铋
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| 总体特性 | |||||||||||||||||||||||||
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| 名称、符号、序号 | 铋、Bi、83 | ||||||||||||||||||||||||
| 系列 | 弱金属 | ||||||||||||||||||||||||
| 族、周期、元素分区 | 15族(VA)、6、p | ||||||||||||||||||||||||
| 密度、硬度 | 9780 kg/m3、2.25 | ||||||||||||||||||||||||
| 颜色和外表 | 红白色光泽 |
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| 地壳含量 | 2×10-5 % | ||||||||||||||||||||||||
| 原子属性 | |||||||||||||||||||||||||
| 原子量 | 208.98040（1）原子量单位 | ||||||||||||||||||||||||
| 原子半径（计算值） | 160（143）pm | ||||||||||||||||||||||||
| 共价半径 | 146 pm | ||||||||||||||||||||||||
| 范德华半径 | 无数据 | ||||||||||||||||||||||||
| 价电子排布 | [氙]4f145d106s26p3 | ||||||||||||||||||||||||
| 电子在每能级的排布 | 2，8，18，32，18，5 | ||||||||||||||||||||||||
| 氧化价（氧化物） | 3，5（弱酸性） | ||||||||||||||||||||||||
| 晶体结构 | 菱形晶格 | ||||||||||||||||||||||||
| 物理属性 | |||||||||||||||||||||||||
| 物质状态 | 固态（反磁性） | ||||||||||||||||||||||||
| 熔点 | 544.4 K（271 °C） | ||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | 1837 K（1564 °C） | ||||||||||||||||||||||||
| 摩尔体积 | 21.31×10-6m3/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 汽化热 | 104.8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 熔化热 | 11.3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 蒸气压 | 0.000627 帕（544K） | ||||||||||||||||||||||||
| 声速 | 1790 m/s（293.15K） | ||||||||||||||||||||||||
| 其他性质 | |||||||||||||||||||||||||
| 电负性 | 2.02（鲍林标度） | ||||||||||||||||||||||||
| 比热 | 122 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||
| 电导率 | 0.867×106/(米欧姆) | ||||||||||||||||||||||||
| 热导率 | 7.87 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||
| 第一电离能 | 703 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第二电离能 | 1610 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第三电离能 | 2466 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第四电离能 | 4370 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第五电离能 | 5400 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第六电离能 | 8250 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 最稳定的同位素 | |||||||||||||||||||||||||
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| 在没有特别注明的情况下使用的是 国际标准基准单位单位和标准气温和气压 |
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铋（Bismuth）是一种化学元素，它的化学符号是Bi，它的原子序数是83，是红白色的金属。
铋的化学性质与砷及锑类似。铋是最反磁性（又称抗磁性）的金属，亦是除汞以外有最低热导率的金属。可用于制备易熔合金及与锡融合防止锡疫。
铋是一种脆性金属，在自然界中，常以单质形式出现。铋晶体的表面有时会呈现出不同颜色的色调，这是由于铋晶体在空气中氧化时，形成的氧化层厚度不一，导致不同波长的光受到不同程度的反射，因此呈现出彩虹的颜色。
以前铋被认为是最重的稳定元素，然而在2003年，发现了铋微弱的放射性，可经α衰变变为铊-205。[1]其半衰期为1.9*1019年左右，达到宇宙年龄的10亿倍。所以，铅被认为是质量最大的稳定元素。
与其他重金属不同的是，铋的毒性与铅或锑相比，是相对的少。铋不容易被身体吸收，不致癌，也不损害DNA构造，可透过排尿带出体外。基于这些原因，铋经常被用于取代铅的应用上。例如用于无铅子弹，无铅銲锡，甚至药物和化妆品上。
目录 |
金属冶炼
工业上将冶炼铋主要是通过氧化铋的氧化还原反应，冶炼炉中的反应方程式主要为：
- Bi2O3+3C→2Bi+3CO↑
- Bi2O3+3CO→2Bi+3CO2
其中，产生的一氧化碳还可能把杂质金属的氧化物还原：
- PbO+CO→Pb+CO2
这些杂质溶于金属铋中组成还原熔炼产物粗铋。如果铋矿中还含有铜，则通常加入黄铁矿来回收铜：
- 2Cu+FeS2→Cu2S+FeS
硫化铋矿可以加入铁屑来冶炼铋，主要的反应方程式是：
- Bi2S3+3Fe→2Bi+3FeS
同样，有部分杂质熔入金属铋得到粗铋。
氧化铋和硫化铋的混合矿则可以通过混合熔炼法来冶炼金属铋，冶炼过程是根据氧化铋和硫化铋彼此之间的氧化还原反应：
- Bi2S3+2Bi2O3→6Bi+3SO2↑。
湿法冶炼铋常用氯化铁-盐酸法和铁粉置换法。氯化铁-盐酸法是将硫化铋矿溶解在三氯化铁和盐酸（HCl）的混合溶液中：
- Bi2S3+6FeCl3→2BiCl3+6FeCl2+3S
其中，FeCl3还能溶解铋矿中的天然铋：
- 3FeCl3+Bi→BiCl3+3FeCl2
矿中如果有氧化铋则直接被盐酸溶解：
- Bi2O3+6HCl→2BiCl3+3H2O。
盐酸的另外一个作用是防止生成的BiCl3水解成不溶性的BiOCl沉淀。铁粉置换法则是把生成的氯化铋中的铋置换出来：
- 3Fe+2BiCl3→2Bi+3FeCl2。
这时沉淀出来的铋为海绵状的。海绵铋如果直接在空气中加热会导致氧化，因此工业上熔融铋是在熔融的氢氧化钠中进行的，这样既可以防止铋的氧化，又可以让生成的液态铋下沉易于聚集，铋中的氧化物及杂质能被氢氧化钠溶解。[2]
化学性质
铋的化学性质和砷、锑相似，常温下不与水及氧作用，因此，铋在空气中稳定。在加热至熔点时，铋表面逐渐生成灰黑色的氧化物。金属铋可以在一定条件下和卤素直接反应生成三卤化铋。高温下，金属铋能和很多非金属及金属生成三价铋的化合物，铋的还原电势为正值，即在电动序中位于氢后，所以铋不和非氧化性酸反应。铋能溶于热的浓硫酸中，也能顺利地和硝酸反应。与砷、锑不同，铋有生成含氧酸盐的明显趋势，如硫酸铋、硝酸铋、砷酸铋等。铋不和碱反应。
需要指出的是，铋与氧化剂作用时通常只生成3价铋而不是5价铋。+5氧化态的铋远不如砷(V)以及锑(V)稳定。这不仅仅是因为铋的第IV电离能及第V电离能之和(9.776mJ·mol-1)，而且还因为6s2的一个电子激发到6d空轨道需要很大的能量，所以由低氧化态的铋生成Bi(V)的化合物是很艰难的。[3]
此外，铋还能形成原子簇化合物。
参考资料
参考来源
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