Bizmut

Bizmut (Bi)

H Periyodik tablo He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba   Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra   Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og  
  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr  


Temel özellikleri
Atom numarası 83
Element serisi Zayıf metaller
Grup, periyot, blok 15, 6, p
Görünüş parlak gümüş rengi
Bizmut
Kütle numarası 208.98040 g/mol
Elektron dizilimi [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Enerji seviyesi başına
Elektronlar
2, 8, 18, 32, 18, 5
CAS kayıt numarası 7440-69-9
Fiziksel Özellikleri
Maddenin hâli Katı
Yoğunluk 9.78 g/cm³
Sıvı hâldeki yoğunluğu 10,05 g/cm³
Ergime noktası 544,7 °K
271,5 °C
Kaynama noktası 1837 °K
1564 °C
Ergime ısısı 11.30 kJ/mol
Buharlaşma ısısı 151 kJ/mol
Isı kapasitesi 25.52 J/(mol·K)
Atom özellikleri
Kristal yapısı rombohedral
Yükseltgenme seviyeleri 5, 4, 3, 2, 1
Elektronegatifliği 2,02 Pauling ölçeği
İyonlaşma enerjisi 703 kJ/mol
Atom yarıçapı 156 pm
Atom yarıçapı (hes.) pm
Kovalent yarıçapı 148±4 pm
Van der Waals yarıçapı 207 pm
Diğer özellikleri
Elektrik direnci 1.29 µ nΩ·m (20°C'de)
Isıl iletkenlik 7.97 W/(m·K)
Isıl genleşme 13,4 µm/(m·K) (25°C'de)
Ses hızı 1790 m/s ('de)
Mohs sertliği 2,25
Vickers sertliği MPa
Brinell sertliği 94.2 MPa

Bizmut sembolü Bi ve atom numarası 83 olan kimyasal elementtir. 15. grupta, 6. periyotta yer alan bir metaldir.[1] Pentavalent geçiş metalidir ve azot grubundadır; aynı gruptaki arsenik ve antimon ile benzerlik gösterir. Her ne kadar önemli ticari cevherler sülfür ve oksit formlarından oluşsa da elementer bizmut doğal olarak ortaya çıkabilir. Serbest element formundaki kurşunun %86'sı yoğunluğuna sahiptir. Yeni üretildiğinde gümüşi beyaz renkli ve kırılgan bir metaldir ancak yüzey oksidasyonu ona birçok renkte yanardöner renkler verebilir. Bizmut en doğal diyamanyetik elementtir ve metaller arasındaki en az termal iletkenlik değerlerinden birine sahiptir.

Bizmut uzun zamandır, kararlı ve en yüksek atom kütleli element olarak kabul edilmiştir ancak 2003'te aşırı derecede zayıf radyoaktif olduğu keşfedildi: bizmutun tek ilkel izotopu bizmut-209, evrenin tahmini yaşının 1000,000,000 milyar katından daha uzun yarı ömürlü alfa bozunumu ile bozunur.[2][3] Olağanüstü uzun yarılanma ömrü nedeniyle bizmut neredeyse tüm amaçlar için kararlı olarak kabul edilebilir.[3]

Başlıca kullanımlarıDüzenle

Bizmut bileşikleri, bizmut üretiminin yaklaşık yarısında kullanılır. Kozmetikte, pigmentlerde ve ishal tedavisinde bizmut subsalisilat kullanılması gibi birkaç ilaçta özellikle bizmut kullanılır.[3] Bizmut'un katılaştıkça genişleme özelliği nedeniyle, baskı harfi dökümü gibi bazı yerlerde gene bizmut kullanılır.[3] Ağır bir metal olarak bizmut’un zehirlilik değeri çok azdır.[3] Kurşunun zehirliliği son yıllarda daha çok belirginleştiğinden kurşun yerine bizmut alaşımlarının (halen bizmut üretiminin yaklaşık üçte biridir) kullanımı artmaktadır.

ÖzellikleriDüzenle

Bi, periyodik tablonun Va grubundaki azot ailesinin en metalsi ve en az bulunan elementidir. Bizmut, bütün metaller içinde en diyamagnetik (en güç mıknatıslanan) ve cıvadan sonra ısı iletkenliği en düşük olanıdır. Parlak, kaba kristalli ve gevrek bir metaldir; çok sert ve sünek olmamakla birlikte oldukça dövülgendir. Kırmızıya çalan kalay beyazı rengiyle bütün metallerden ayrılan bizmutu 1450'de Alman keşişi Basil Valentine tanımlamıştır.

Doğada genellikle serbest (element halinde), bazen de bizmut sülfür (Bi2S3) ve bizmut(III) oksit (Bi2O3) gibi bileşikler halinde bulunan bizmut, çoğu kez kalay, kurşun ve bakır cevherleriyle bir aradadır ve bu cevherlerin arıtımı sırasında bir yan ürün olarak ayrılır. Oksitini karbonla indirgeyerek ya da bileşimdeki kükürtü gidermek üzere sülfürünü odun kömürü ve demir eşliğinde kavurarak da katışıksız bizmut metali elde edilebilir.

Bizmut oda sıcaklığında havada kararmaz, ama ısıtıldığı zaman yüzeyinde, öbür metal oksitlerine benzemeyen kahverengimsi sarı renkte bir oksit katmanı oluşur. Kızıl kor sıcaklığında su buharıyla tepkimeye giren, buna karşılık havasız ortamda soğuk sudan etkilenmeyen, kükürt ve halojenlerle doğrudan birleşen bizmut, hidroklorik asitten etkilenmez, sıcak sülfürik asitten çok az etkilenir, ama seyreltik ya da derişik nitrik asitte hızla çözünür.

Antimon ve su gibi, bizmut da katılaştığı zaman hafifçe genleşir; bu özelliği nedeniyle bizmut alaşımları, özellikle ince ayrıntılı metal döküm parçalarının üretimine elverişlidir. Bizmut alaşımlarının ergime noktası düşük olduğundan, özel lehimlerde, otomatik püskürtme başlıklarında, yangın kapılarının otomatik açılma düzeneklerinde, sigortalarda, basınçlı gaz silindirlerinin güvenlik tapalarında ve çeşitli türden yangın detektörlerinde kullanılır. Soğutma sistemlerinin termoelektrik donanımında bizmut tellürür (Bi2Te) ve bizmut selenürden (Bi2Se4) yararlanır. Bizmut fosfomolibdat (BiPMo12O40), propilen ve amonyağın havayla yükseltgenerek, akrilik liflerin, plastiklerin ve boyaların hammaddesine olan akrilonitrile dönüştürülmesinde kullanılan çok etkili bir katalizördür. Bizmut tuzları tıpta genellikle sindirim bozukluklarının tedavisinde, sindirim yollarının X ışınlarıyla incelenmesinde, deri yaralarının ve enfeksiyonlarının tedavisinde kullanılır. Bizmut oksijen klorür (BiOCI), rujlara, ojelere ve göz farlarına sedefli görünüm veren bir katkı maddesidir.

Atomik YapıDüzenle

  • Atomik yarıçap:  1.63Å
  • Atomik Hacim: 21.3 cm3/mol
  • Kovalent Yarıçap:  1.46Å
  • Tesir kesiti: 19 barn ±2
  • Kristal yapısı: Rhombohedral
  • Elektron konfigürasyonu:
    1s2 2s2p6 3s2p6d10 4s2p6d10f14 5s2p6d10 6s2p3
  • Her Enerji Seviyesindeki Elektronlar: 2,8,18,32,18,5
    Kabuk Modeli
  • İyonik yarıçap: 1.03Å
  • Dolduran Orbital:6p3
  • Elektron Sayıları: 83
  • Nötron Sayıları: 126
  • Proton Sayıları: 83
  • Valans elektronları: 6s2p3
    Nokta Modeli

Kimyasal Özellikler                      Düzenle

  • İyonizasyon Potansiyeli
    Birinci: 7.289 İkinci: 16.687 Üçüncü: 25.559
  • Valans Elektron Potansiyeli (-eV): 41.9

Fiziksel ÖzelliklerDüzenle

  • Ortalama atomik Kütle: 208.9804
  • Kaynama Noktası: 1837K 1564 °C 2847 °F
  • Boyca Genleşme Katsayısı:
    0.0000133 cm/cm/°C (0 °C)
  • İletkenlik
    Elektrik:  0.00867 106/cm  Isı: 0.0787 W/cmK
  • Yoğunluk: 9.75g/cc @ 300K
  • Niteliği:
    Hafif pembe renkli kırılgan beyaz bir metal
  • Elastik katsayı:
    Bulk: 31/GPa Rigidity: 12/GPa Youngs: 32/GPa
  • Yanabilirlik Sınıfı:
  • Donma Noktası: Bkz. Erime noktası
  • Sertlik
    Brinell: 94.2 MN m−2 Mohs: 2.25
  • Erime noktası:544.52K 271.52 °C 520.74 °F
  • Molar hacmi: 21.37 cm3/mole
  • Fiziki Hali (20 °C & 1atm): Katı
  • Isınma Isısı:  0.12J/gK

UygulamalarDüzenle

 
18. yüzyıldan kalma bizmut işleme gravürü. Bu dönemde bizmut, bazı sindirim şikayetlerini tedavi etmek için kullanıldı.

Bizmutun birkaç ticari uygulaması vardır ve onu kullanan uygulamalar genellikle diğer hammaddelere göre küçük miktarlar gerektirir. Örneğin Amerika Birleşik Devletleri'nde 2016 yılında 733 ton bizmut tüketildi ve bunun %70'i kimyasallara (ilaçlar, pigmentler ve kozmetikler dahil) ve %11'i bizmut alaşımlarına gitti.[4]

Bazı üreticiler, ABD'deki "kurşunsuz" zorunlulukları karşılamak için vanalar gibi içme suyu sistemleri için ekipmanlarda yedek malzeme olarak bizmutu kullanır (2014'te başlamıştır). Bu, tüm konut ve ticari bina inşaatlarını kapsadığı için oldukça büyük bir uygulamadır.

1990'ların başında, araştırmacılar bizmutu çeşitli uygulamalarda kurşunun yerine geçen zehirsiz bir ikame olarak değerlendirmeye başladılar.

İlaçlarDüzenle

Bizmut, bazı farmasötiklerin bileşenidir[3] ki bu maddelerin bazılarının kullanımı giderek azalmaktadır.[5]

  • Bizmut subsalisilat, antidiarrheal olarak kullanılır;[3] Pepto-Bismol ve Kaopectate'nin 2004'te yeniden formüle edilmesi gibi "pembe bizmut" müstahzarlarında etkin bileşen'dir. Ayrıca Şigelloz [6] ve kadmiyum zehirlenmesi gibi bazı diğer mide-bağırsak hastalıklarının tedavisinde de kullanılır.[3] En azından bazı durumlarda bir oligodinamik etki (küçük dozlarda ağır metal iyonlarının mikroplar üzerindeki toksik etkisi) söz konusu olsa da bu maddenin etki mekanizması hala iyi belgelenmemiştir. Bileşiğin hidroliz’inden çıkan salisilik asit, gezgin ishali’nde önemli patojen olan toksojenik E. coli, için mikrop öldürücüdür.[7]
  • Bizmut subsalisilat ve bizmut subsitrat bileşimi, peptik ülserlere neden olan bakterileri tedavi etmek için kullanılır.
  • Bibrocathol göz enfeksiyonlarını tedavisinde kullanılan organik bizmut içeren bir bileşiktir.[8]
  • Devrom'daki aktif bileşen olan Bizmut subgallate, gaz ve dışkı kaynaklı kötü kokunun tedavisinde dahili deodorant olarak kullanılır.
  • Bizmut bileşikleri (sodyum bizmut tartarat dahil) eskiden frengi tedavisinde kullanılıyordu.[9][10]Arsenik, bizmut veya cıva ile birlikte 1920'lerden 1943'te penisilinin ortaya çıkmasına kadar frengi tedavisinin temel dayanağıydı.[11]
  • "Bizmut sütü" (bizmut hidroksit ve bizmut subkarbonat'ın sulu süspansiyonu) 20. yüzyılın başlarında bir beslenme tedavisi olarak pazarlandı.
  • Bizmut subnitrat (Bi5O(OH)9(NO3)4) ve bizmut subkarbonat (Bi2O2(CO3)) tıpta da kullanılır.[12]

Kozmetikler ve pigmentlerDüzenle

Bizmut oksiklorür (BiOCl) bazen kozmetikte göz farı, saç spreyi ve tırnak ojelerinin boyalarında pigment olarak kullanılır.[3][5][13][14] Bu bileşik mineral bismoklit olarak bulunur ve kristal formda, ışığı kromatik olarak kıran ve incinin sedef görünümüne benzer bir yanardöner görünüm veren atom katmanları içerir (yukarıdaki şekle bakın). Antik Mısır'da ve o zamandan beri birçok yerde kozmetik olarak kullanıldı. "Bizmut beyazı" (ayrıca "İspanyol beyazı" da denir), beyaz bir pigment olarak kullanıldığında bizmut oksiklorür veya bizmut oksinitrat (BiONO3) anlamına gelebilir. Bizmut vanadat, genellikle daha toksik kadmiyum sülfür sarı ve turuncu-sarı pigmentlerin yerini almak üzere (özellikle resim sanatçıların boyaları için) ışığa dayanıklı, reaktif olmayan bir boya pigmenti olarak kullanılır. Sanatçı boyalarındaki en yaygın çeşit, kadmiyum içeren alternatifinden görsel olarak ayırt edilemeyen limon sarısıdır.

Metal ve alaşımlarDüzenle

Bizmut, demir gibi diğer metallerle metal alaşımlarında kullanılır. Bu alaşımlardan birisi yangın söndürmek için otomatik sprinkler sistemlerinde kullanılır. %25–28 kurşun ve %22–25 kalay içerikli, eriyebilen alaşım Rose metali'nin en büyük kısmını (%50) bizmut oluşturur. Tunç Çağı'nda kullanılan bizmut bronzu yapımında da bizmut kullanılmıştır.

KaynakçaDüzenle

  1. ^ Ball, Philip (2004). The elements : a very short introduction. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0192840998. 
  2. ^ Dumé, Belle (23 Nisan 2003). "Bismuth breaks half-life record for alpha decay". Physicsworld. 13 Aralık 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Şubat 2022. 
  3. ^ a b c d e f g h i Kean, Sam (2011). The Disappearing Spoon (and other true tales of madness, love, and the history of the world from the Periodic Table of Elements). New York/Boston: Back Bay Books. ss. 158-160. ISBN 978-0-316-051637. 
  4. ^ Klochko, Kateryna. "2016 USGS Minerals Yearbook: Bismuth" (PDF). United States Geological Survey. 11 Ocak 2019 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. 
  5. ^ a b Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi; k184 isimli refler için metin sağlanmadı (Bkz: Kaynak gösterme)
  6. ^ CDC, shigellosis 9 Mart 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..
  7. ^ Sox TE; Olson CA (1989). "Binding and killing of bacteria by bismuth subsalicylate". Antimicrob Agents Chemother. 33 (12): 2075-82. doi:10.1128/AAC.33.12.2075. PMC 172824 $2. PMID 2694949. 
  8. ^ Gurtler L (January 2002). "Chapter 2: The Eye and Conjunctiva as Target of Entry for Infectious Agents: Prevention by Protection and by Antiseptic Prophylaxis". Kramer A, Behrens-Baumann W (Edl.). Antiseptic prophylaxis and therapy in ocular infections: principles, clinical practice, and infection control. Developments in Ophthalmology. 33. Basel: Karger. ss. 9-13. doi:10.1159/000065934. ISBN 978-3-8055-7316-0. PMID 12236131. 
  9. ^ Parnell, R. J. G. (1924). "Bismuth in the Treatment of Syphilis". Journal of the Royal Society of Medicine. 17 (War section): 19-26. doi:10.1177/003591572401702604. PMC 2201253 $2. PMID 19984212. 
  10. ^ Giemsa, Gustav (1924) U.S. Patent 1.540.117 "Manufacture of bismuth tartrates"
  11. ^ Frith, John (November 2012). "Syphilis - Its Early History and Treatment Until Penicillin, and the Debate on its Origins". Journal of Military and Veterans' Health. 20 (4): 54. 30 Ocak 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ocak 2022. 
  12. ^ Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi; CRC isimli refler için metin sağlanmadı (Bkz: Kaynak gösterme)
  13. ^ Maile, Frank J.; Pfaff, Gerhard; Reynders, Peter (2005). "Effect pigments—past, present and future". Progress in Organic Coatings. 54 (3): 150. doi:10.1016/j.porgcoat.2005.07.003. 
  14. ^ Pfaff, Gerhard (2008). Special effect pigments: Technical basics and applications. Vincentz Network GmbH. s. 36. ISBN 978-3-86630-905-0. 16 Mart 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Şubat 2022. 

Ayrıca bakınızDüzenle