Введение в висмут

На самом деле, висмут гораздо более распространен, чем мы думаем. Если вы работаете в материаловедении, особенно в области сверхпроводимости и полупроводников, то «висмут» в последние годы часто попадался вам на глаза. Даже если вы не знакомы с этими высокотехнологичными областями, если вы страдали от язвы желудка из-за проблем с питанием, если ваш любимый цвет — «желтый цвет вишневого цвета», или если вы увлекаетесь косметикой, вы, вероятно, уже сталкивались с висмутом.

В журнале Nature Институт физики твердого тела и материаловедения им. Макса Планка в Германии описал: «Висмут, вероятно, является одним из самых необычных и недооцененных элементов в периодической таблице.

Цветной висмут

Хотя чистые мономеры висмута представляют собой серебристо-белые или розовато-красные металлы, поверхность кристаллов висмута, которые мы обычно видим, обладает ярким радужным блеском и часто используется в ремеслах. Почему так? Это происходит потому, что когда расплавленный висмут медленно охлаждается и кристаллизуется, его поверхность окисляется, образуя тонкую и толстую оксидную пленку, которая преломляет свет, создавая красочный эффект. Красочный эффект создается, когда свет преломляется пленкой.

Промышленная плавка висмута

Висмут (Bi), атомный номер 83, расположен в группе VA шестого периода периодической таблицы. Ртуть, свинец, таллий, мышьяк, сурьма и полоний, расположенные вокруг него, очень токсичны, в то время как висмут практически нетоксичен для человека.

В природе распространенность висмута близка к распространенности серебра, а распространенные висмутовые руды включают висмутовый пирит (Bi2S3), висмутовый оксид (Bi2O3) и висмутовый родохрозит (nBi2O3-mCO2-H2O).

Огневое рафинирование висмута: оно делится на две части: грубое рафинирование и рафинирование, грубое рафинирование обычно представляет собой метод смешанной плавки, то есть смешивание сульфида висмута и руды оксида висмута, и одновременное проведение осадительной плавки сульфида висмута и восстановительной плавки оксида висмута для получения грубого висмута. Грубый висмут будет рафинирован, в основном путем окисления для удаления мышьяка, сурьмы, теллура и других примесей, а затем получают рафинированный висмут, плавят и отливают в слитки.

Мокрое рафинирование висмута: на примере висмутового пирита руда после первичной сортировки измельчается, а затем порошок руды окисляется раствором хлорида железа, подкисленным соляной кислотой:

Bi2S3+6FeCl3→2BiCl3+6FeCl2+3S

Висмут в повседневной жизни

1. Если у вас есть палетка теней для век, посмотрите на список ингредиентов. Если вы внимательны, нетрудно найти в списке ингредиентов ингредиент CI 77163, который содержится во всех основных косметических и средствах по уходу за кожей. Это оксихлорид висмута, первый пигмент, синтезированный с нетоксичным перламутровым блеском.

2. Нетоксичный «желтый первоцвет»

В 2017 году цветом года, выбранным Pantone, был назван «желтый первоцвет». Этот желтый цвет происходит от пигмента ванадиево-висмутового желтого, основным компонентом которого является ванадат висмута (BiVO4). Это один из немногих нетоксичных желтых пигментов, который может использоваться в качестве прямой замены токсичного свинцово-хромового желтого.

3. Полупроводник

Полупроводниковые материалы, содержащие висмут, широко используются в электронике, наиболее распространенными являются компоненты охлаждения с разностью температур Bi-Te-Se.
Использование многоступенчатого термоэлектрического охлаждения может снизить температуру до менее 200K, что полезно в военной, аэрокосмической промышленности, научных исследованиях: BiSbTe3 может использоваться в качестве разности температур в электрических компонентах для солнечных батарей, BiTe2 для производства низкотемпературных источников питания с разностью температур, BiAgS2 используется в производстве полупроводниковых приборов и так далее.