Висмут

9 заданий

Металл и соединения висмута(III)

Висмут — розовато-серебристый хрупкий металл (т. пл. 271 °C). Его кристаллы, выращенные из расплава, покрываются тонкой оксидной плёнкой и переливаются всеми цветами радуги — популярный сувенир.

auto_awesomeПочти стабильный

Висмут-209 долго считали самым тяжёлым стабильным нуклидом. В 2003 году французские физики обнаружили его α-распад с периодом полураспада \(1{,}9\cdot10^{19}\) лет — в миллиард раз больше возраста Вселенной. Для химии висмут остаётся «стабильным».

Основный характер. В отличие от мышьяка и сурьмы, \(\ce{Bi(OH)3}\) не растворяется в щелочах. Соли висмута(III) сильно гидролизуются:

scienceГидролиз и осаждение

\(\ce{Bi(NO3)3 + H2O <=> BiONO3 v + 2HNO3}\) — основной нитрат висмутила; раствор готовят на азотной кислоте.
\(\ce{BiCl3 + H2O <=> BiOCl v + 2HCl}\) — белый осадок хлорида висмутила (урок 69).
\(\ce{Bi^3+ + 3OH- -> Bi(OH)3 v}\) — в избытке щёлочи не растворяется.
\(\ce{2Bi(OH)3 + 3Na2[Sn(OH)4] -> 2Bi v + 3Na2[Sn(OH)6]}\) — станнит восстанавливает висмут до чёрного металла (качественная реакция).
\(\ce{Bi^3+ + 4I- -> [BiI4]-}\) — оранжевый раствор (после чёрного осадка \(\ce{BiI3}\)).

Висмутаты — окислители

Висмут(V) неустойчив (эффект инертной пары), поэтому его соединения — сильные окислители. Висмутат натрия \(\ce{NaBiO3}\) получают окислением висмута(III) в щелочной среде: \(\ce{Bi(OH)3 + Cl2 + 3NaOH -> NaBiO3 + 2NaCl + 3H2O}\).

scienceВисмутат-окислитель

\[\ce{2Mn^2+ + 5NaBiO3 + 14H+ -> 2MnO4- + 5Bi^3+ + 5Na+ + 7H2O}\]

Раствор соли марганца, бесцветный или бледно-розовый, от висмутата в азотной кислоте становится малиновым — чувствительная реакция на марганец (даже в стали). Кроме висмутата так же действуют \(\ce{PbO2}\) и персульфат с серебром.

boltЭлектроны висмутата

Bi \(+5 \to +3\) — 2 электрона; Mn \(+2 \to +7\) — 5 электронов. НОК = 10: 5 висмутатов на 2 марганца.

infoПочему не соляная кислота

Реакцию проводят в азотной или серной кислоте: хлорид-ионы сами восстанавливают висмутат (и перманганат), и малиновая окраска не появится.

Висмут в жизни

Висмут — наименее токсичный из тяжёлых металлов, и это определило его применение.

auto_awesomeВисмут в медицине

Препараты висмута лечат язву желудка: коллоидный субцитрат висмута («Де-Нол») образует защитную плёнку и подавляет бактерию хеликобактер. Средство от расстройства желудка с субсалицилатом висмута иногда окрашивает язык и стул в чёрный цвет — это безвредный сульфид висмута \(\ce{Bi2S3}\), образующийся с сероводородом кишечника.

auto_awesomeЛегкоплавкие сплавы

Сплав Вуда (висмут, свинец, олово, кадмий) плавится при 70 °C — ложечка из него тает в горячем чае (старый розыгрыш). Легкоплавкие сплавы висмута используют в спринклерных системах пожаротушения: пробка плавится при пожаре и открывает воду.

scienceВисмут в технике

\(\ce{Bi2Te3}\) — термоэлектрический материал элементов Пельтье (урок 123).
\(\ce{BiOCl}\) — перламутровый пигмент в косметике.
Висмут вместо свинца — в «зелёных» припоях и дроби.

boltСамый диамагнитный металл

Висмут выталкивается из магнитного поля сильнее всех других металлов; кусочек висмута над мощным неодимовым магнитом может левитировать.

push_pinГлавное

Висмут — тяжёлый хрупкий металл с рекордным диамагнетизмом; расширяется при затвердевании; его единственный природный изотоп \(\ce{^209Bi}\) оказался радиоактивным (период полураспада \(2\cdot10^{19}\) лет). \(\ce{Bi2O3}\) и \(\ce{Bi(OH)3}\) — основные (не растворяются в щелочах). Соли висмута(III) гидролизуются до основных солей висмутила (\(\ce{BiOCl}\), \(\ce{BiONO3}\)). Висмутат натрия \(\ce{NaBiO3}\) — сильный окислитель: окисляет \(\ce{Mn^2+}\) до \(\ce{MnO4-}\) (качественная реакция на марганец). Станнит восстанавливает висмут(III) до чёрного металла. Соединения висмута — малотоксичные лекарства.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.