Химия - Висмут - Получение
28 февраля 2011Оглавление:
1. Висмут
2. Происхождение названия
3. Получение
4. Изотопы
5. Интересные факты
Висмут получают сплавлением сульфида с железом:
Bi2S3 + 3Fe = 2Bi + 3FeS,
или последовательным проведением процессов:
2Bi2S3 + 9O2 = 2Bi2O3 + 6SO2↑;
Bi2O3 + 3C = 2Bi + 3CO↑.
Стоимость
Цены на висмут чистотой 99 % в 2011 году составили в среднем 23-28 долл/кг.
Применение
Металлургия
Висмут имеет большое значение для производства так называемых «автоматных сталей», особенно нержавеющих, и очень облегчает их обработку резанием на станках-автоматах при концентрации висмута всего 0,003 %, в то же время не увеличивая склонность к коррозии. Висмут используют в сплавах на основе алюминия, эта добавка улучшает пластические свойства металла, резко упрощает его обработку.
Катализаторы
В производстве полимеров трёхокись висмута служит катализатором, и её применяют, в частности, при получении акриловых полимеров. При крекинге нефти некоторое применение находит оксохлорид висмута.
Термоэлектрические материалы
Висмут применяется в полупроводниковых материалах, используемых, в частности, в термоэлектрических приборах. К таким материалам относятся теллурид и селенид висмута. Получен высокоэффективный материал на основе висмут-цезий-теллур для производства полупроводниковых холодильников суперпроцессоров.
Детекторы ядерных излучений
Некоторое значение для производства детекторов ядерного излучения имеет монокристаллический иодид висмута. Германат висмута распространённый сцинтилляционный материал, применяется в ядерной физике, физике высоких энергий, компьютерной томографии, геологии.
Легкоплавкие сплавы
Сплавы висмута с другими легкоплавкими веществами обладают очень низкой температурой плавления. Наиболее известны сплав Вуда и сплав Розе. Применения таких легкоплавких сплавов включают в себя:
- теплоносители;
- припои;
- элементы противопожарной сигнализации;
- специальные смазки, работающие в вакууме и тяжёлых условиях;
- клапаны, при расплавлении открывающие просвет для протекания жидкостей и газов, например ракетных топлив;
- предохранители в мощных электрических цепях;
- уплотнительные прокладки в сверхвысоковакуумных системах;
- фиксирующие составы для сломанных конечностей в медицине;
- термометрические материалы в жидкостных термометрах;
- материалы для изготовления выплавляемых моделей в литье и т. д.
Измерение магнитных полей
Металлический висмут особой чистоты служит материалом для производства обмотки для измерения сверхсильных магнитных полей, ввиду того, что при увеличении магнитного поля электросопротивление висмута резко возрастает, и в то же время достаточно равномерно для того, чтобы по изменению сопротивления обмотки, изготовленной из него, судить о напряжённости внешнего магнитного поля.
Производство полония-210
Некоторое значение висмут имеет в ядерной технологии при получении полония важного элемента радиоизотопной промышленности.
Химические источники тока
Оксид висмута в смеси с графитом используется в качестве положительного электрода в висмутисто-магниевых элементах.
Также в качестве положительного электрода в литиевых элементах находит применение висмутат свинца.
Висмут в сплаве с индием применяется в чрезвычайно стабильных и надежных ртутно-висмуто-индиевых элементах. Такие элементы прекрасно работают в космосе и в тех условиях, где важна стабильность напряжения, высокая удельная энергия, а снижение частоты отказов играет первостепенную роль.
Трёхфтористый висмут применяется для производства чрезвычайно энергоёмких лантан-фторидных аккумуляторов.
Обработка прочных металлов и сплавов
В легкоплавких сплавах висмута производят токарную, фрезерную обработку и сверление урана, вольфрама и его сплавов и других материалов, трудно поддающихся обработке резанием.
Ядерная энергетика
Эвтектический сплав висмут-свинец используется в ядерных реакторах с жидкометаллическим теплоносителем. В частности, в советском подводном флоте такие реакторы использовались на подлодке К-27 и семи подлодках проекта 705.
Малое сечение захвата висмутом тепловых нейтронов и значительная способность к растворению урана вкупе со значительной температурой кипения и невысокой агрессивностью к конструкционным материалам позволяют использовать висмут в гомогенных атомных реакторах, пока не вышедших из стадии экспериментальных разработок.
Магнитные материалы
Интерметаллид марганец-висмут сильно ферромагнитен и производится в больших количествах промышленностью для получения пластичных магнитов. Особенностью и преимуществом такого материала является возможность быстрого и дешёвого получения постоянных магнитов любой формы и размеров. Кроме того, этот магнитный материал достаточно долговечен и обладает значительной коэрцитивной силой. Кроме соединений висмута с марганцем, также известны магнитотвёрдые соединения висмута с индием, хромом и европием, применение которых ограничено специальными областями техники вследствие либо трудностей синтеза, либо высокой цены второго компонента.
Топливные элементы
Керамические фазы ВИМЕВОКС, включающие в свой состав оксид висмута с оксидами других металлов, обладают очень высокой проводимостью при температурах 500—700 К и применяются для производства высокотемпературных топливных элементов.
Высокотемпературная сверхпроводимость
Керамики, включающие в свой состав оксиды висмута, кальция, стронция, бария, меди, иттрия и др. являются высокотемпературными сверхпроводниками. В последние годы при изучении этих сверхпроводников выявлены фазы, имеющие пики перехода в сверхпроводящее состояние при 110 К.
Производство тетрафторгидразина
Висмут в виде мелкой стружки или порошка применяется в качестве катализатора для производства тетрафторгидразина, используемого в качестве окислителя ракетного горючего.
Электроника
Сплав состава 88 % Bi и 12 % Sb в магнитном поле обнаруживает аномальный эффект магнитосопротивления; из этого сплава изготовляют быстродействующие усилители и выключатели.
Вольфрамат, станнат-ванадат, силикат и ниобат висмута входят в состав высокотемпературных сегнетоэлектрических материалов.
Феррит висмута применяется в качестве магнитоэлектрического материала.
Медицина
Из соединений висмута в медицине шире всего используют его трёхокись Bi2O3. В частности, её применяют в фармацевтической промышленности для изготовления многих лекарств от желудочно-кишечных заболеваний, а также антисептических и заживляющих средств. Кроме того, в последнее время на её основе разрабатывается ряд противоопухолевых препаратов для лечения онкологических заболеваний.
Оксохлорид висмута находит применение в медицине в качестве рентгеноконтрастного средства и в качестве наполнителя при изготовлении кровеносных сосудов. Кроме того в медицине находят широкое применение такие соединения, как галлат, тартрат, карбонат, субсалицилат, субцитрат и трибромфенолят висмута. На основе этих соединений разработано множество медицинских препаратов.
В качестве противоязвенных средств используются: висмута трикалия дицитрат, висмута субнитрат, ранитидина висмута цитрат.
Пигменты
Ванадат висмута применяется в качестве пигмента.
Косметика
Оксохлорид висмута применяется как блескообразователь в производстве лака для ногтей, губной помады, теней и др.
Охота
Висмут является относительно безопасным для окружающей среды. Это позволяет использовать дробь из висмута взамен традиционного и токсичного свинца.
Просмотров: 8319
|