицій описують як «силу свідомості».
- Зміцнення духовного зв’язку: Розміщення каменю вісмуту в коронній чакрі може допомогти, згідно з різними віруваннями, зміцнити зв’язок із універсальним розумом, сприяючи кращому судженню, баченню та вищому знанню.
- Зцілення та баланс: Вісмут також вважається глибоко цілющим каменем. Вважається, що це допомагає людям адаптуватися, коли вони відчувають відірвання від себе чи інших, або коли вони відчувають самотність і розлуку.
- Залучення позитивних емоцій: Ще одна властивість, яку йому приписують, — це здатність залучати позитивні енергії та вібрації, особливо в сфері грошей. Також вважається, що він приносить удачу в азартних іграх і парі.
Використання вісмуту
Завдяки своїм властивостям вісмут має дуже різноманітне застосування. Деякі з основних сучасних застосувань вісмуту включають:
- Фармацевтична промисловість: Вісмут є ключовим компонентом у виробництві протидіарейних препаратів, таких як субсаліцилат вісмуту, більш відомий як активний інгредієнт у таких продуктах, як Pepto-Bismol®. Крім того, його використовують для лікування очних і бактеріальних інфекцій, алергії, метеоризму, сифілісу та інших захворювань.
- Металургійна промисловість: Вісмут широко використовується для отримання легкоплавких сплавів. Ці сплави корисні в системах безпеки, таких як пристрої гасіння в пожежних сповіщувачах, оскільки вони плавляться при низьких температурах.
- Замінник свинцю: Через токсичність свинцю вісмут став нетоксичним замінником у різноманітних промислових застосуваннях, включаючи боєприпаси, балістичні снаряди та баласт кораблів.
- Радіаційний захист: Завдяки своїй високій щільності та атомній вазі він використовується як захисне покриття від рентгенівських променів у медичних процедурах, таких як КТ.
- Постійні магніти: Сплав вісмуту і марганцю дає речовину, відому як бісманол, яка використовується у виробництві потужних постійних магнітів.
- Косметика: Оксихлорид вісмуту використовується у виробництві косметичних засобів, таких як тіні для повік, лаки для волосся та лаки для нігтів, завдяки своїй здатності надавати райдужний блиск і низькому рівню токсичності.
Виникнення та становлення
Вісмут можна знайти в природі в різних формах, хоча він не є поширеним елементом. Зазвичай це трапляється у високотемпературних гідротермальних родовищах і пегматитах. Зустрічається здебільшого у зернистій або лускатій формі, але також існує у волокнистій або голчастій формах.
Зараз країною з найбільшим виробництвом вісмуту є Китай, який щороку виробляє близько 7.200 метричних тонн. Інші великі виробники включають Мексику, яка виробляє близько 825 метричних тонн на рік, і Росію з 40 метричними тоннами. Хоча він має порівняно обмежену присутність, варто відзначити, що основні запаси вісмуту знаходяться в Південній Америці, важливому геополітичному факторі в експортній економіці цього регіону.
Інші країни-виробники вісмуту включають Німеччину, США, Іспанію, Великобританію та Австралію.
Нарешті, вісмут — це метал із захоплюючою історією та багатообіцяючим майбутнім. Використовуваний протягом століть, він є ключовим елементом як у сучасних застосуваннях, так і в розробці нових технологій і терапії. Його здатність поєднувати незвичайні фізичні властивості з низькою токсичністю робить його одним із найцікавіших металів для вивчення та використання в різних галузях промисловості.