Bismuth

Le bismuth est un élément chimique. C’est l’élément 83 du tableau périodique et son symbole est Bi. Sa masse atomique est de 209. Il n’est que légèrement radioactif. La radioactivité est minime, il est donc généralement considéré comme non radioactif. Le bismuth n’existe à l’état naturel que sous la forme d’un seul isotope, celui qui est presque non radioactif. Sa radioactivité a été prédite par les scientifiques et prouvée par l’analyse du métal. Il est dans le groupe 15 du tableau périodique.

Propriétés

Propriétés physiques

Les cristaux de bismuth peuvent avoir une fine couche d’oxyde de bismuth(III) à l’extérieur qui est très colorée.

Le bismuth est un métal argenté avec une teinte rose. Cette couleur rose est due à son revêtement d’oxyde. Le bismuth est un métal post-transition. C’est l’un des métaux diamagnétiques les plus forts. Il est presque aussi lourd que le plomb. Son point de fusion est assez bas : 271,5 °C (520,7 °F), ce qui est normal pour les métaux post-transition. Il est assez cassant. Il peut former des cristaux à la surface brillante. Il est plus lourd à l’état liquide qu’à l’état solide. L’eau est un autre produit chimique qui présente cette caractéristique. Il ne conduit pas très bien l’électricité ou la chaleur.

Propriétés chimiques

Le bismuth est un peu similaire à l’antimoine. Le bismuth fait une fine couche d’oxyde de bismuth(III) lorsqu’il est dans l’air. Cela donne les couleurs sur les cristaux. Il ne s’oxyde pas plus que la couche d’oxyde. Il brûle lorsqu’il est réduit en poudre avec une flamme bleue vive, produisant des fumées jaunes d’oxyde de bismuth(III). Le bismuth réagit également avec le soufre lorsqu’il est fondu. Le bismuth réagit avec l’acide nitrique pour donner du nitrate de bismuth(III) et avec l’acide sulfurique concentré pour donner du sulfate de bismuth(III) et du dioxyde de soufre. Il réagit avec les halogènes pour donner des halogénures de bismuth(III). Avec le fluor, il donne du fluorure de bismuth(V), sauf si le fluor est dilué, cependant.

Composés chimiques

Le bismuth forme des composés chimiques dans deux états d’oxydation principaux : +3 et +5. +3 est plus commun. Les composés +3 sont des oxydants faibles et sont normalement jaune clair. Les composés +5 sont des agents oxydants forts. Les bismuthates sont les composés +5 les plus courants. Le fluorure de bismuth(V) est un autre composé +5. L’oxyde de bismuth(V) est un solide rouge instable. Le sulfure de bismuth est un minerai commun de bismuth. La bismuthine, un hydrure de bismuth, est très instable et ne peut être produite qu’à des températures très froides. Le bismuth produit de nombreux composés oxygénés comme l’oxychlorure de bismuth. Ces composés sont fabriqués lorsque les halogénures de bismuth se dissolvent dans l’eau.

Trioxydes

+3 composés sont des agents oxydants faibles, sauf pour la bismuthine. Ils sont normalement de couleur jaune pâle.

• Bismuth, gaz instable
• Bromure de bismuth(III), solide jaune pâle
• Chlorure de bismuth(III), solide jaune pâle
• Fluorure de bismuth(III), solide blanc gris
• Iodure de bismuth(III), solide gris foncé
• Oxyde de bismuth(III), solide jaune pâle
• Oxychlorure de bismuth(III), solide blanchâtre
• Sulfure de bismuth(III), solide brun

Pentoxydes

Les oxydes de bismuth(V) (composés +5) sont des agents oxydants très puissants. Sa formule chimique est Bi2O5. C’est un solide rouge écarlate. Il se décompose en oxyde de bismuth(III) et en oxygène facilement. Il est fabriqué par électrolyse de l’oxyde de bismuth(III) dans un alcali concentré chaud comme l’hydroxyde de sodium.

• Fluorure de bismuth(V), solide incolore
• Oxyde de bismuth(V), solide rouge instable
• Bismuthate, l’ion
• Bismuthate de sodium, solide brun clair, insoluble dans l’eau

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  Oxyde de Bismuth(III)

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  Sulfure de Bismuth(III)

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  Bismuth(III) nitrate

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  Chlorure de Bismuth(III)

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  Bismuthate de sodium

Histoire

Le bismuth était connu depuis l’Antiquité. Il était cependant confondu avec l’étain et le plomb. Personne n’est crédité de la découverte du bismuth. Dans les années 1500, les gens ont commencé à se rendre compte que le bismuth était différent de l’étain ou du plomb.

Occurrence

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  Bismite

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  Bismuth. en tant que minéral

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  Bismuthinite

Le bismuth n’est pas très commun sur terre. Il n’est qu’environ deux fois plus fréquent que l’or. La bismite, un minéral oxyde de bismuth, et la bismuthinite, un sulfure de bismuth, sont deux minerais courants. On trouve aussi parfois du bismuth sous forme de métal.

Préparation

Le bismuth et ses minéraux sont trop rares pour être exploités. On les obtient par « extraction secondaire ». On le trouve normalement dans le plomb métal. Le plomb métal est purifié par électrolyse, laissant le bismuth sous forme de boue au fond du récipient. Le cuivre est retiré de la boue et le bismuth est purifié en étant réduit dans un four et toutes les impuretés sont filtrées.

C’est la Chine qui fabrique le plus de bismuth. Le Pérou, le Mexique et le Japon fabriquent également du bismuth.

Le bismuth peut aussi être recyclé. C’est difficile dans de nombreux endroits parce que le bismuth est utilisé pour des choses comme les balles, les soudures et les médicaments pour l’estomac qui sont dispersés partout et ne peuvent pas être facilement récupérés.

Utilisations

En tant qu’élément

Le bismuth est utilisé dans des alliages avec des points de fusion très bas. Certains d’entre eux fondent dans l’eau chaude. On en trouve aussi dans les soudures qui ne contiennent pas de plomb. Il peut faire des alliages avec d’autres métaux pour les rendre plus malléables. Il est également utilisé dans les balles pour remplacer le plomb. Dans certains endroits, les balles en plomb sont interdites car les oiseaux les mangent et contractent le saturnisme. Il est également utilisé dans les alliages pour la plomberie. Il est utilisé dans les plombs de pêche.

En tant que composés chimiques

Le bismuth est utilisé dans certains médicaments comme le Pepto-Bismol. Ce médicament contient du subsalicylate de bismuth. Il est également utilisé comme déodorant interne et pour traiter les infections oculaires et les ulcères gastriques.

L’oxychlorure de bismuth est utilisé dans les cosmétiques. Le tellurure de bismuth est utilisé dans les thermomètres électroniques. Un autre composé est utilisé dans les supraconducteurs et devient supraconducteur à haute température. Il peut être utilisé comme pigment et dans les feux d’artifice pour produire des sons crépitants. Il est utilisé dans le combustible nucléaire d’un réacteur nucléaire.

Sécurité

Le bismuth est beaucoup moins toxique que les autres métaux lourds. C’est pourquoi il remplace le plomb dans de nombreux objets. Il ne s’additionne pas dans l’organisme comme le font les autres métaux lourds. Une très grande quantité de bismuth peut cependant empoisonner les reins et le foie. Comme son oxyde ne se dissout pas dans l’eau, il est considéré comme sans danger pour l’environnement.

Images pour enfants

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  Symbole alchimique utilisé par Torbern Bergman (1775)

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  Gauche : Un cristal de bismuth présentant la structure cristalline en escalier et des couleurs irisées, qui sont produites par l’interférence de la lumière dans le film d’oxyde à sa surface. A droite : un cube de 1 cm3 de bismuth métallique non oxydé

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  Diagramme de phase pression-température du bismuth. TC désigne la température de transition supraconductrice

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  Structure de l’oxychlorure de bismuth (BiOCl) (bismoclite minérale). Les atomes de bismuth sont représentés en gris, l’oxygène en rouge, le chlore en vert.

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  Production minière mondiale et moyennes annuelles du prix du bismuth (New York, non ajusté pour l’inflation).

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  Gravure du 18e siècle du traitement du bismuth. A cette époque, le bismuth était utilisé pour traiter certains troubles digestifs.

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  Bismuth vanadate, a yellow pigment

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