To je možná jeden z mých oblíbených prvků periodické tabulky. Protože je velmi nestandardní.
Bismut obvykle vypadá takto:
Připomíná velký kus hovězího masa zabalený v alobalu. Barva je lesklá, stříbrná, jako mnoho jiných kovů.
Bismut byl milován již od starověku. Ve středověku jej používali alchymisté. Věřilo se, že vizmut je poloviční stříbro. A meče byly často potaženy tenkou vrstvou oxidu vizmutu, proto se staly krásnými a na Slunci jasně zářily.
Ale za určitých podmínek vypadá bismut takto:
Toto není umělá struktura, ale obyčejný krystal bismutu. Ideální krystalová struktura! Tyto krystaly jsou velmi křehké a snadno se rozbijí.
Ale nejzajímavější je, že takové krystaly lze získat doma.
Dá se roztavit na běžném sporáku, protože bod tání vizmutu je +271!
Když se kov po roztavení ochladí, vytvoří se na dně a stěnách pánve krásné krystaly. Logická otázka zní: odkud se berou tak různé barvy? Důvodem je oxidový film, který obaluje povrch vizmutu. Barva závisí na tloušťce filmu vytvořeného v každé konkrétní oblasti. Vzhledem k tomu, že tloušťka se může lišit, barva je zvláštní.
Někteří řemeslníci dokonce vyrábějí speciální šperky s bismutem:
Vizmutu je kolem mnohem více, než si myslíme. Například tento jasně žlutý pigment se získává pomocí bismutu:
A to nejsou všechny úžasné vlastnosti vizmutu. Vizmut je diamagnetický. To znamená, že se z něj vytlačují látky, které jsou magnetizované proti poli.
To vede ke zvláštnímu efektu. Pokud na bismut působíte silným magnetem, začne levitovat!
Nakonec v masti přidám malou mušku. Nemá smysl se nechat unášet experimenty s bismutem. Bismut je toxický materiál. Samozřejmě ne tolik jako jeho sousedé v periodické tabulce, takové těžké kovy jako polonium nebo olovo.
Proto by člověk neměl přeceňovat jeho škodlivost. Dýchat řekněme vzduch na dálnici je mnohem nebezpečnější pro zdraví než chodit s kouskem bismutu v ruce. Mimochodem, díky své nižší toxicitě je vizmut někdy nahrazován olovem.
A dokonce existují léky na bázi subsalicylátu vizmutu. Pomáhají pacientům se žaludečními vředy a proti pálení žáhy. Přibližně 0,02 mg se dostává do těla s jídlem. Vizmut je v této formě a dávce bezpečný.
Další. Vizmut ne toxický! Otrávit se můžete pouze jeho solemi (hotovými) nebo sníte-li čistý vizmut a smyjete jej rozpouštědly (například glycerinem). Při konzumaci samotného vizmutu se nanejvýš usadí v žaludku jako nerozpustné soli a je to! Poté bude přirozeně odstraněna. Za předpokladu, že jste jej nekonzumovali ve velkých kusech a v porcích 1-3 kg.
Pokud si to obzvlášť přejete, můžete se nechat propíchnout vizmutem, použít jej jako podkožní pancíř na čelní kosti, zatlačit do všech stávajících nebo nově vytvořených otvorů – tento kov nebude reagovat s látkami vašeho těla! Pokud se neopatrností nepoškrábete nebo se někde nezaseknete.
Kde seženu vizmut, abych si ho mohl roztopit doma na sporáku?
Vermut a vizmut
Jak kyslík bojuje s globálním oteplováním a proč jsou k tomu potřeba řasy a bakterie – říkají vědci z Perm Polytechnic University
Kyslík je nejdůležitějším prvkem na naší planetě. Má široké využití v průmyslu, vědě a medicíně, ale hlavně kyslík vytváří podmínky pro život na Zemi. Vědci z Perm Polytechnic řekli, co produkuje více kyslíku – lesy nebo oceán, proč přebytek kyslíku vede k ochlazení, jak se na Marsu dá dýchat a pro koho je předávkování kyslíkem nebezpečné.
Kyslík a vznik života na Zemi
— Od okamžiku vzniku naší planety a během prvních 2 miliard let její existence nebyl v zemské atmosféře prakticky žádný kyslík. Protože se jedná o chemicky aktivní plyn, okamžitě reagoval a vytvořil oxidy – vodu a horniny. Vysoký obsah kyslíku v moderní atmosféře je způsoben fotosyntézou s uvolňováním kyslíku (a dochází k fotosyntéze bez uvolňování kyslíku) a poklesem vulkanické aktivity. Díky tomu se snížil vstup látek do atmosféry a na povrch Země, na jejichž oxidaci se spotřeboval kyslík získaný fotosyntézou, říká kandidát fyzikálních a matematických věd Vadim Sharifulin, docent katedry aplikované fyziky. na Polytechnické univerzitě v Permu.
Před rozšířením kyslíku ve vzduchu byla biosféra převážně anaerobní, to znamená organismy bez kyslíkového dýchání, zatímco aerobní (kyslík vyžadující) organismy žily pouze v izolovaných kyslíkových kapsách. Když se kyslík začal hromadit v atmosféře, aerobní organismy začaly žít všude, zatímco anaerobní organismy se přestěhovaly do bezkyslíkových kapes. To nakonec vedlo ke vzniku složitých mnohobuněčných forem života. Vzhled kyslíku v atmosféře vytvořil ozónovou vrstvu, což snížilo tok ultrafialového záření na zemský povrch, čímž se země stala obyvatelnější. Zajímavé je, že fotosyntetické bakterie, které se šíří spolu s kyslíkem, extrahovaly oxid uhličitý z atmosféry, což vedlo ke snížení skleníkového efektu, globálnímu zalednění a hromadnému vymírání.
Co produkuje více kyslíku – lesy nebo oceány?
O tom hovořila Maria Kombarova, přední inženýrka a vědecká sekretářka katedry ochrany životního prostředí Polytechnické univerzity v Permu.
Lesy kyslík nejen produkují, ale i absorbují. Například tropický deštný prales má obrovskou hustou zelenou biomasu, která produkuje velké množství kyslíku. Zvláštní mikroklima, které deštné pralesy vytvářejí, zároveň podporuje aktivní rozklad organické hmoty – spadané listí, odumřelé rostliny. Bakterie Actinomycete, houby a hmyz, které se živí touto organickou hmotou, spotřebovávají kyslík přibližně ve stejném objemu, jaký produkuje tropický prales.
Zcela jiným příkladem jsou listnaté dubové lesy a jehličnaté lesy středního Ruska. Uvolňují také kyslík, ale vlivem klimatu nedochází k rozkladu organického steliva (kterého je relativně málo) tak rychle. V souladu s tím je pro rozklad odumřelých listů a rostlin potřeba méně kyslíku. Čím větší je listová čepel, její fotosyntetická plocha, tím více kyslíku strom uvolňuje. Topol tedy produkuje tolik kyslíku jako 10 bříz. V jehličnatém lese proces fotosyntézy pokračuje delší dobu, je tedy téměř celoroční. Pro srovnání: hektar jehličnatého lesa dokáže vyprodukovat 11 tun kyslíku ročně a dubový les 18 tun.
— Funkcí lesů je, že zachycují prach a saze vznášející se v atmosféře: jeden hektar listnatého lesa „zachytí“ přes léto 56 tun znečištění. Stromy je absorbují a posílají dále do koloběhu látek. Proto je důležité řešit problémy se znečištěním ovzduší. Emise z velkých průmyslových měst a vozidel a otěr vozovek zvyšují zátěž zalesněných ploch a přispívají k oslabení rostlin, což v nich vede k rozvoji chorob, poznamenává Maria Kombarova.
Kromě kyslíku stromy vylučují fytoncidy – biologicky aktivní látky, které nás chrání před bakteriálními a virovými infekcemi. Březový les produkuje 3 kg fytoncidů denně, jehličnatý les – 5 kg a jalovcový les – 30 kg.
Vody světových oceánů obývá fytoplankton, podvodní „zahrady“ vláknitých, hnědých, žlutozelených a dalších řas. Neemitují fytoncidy, ale jsou neméně důležité pro kyslíkovou rovnováhu v atmosféře. Podle vědeckých údajů produkují řasy 50–60 % celkového kyslíku na naší planetě. Fytoplankton obývá oceány, moře a sladkovodní útvary. Kromě výroby kyslíku je také zodpovědný za čištění vody od těžkých kovů a průmyslových odpadních sloučenin.
— Řasy jsou také hlavním zdrojem potravy pro potěr téměř všech druhů ryb. S odumíráním fytoplanktonu zahyne také obrovská masa ryb. Při znečištění vody se mění i druhové složení řas. Proces jejich životní činnosti je narušen, například nejzranitelnější jsou rozsivky a žlutozelené řasy, pokud uhynou, mění se minerální složení vody. Na mrtvých řasách se začnou hojně množit bakterie, které k životu spotřebovávají kyslík. Tím je narušena i kyslíková bilance. Následně umírají mikroorganismy citlivé na kyslík, které čistí vodu (filtry, sedimentátory). Po jejich smrti je proces samočištění nádrže narušen nebo zcela zastaven. V takových případech mohou nádrže dokonce přestat existovat – zanášení může být tak významné. Pak se voda stává nevhodnou pro pitnou, chov ryb a zemědělské potřeby. Koupání v takových nádržích může vést ke zdravotním problémům: infekční dermatózy, alergické vyrážky, vysvětluje vedoucí inženýrka Permské polytechnické univerzity Maria Kombarová.
Globální oteplování také vede k poklesu populací řas. Mění se teplota vody, v důsledku čehož se mění druhové složení řas a také jejich počet: objem se buď zmenšuje, nebo zvětšuje. Touto nerovnováhou trpí i ryby: buď nedostatkem potravy, nebo produkty vodních květů. Dalším důležitým faktorem jsou obrovské ostrovy odpadků plovoucích v oceánu. Mořská voda je agresivní prostředí, které koroduje odpad. Z nich se do vody dostávají organické látky a další látky, které obvykle negativně mění počet a rozmanitost řas a bakterií.
Někdy se stává, že v podmínkách nevyvinutého nebo zastaralého kanalizačního systému odpadní vody z obytných budov a podniků končí ve vodních útvarech. Emise obsahují například dusík, který se uvolňuje z organického odpadu, a fosfor, který je jednou ze složek detergentů. Jedná se o vynikající živnou půdu pro bakterie a řasy, které se vlivem těchto kontaminantů masově rozvíjejí v atypickém druhovém složení. To vše také vede k degradaci a odumírání vodních ploch. Pro testování odpadních vod v průmyslu se používá metoda bioindikace. Na čistírnách se studuje stav aktivovaného kalu – společenství bakterií a mikroorganismů podílejících se na čištění vody. Analýza například ukazuje, v jakém stavu jsou filtrační mikroorganismy: zda jsou aktivní, zda se normálně živí a rozmnožují. Pro obnovení nezbytných mikrobiálních asociací je kal nasycen kyslíkem a živinami. Bioindikace se využívá v podnicích, kde vznikají a čistí odpadní vody. Další metodou hodnocení kvality vody je biotestování. Do zkušební vody se umístí například mikroskopičtí korýši nebo řasy. Identifikují se nežádoucí změny a zjišťuje se možnost získání zdravých potomků z těchto mikroorganismů.
— Domnívám se, že tyto metody by měly být uplatňovány souběžně. Bioindikace je v procesu čištění a biotestování je na vyčištěné odpadní vodě,“ uzavírá Maria Kombarová.
Pokud tedy na Zemi zmizí lesy, bude se kyslík nadále dostávat do atmosféry ve velkých objemech. Stromy však čistí vzduch od prachu a sazí a produkují také fytoncidy, které potlačují rozvoj patogenních bakterií. Díky tomu jsou lesy pro člověka nepostradatelné.
Kyslík ve službách lidí
Podíl kyslíku v zemské kůře dosahuje 47 %. Nachází se téměř ve všech horninách jako oxidová složka. Například písek a žula jsou oxid křemíku, železná ruda je oxid železa. Minerál apatit se používá k výrobě fosfátových hnojiv, keramiky a skla, z dolomitu se vyrábí např. dekorativní obklady, a to jak pro opláštění budov, tak pro výzdobu interiérů.
Vadim Sharifulin, docent z katedry aplikované fyziky PNRPU, poznamenává, že mezi plyny má nejsilnější magnetické vlastnosti kyslík – je magnetizován asi 50krát lépe než helium a vodík. Čím nižší je teplota kyslíku, tím silnější jsou jeho magnetické vlastnosti. Bez speciálních přístrojů můžete například vidět, jak je kapalný kyslík přitahován k silnému magnetu (jeho teplota je nižší než –183°C). Vynikající magnetické vlastnosti umožňují stanovit koncentraci kyslíku ve směsích plynů pomocí analyzátorů plynů, které se používají ve vědeckém výzkumu, medicíně, různých průmyslových odvětvích, podnicích na těžbu ropy, plynu a hornin.
Vjačeslav Punkajev, asistent katedry chemických technologií Polytechnické univerzity v Permu, říká, že v průmyslu se kyslík získává zkapalňováním vzduchu v chladicích strojích. Dusík se odpařuje a výsledný čistý kyslík se využívá v mnoha průmyslových odvětvích: k modernizaci a zvýšení účinnosti metalurgických procesů, při svařování a řezání kovů, při výrobě kyseliny sírové a dusičné, pro proudové motory. V čistém kyslíku je spalování intenzivnější než ve vzduchu. Mnoho látek, které na vzduchu díky dusíku vůbec nehoří, se může vznítit a roztavit v kyslíku, například železo a ocel. To zjednodušuje technologii zpracování materiálu.
– Zajímavé je, že běžné bavlněné oblečení se nevznítí náhodným výbojem statické elektřiny, ale k tomu dochází v atmosféře s čistým kyslíkem a dostatečně vysokým tlakem. Je to všechno o molekulární povaze plynu. Plyn jsou jednotlivé molekuly; čím vyšší je koncentrace molekul, tím vyšší je pravděpodobnost, že se srazí a vstoupí do chemické reakce. Existuje například způsob, jak zabránit požárům: koncentrace dusíku v místnosti se zvýší na 85 %, čímž se sníží koncentrace kyslíku na 15 %. Za takových podmínek může zdravý člověk stále dýchat bez újmy na zdraví, ale stejný papír prakticky nehoří. To znamená, že molekuly hořlavého papíru se častěji setkají s chemicky neutrálním dusíkem než s kyslíkem,“ dodává Vadim Sharifulin.
V tomto případě může přebytek kyslíku vést k předávkování. Například při dýchání čistého kyslíku dochází po 10-15 minutách ke znecitlivění a chvění rtů, které při delší expozici přechází v křeče a ztrátu vědomí. Dlouhodobé vystavení toxicitě kyslíku může vést ke smrti. Tato otrava je však sama o sobě specifickým jevem a nemůže nastat v každodenních podmínkách. Například potápěči a ponorkáři jsou náchylní k tomu, poznamenává Vjačeslav Punkaev.
Jevgenij Burmistrov, matematik první kategorie na katedře matematického modelování systémů a procesů a učitel na Polytechnické škole PNIPU, řekl, že mimo zemskou atmosféru, na vesmírných stanicích, jako je ISS, jsou kosmonauti vybaveni kyslíkem díky životu. podpůrné systémy, jmenovitě generátory kyslíku. Elektrolýzou rozkládají vodu na vodík a kyslík. Kyslík se pak používá k dýchání posádky. Odkud se na ISS bere voda? Zaprvé je doručováno ze Země nákladními loděmi spolu s vybavením a jídlem. Za druhé, voda na ISS se recykluje a znovu používá. Použitá voda prochází čisticími a filtračními systémy, aby byla opět k dispozici ke spotřebě. Za třetí, zařízení pro sběr vlhkosti shromažďuje kondenzát z atmosféry ISS a směruje jej do systémů čištění a skladování.
— Na Marsu je problém poskytování kyslíku složitější kvůli nedostatku hotové atmosféry bohaté na kyslík. Tento problém by měly vyřešit plánované mise na Mars. Jedním ze způsobů je použití vlastních systémů podpory života, podobných těm, které se používají na vesmírných stanicích, ale s účinnější technologií pro získávání kyslíku z dostupných zdrojů. Například mise na Mars by mohly zahrnovat použití elektrolýzy k extrakci kyslíku z vody, který se na Marsu nachází ve formě ledu nebo podzemních zdrojů, říká Evgeny Burmistrov.
Uvažuje se o dalších metodách, jako je pěstování rostlin nebo využití chemických procesů k extrakci kyslíku z plynných složek atmosféry Marsu.
Kyslík je nezbytný pro výrobu a zpracování mnoha materiálů, které nás každý den obklopují. Kyslík poskytuje podmínky pro život na Zemi, přičemž jeho produkce je narušena v důsledku škodlivých emisí do atmosféry a vodních ploch. Pro udržení biologické rovnováhy je nutné věnovat zvláštní pozornost čistírnám odpadních vod, stejně jako zachování zdraví lesů a fotosyntetických mikroorganismů, které obývají oceány.
První zmínka v písemných pramenech v roce 1450 jako Wismutton nebo Bisemutum. První informace o kovovém vizmutu, jeho těžbě a zpracování se nacházejí v dílech největšího středověkého metalurga a mineraloga George Agricoly z roku 1529. Myšlenka vizmutu jako samostatného chemického prvku se vyvinula až v XNUMX. . Symbol Bi poprvé zavedl do chemické nomenklatury vynikající švédský chemik Jens Jakob Berzelius.
Bismutité soli se používají od 1700. století. k léčbě nemocí, jako je průjem, a také ke zmírnění příznaků cholery.
20. dubna 2010 došlo 80 kilometrů od pobřeží Louisiany v Mexickém zálivu k úniku ropy a mořští ptáci byli nuceni tuto látku pozřít, aby odstranili olej, který se dostal do jejich těl.
Existuje několik verzí o původu slova „bismut“. Podle jednoho z nich se věří, že vychází z německých kořenů „wis“ a „mat“ (zkreslená weisse masse a weisse materia) – bílý kov (přesněji bílá hmota, bílá hmota). Podle jiného není slovo „bismut“ nic jiného než arabské „bi ismid“, tedy podobné antimonu.
Obsah bismutu v zemské kůře je 2*10-5% hmotnosti, v mořské vodě – 2*10-5 mg/l. Bismutové rudy obsahující 1 % a více bismutu jsou vzácné, jejich zdrojem je obvykle olovo, cín a další rudy, kde je obsažen jako nečistota. Minerály bismutu, které tvoří takové rudy, jsou nativní bismut (obsahuje 98,5-99 % Bi), bismuthin – Bi2S3, bismut – Bi2O3 a další.
Asi 90 % veškerého vytěženého vizmutu se získává jako vedlejší produkt při metalurgickém zpracování olovo-zinkových, měděných, cínových rud a koncentrátů.
Bismut má silný kovový lesk a bílý, narůžovělý odstín. Bismut je křehký a docela měkký, těžký (hustota 9,8 g/cm3) a tavitelný (bod tání 271°C). Při tání vizmut zmenšuje objem (jako led), tzn. Pevný vizmut je lehčí než kapalina. Z ostatních kovů má bismut nízkou tepelnou vodivost (pouze rtuť vede teplo hůře) a nejsilnější diamagnetické vlastnosti.
Záře je výsledkem duhové oxidace – chemické reakce s kyslíkem. Rozdíl v barvách je výsledkem různé tloušťky vrstvy oxidu na povrchu krystalu. Když jsou krystaly bismutu zasaženy přímým světlem, tyto změny tloušťky mají za následek různé vlnové délky, které přeruší odraz. Proto získáme krásný duhový efekt.
Přírodní bismut se skládá z jednoho stabilního izotopu, 209Bi. V suchém vzduchu vizmut neoxiduje, ve vlhké atmosféře se postupně pokrývá filmem oxidů. Při zahřátí nad 1000°C hoří za vzniku hlavního oxidu Bi2O3. Když se bismut spojí se sírou, vznikne Bi2S3
Interaguje s halogeny. Nereaguje s H2, C, N2, Si. Při interakci vizmutu s kovy se tvoří vizmutidy, například vizmutid sodný Na3Bi, vizmut hořečnatý Mg3Bi atd. Když jsou takové slitiny vizmutu vystaveny kyselinám, tvoří se vizmutin BiH3.
Vizmut nereaguje s alkáliemi a zředěnými kyselinami, s koncentrovanými tvoří soli.
Hlavní použití vizmutu je jeho použití jako složky nízkotavitelných slitin. Vizmut je obsažen například ve známé Woodově slitině, jejíž bod tání je nižší než bod varu vody, a v mnoha dalších slitinách používaných například při výrobě zápalnic. Slitiny vizmutu a manganu se vyznačují feromagnetickými vlastnostmi, a proto se používají k výrobě silných permanentních magnetů.
Malé přídavky vizmutu (0,003 %-0,01 %) do oceli a slitin na bázi hliníku zlepšují plastické vlastnosti kovu a výrazně zjednodušují jeho zpracování.
Vizmut má určitý význam v jaderné technologii při výrobě polonia, důležitého prvku v radioizotopovém průmyslu. Sloučeniny vizmutu, zejména Bi2O3, se používají ve sklářství a keramice, ve farmaceutickém průmyslu, jako katalyzátory atd.
Bismut je toxický ultramikroelement.
Málo je známo o fyziologické roli vizmutu. Možná indukuje syntézu nízkomolekulárních proteinů, účastní se osifikačních procesů a tvoří intracelulární inkluze v epitelu renálních tubulů. Tento prvek může mít genotoxické a mutagenní vlastnosti.
Přestože vizmut patří do kategorie těžkých kovů, jedná se o středně toxický prvek. Rozpustné soli bismutu jsou jedovaté a povahou svých účinků (i když v menší míře) jsou podobné solím rtuti. Ale nebojte se, vizmut nemůže zabíjet. Ve skutečnosti slitiny bismutu již dlouho nahrazují olovo (v předmětech, jako jsou ventily na pitnou vodu). Vizmut se používá především pro výrobu nízkotavitelných slitin a pájek. V lécích a vyrábí se také šperky.
K získání krystalů bismutu potřebujete velmi čistý bismut. Čím je čistší, tím krásnější budou krystaly. Kov roztavený na hořáku se nalije do vyhřívané nádoby. Po nějaké době, když ztvrdne asi o třetinu, se tekutý kov vypustí a takové krystaly zůstanou na dně. Krystaly vizmutu získávají tak krásnou barvu v důsledku oxidace povrchové vrstvy kovu a čím vyšší je ryzost původního kovu, tím je krystal krásnější. Můžete dokonce objednávat na Aliexpress, ale kvalita není zaručena.
To nejzajímavější od 2:03
