Bismuth

Le bismuth est un élément chimique de symbole Bi et de numéro atomique 83. Il appartient au groupe 15 (anciennement groupe VA) du tableau périodique, communément appelé les pnictogènes. Le bismuth est l'élément stable le plus lourd et se trouve principalement sous sa forme élémentaire dans la nature, bien qu'il puisse également être trouvé sous diverses formes. minéraux.

Dans sa forme pure, le bismuth est un métal cassant de couleur blanc argenté avec une teinte rosée. Il possède une résistance électrique élevée et une faible conductivité thermique. Le bismuth est non toxique et est parfois utilisé dans les alliages destinés à des applications telles que le brasage, le moulage et les alliages à bas point de fusion.

L’une des propriétés les plus intéressantes du bismuth est sa tendance à former de belles couches d’oxydes irisées à sa surface lorsqu’il réagit avec l’air. Il en résulte des formations cristallines incroyablement colorées, faisant des cristaux de bismuth un choix populaire pour les collectionneurs et pour une utilisation dans les bijoux et les objets décoratifs.

Les minéraux de bismuth sont relativement rares, mais ils existent. Le minéral de bismuth le plus courant est la bismuthinite (Bi2S3), souvent associée à d'autres sulfures métalliques tels que conduire, capuchons de cuivreet une vis argent minerais. Les autres minéraux contenant du bismuth comprennent le bismite (Bi2O3) et le bismuth natif, qui est du bismuth présent sous sa forme élémentaire pure.

En résumé, le bismuth est un élément fascinant connu pour ses propriétés uniques, notamment ses formations cristallines colorées et son utilisation dans diverses applications industrielles. Sa présence sous forme minérale ajoute à son intrigue et à son importance dans l'étude de la géologie et minéralogie.

Nom: De l'allemand weisse masse, plus tard wismuth, masse blanche.

Groupe minéral: Arsenic groupe.

Données de cellule: Espace Groupe : R3m. un = 4.546 c = 11.860 Z = 6

Association: Chalcopyrite, arsénopyrite, pyrrhotine, pyrite, cobaltite, nickeline, breithauptite, skutterudite, safflorite, bismuthinite, vis argent, cubanite, molybdénite, sphalérite, galène, scheelite, wolframite, calcite, barytine, quartz.

Propriétés chimiques

Classification chimique Originaire
Composition chimique Bi

Propriétés physiques

Couleur Blanc rougeâtre à blanc crème; ternit irisé rosé, jaunâtre ou bleuté
Traînée Blanc argenté
Lustre Métallique
Décolleté Parfait Parfait {0001}, Bien {1011}, Mauvais {1014}
Diaphanéité Opaque
Dureté de Mohs 2–2.5 sur l'échelle de Mohs
Système cristallin Trigone
Ténacité Sécable
Densité 9.7 – 9.83 g/cm3 (mesuré) 9.753 g/cm3 (calculé)

Propriétés optiques

Le bismuth présente plusieurs propriétés optiques, bien qu'il ne soit généralement pas considéré comme un acteur majeur dans les applications optiques par rapport à d'autres matériaux comme le silicium ou divers composés utilisés en optique. Néanmoins, voici quelques propriétés optiques du bismuth :

  1. Réfraction: Le bismuth a un indice de réfraction d'environ 1.9 pour la lumière visible. Cela signifie que la lumière traversant ou interagissant avec le bismuth sera réfractée ou courbée lorsqu'elle entre ou sort du matériau.
  2. Réflexion: Comme la plupart des métaux, le bismuth présente une réflectivité. Cependant, il n'est pas aussi réfléchissant que certains autres métaux comme l'argent ou aluminium. La réflectivité du bismuth peut varier en fonction de facteurs tels que l'état de surface et la pureté.
  3. coloration: Le bismuth est connu pour sa couche d'oxyde irisée qui se forme à sa surface lorsqu'elle est exposée à l'air. Cette couche d’oxyde peut produire une gamme de couleurs, notamment des violets, des bleus, des verts et des jaunes. Cette propriété rend les cristaux de bismuth populaires à des fins décoratives et artistiques.
  4. Transparence: Le bismuth est généralement considéré comme opaque à la lumière visible, ce qui signifie que la lumière ne peut pas le traverser. Cependant, dans les films minces ou dans certaines structures cristallines, le bismuth peut présenter un certain degré de transparence, notamment dans la partie infrarouge du spectre.
  5. Photoluminescence: Dans certaines conditions, les composés de bismuth peuvent présenter une photoluminescence, émettant de la lumière lorsqu'ils sont excités par des photons. Cette propriété est exploitée dans certaines applications telles que les matériaux luminescents pour écrans et capteurs.
  6. Biréfringence Optique: Certains composés contenant du bismuth, en particulier certains cristaux, présentent une biréfringence optique. Cela signifie qu'ils ont des indices de réfraction différents pour la lumière polarisée dans des directions différentes, ce qui entraîne une double réfraction.

Bien que les propriétés optiques du bismuth ne soient pas aussi étudiées ou utilisées que celles de certains autres matériaux, elles contribuent néanmoins à ses caractéristiques uniques et le rendent adapté à des applications spécifiques, notamment dans les objets décoratifs, l'art et certaines études scientifiques.

Apparition

Le bismuth se trouve principalement dans la croûte terrestre, généralement dans gisements minéraux aux côtés d'autres métaux comme le plomb, le cuivre, zinc, et de l'argent. Il est considéré comme un élément relativement rare, son abondance dans la croûte terrestre étant estimée à environ 0.2 partie par million. Certains des minéraux courants où se trouve le bismuth comprennent :

  1. Bismuthinite (Bi2S3): C'est le minéral le plus courant contenant du bismuth. C'est un minéral sulfuré et on le trouve souvent dans des veines hydrothermales associées à d'autres minéraux sulfurés comme les minerais de plomb, de zinc et d'argent.
  2. Bismite (Bi2O3): Il s'agit d'un minéral oxyde de bismuth. Il se forme dans des conditions oxydantes et peut se produire dans les veines hydrothermales et les pegmatites, ainsi qu'en association avec d'autres minéraux porteurs de bismuth.
  3. Bismuth natif: Parfois, le bismuth se présente sous sa forme élémentaire native. Ces occurrences sont relativement rares mais peuvent être trouvées dans certains environnements géologiques où des fluides riches en bismuth se sont refroidis et solidifiés.
  4. Ocre bismuth: Il s'agit d'un mélange de divers oxydes et hydroxydes de bismuth, souvent trouvés sous forme de érosion produit d’autres minéraux contenant du bismuth.

Le bismuth est généralement obtenu comme sous-produit du raffinage du plomb, du cuivre, étain, l'argent et or minerais. Il est également produit comme sous-produit de la fusion de certains minerais métalliques. De plus, le bismuth peut être extrait de ses minerais par des procédés tels que le grillage, la fusion et l'électrolyse.

Commercialement, le bismuth est produit principalement en Chine, au Pérou, au Mexique et au Canada, et de plus petites quantités proviennent d'autres pays. La majorité de la production de bismuth est utilisée dans des applications métallurgiques, ainsi que dans les produits pharmaceutiques, cosmétiques et divers autres procédés industriels.

Zone d'utilisation

Le bismuth trouve des applications dans divers domaines en raison de ses propriétés uniques et de sa toxicité relativement faible. Certains domaines clés dans lesquels le bismuth est utilisé comprennent :

  1. Métallurgie et alliages: Le bismuth est souvent allié à d'autres métaux comme l'étain, le plomb, cadmiumet de l'indium pour créer des alliages à bas point de fusion. Ces alliages sont utilisés dans des applications telles que la soudure, les appareils de plomberie, les fusibles électriques et les systèmes de gicleurs d'incendie.
  2. Pharmaceutiques: Les composés du bismuth, tels que le sous-salicylate de bismuth, sont utilisés dans les médicaments pour traiter les troubles gastro-intestinaux comme l'indigestion, la diarrhée et les ulcères gastroduodénaux. Les composés du bismuth agissent comme des antiacides et des agents antimicrobiens.
  3. Cosmétiques: L'oxychlorure de bismuth, un composé dérivé du bismuth, est utilisé dans les cosmétiques tels que les fonds de teint, les fards à joues et les ombres à paupières pour procurer un effet nacré ou chatoyant.
  4. Industrie nucléaire: Le bismuth est utilisé comme matériau absorbant les neutrons dans certains réacteurs nucléaires et équipements de sécurité nucléaire.
  5. Systèmes de détection d'incendie: Les matériaux contenant du bismuth sont utilisés dans les systèmes de détection d'incendie en raison de leur faible conductivité thermique. Ces matériaux sont utilisés dans les déclencheurs sensibles à la chaleur qui activent les systèmes d'extinction d'incendie.
  6. catalyseurs: Les composés du bismuth sont utilisés comme catalyseurs dans diverses réactions chimiques, notamment dans la production de produits pharmaceutiques et de produits chimiques fins.
  7. Usinage et lubrification: Le bismuth est utilisé comme lubrifiant dans certains procédés d'usinage en raison de ses propriétés de faible friction. Il peut également servir de lubrifiant dans certaines opérations de formage des métaux.
  8. Pyrotechnie: Les composés de bismuth sont utilisés dans les feux d'artifice et les dispositifs pyrotechniques pour créer des effets colorés en raison de leur capacité à produire des flammes vives et irisées lorsqu'ils sont allumés.
  9. Protection contre les radiations: Le bismuth est utilisé dans certains types de protection contre les rayonnements en raison de sa haute densité et de sa capacité à absorber les rayonnements.
  10. Croissance cristalline: Le bismuth est utilisé dans la production de monocristaux pour diverses applications scientifiques et industrielles, notamment les semi-conducteurs et les dispositifs optiques.

Ce ne sont là que quelques exemples des diverses applications du bismuth dans différentes industries. Sa combinaison unique de propriétés le rend précieux dans un large éventail de domaines, des soins de santé à la métallurgie en passant par l'électronique.

Distribution

La distribution du bismuth dans la nature est relativement répandue, mais il a tendance à se produire en concentrations relativement faibles par rapport aux éléments plus abondants. Voici une répartition de sa distribution :

  1. La croûte terrestre: Le bismuth est présent dans la croûte terrestre à une concentration moyenne d'environ 0.2 parties par million (ppm). Cela en fait l’un des éléments les moins abondants de la croûte terrestre.
  2. Minerali Dépôts: Le bismuth se trouve généralement en association avec d'autres minerais métalliques, notamment ceux de plomb, de cuivre, de zinc et d'argent. Il se présente sous diverses formes minérales, notamment la bismuthinite (Bi2S3), la bismite (Bi2O3) et le bismuth natif. Ces minéraux se trouvent souvent dans les veines hydrothermales, les pegmatites et autres formations géologiques où gisements de minerai sont formés.
  3. Production Globale: Les plus grands producteurs de bismuth sont la Chine, le Pérou, le Mexique et le Canada, bien que de plus petites quantités soient également produites dans plusieurs autres pays. La Chine, en particulier, domine la production mondiale, représentant une part importante de l'offre mondiale de bismuth.
  4. Sous-produit d’autres extractions de métaux: Le bismuth est souvent obtenu comme sous-produit du raffinage des minerais de plomb, de cuivre, d'étain, d'argent et d'or. Il est extrait de ces minerais par divers procédés tels que la fusion, le grillage et l'électrolyse.
  5. Utilisation industrielle et distribution: Une fois extrait, le bismuth est utilisé dans diverses industries telles que la métallurgie, la pharmacie, la cosmétique, l'électronique et la pyrotechnie. Sa répartition dans ces industries dépend de facteurs tels que la demande, la disponibilité et des considérations économiques.
  6. Commerce international: Le bismuth et ses composés sont commercialisés à l'échelle mondiale, les pays important et exportant des produits à base de bismuth pour diverses applications. La Chine, en tant que plus grand producteur, joue également un rôle important dans le commerce mondial du bismuth.

Dans l’ensemble, même si le bismuth est relativement rare par rapport à certains autres éléments, il reste largement distribué et joue un rôle important dans divers secteurs industriels et commerciaux à travers le monde.

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