Friday, September 17, 2010

鉍 www.tool-tool.com

32bW

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鉍(Bismuth)是一種化學元素,它的化學符號是Bi,它的原子序數是83,是紅白色的金屬。

鉍的化學性質與砷及銻類似。鉍是最反磁性(又稱抗磁性)的金屬,亦是除汞以外有最低熱導率的金屬。可用於製備易熔合金及與錫融合防止錫疫。

在2003年,鉍被認定為放射性元素,自此以後,鉛是質量最大的穩定元素。

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工業上將冶煉鉍主要是通過氧化鉍的氧化還原反應,冶煉爐中的反應方程式主要為:Bi2O3+3C→2Bi+3CO↑,Bi2O3+3CO→2Bi+3CO2,其中,產生的一氧化碳還可能把雜質金屬的氧化物還原:PbO+CO→Pb+CO2。這些雜質溶於金屬鉍中組成還原熔煉產物粗鉍。如果鉍礦中還含有銅,則通常加入黃鐵礦來回收銅:2Cu+FeS2→Cu2S+FeS。

硫化鉍礦可以加入鐵屑來冶煉鉍,主要的反應方程式是:Bi2S3+3Fe→2Bi+3FeS,同樣,有部分雜質熔入金屬鉍得到粗鉍。

氧化鉍和硫化鉍的混合礦則可以通過混合熔煉法來冶煉金屬鉍,冶煉過程是根據氧化鉍和硫化鉍彼此之間的氧化還原反應:Bi2S3+2Bi2O3→6Bi+3SO2↑。

濕法冶煉鉍常用氯化鐵-鹽酸法和鐵粉置換法。氯化鐵-鹽酸法是將硫化鉍礦溶解在三氯化鐵和鹽酸的混合溶液中:Bi2S3+6FeCl3→2BiCl3+6FeCl2+3S;其中,FeCl3還能溶解鉍礦中的天然鉍:3FeCl3+Bi→BiCl3+3FeCl2;礦中如果有氧化鉍則直接被鹽酸溶解:Bi2O3+6HCl→2BiCl3+3H2O。鹽酸的另外一個作用是防止生成的BiCl3水解成不溶性的BiOCl沉澱。鐵粉置換法則是把生成的氯化鉍中的鉍置換出來:3Fe+2BiCl3→2Bi+3FeCl2。這時沉澱出來的鉍為海綿狀的。海綿鉍如果直接在空氣中加熱會導致氧化,因此工業上熔融鉍是在熔融的氫氧化鈉中進行的,這樣既可以防止鉍的氧化,又可以讓生成的液態鉍下沉易於聚集,鉍中的氧化物及雜質能被氫氧化鈉溶解。

鉍的化學性質和砷、銻相似,常溫下不與水及氧作用,因此,鉍在空氣中穩定。在加熱至熔點時,鉍表面逐漸生成灰黑色的氧化物。金屬鉍可以在一定條件下和鹵素直接反應生成三鹵化鉍。高溫下,金屬鉍能和很多非金屬及金屬生成三價鉍的化合物,鉍的還原電勢為正值,即在電動序中位於氫後,所以鉍不和非氧化性酸反應。鉍能溶於熱的濃硫酸中,也能順利地和硝酸反應。與砷、銻不同,鉍有生成含氧酸鹽的明顯趨勢,如硫酸鉍、硝酸鉍、砷酸鉍等。鉍不和鹼反應。

需要指出的是,鉍與氧化劑作用時通常只生成3價鉍而不是5價鉍。+5氧化態的鉍遠不如砷(V)以及銻(V)穩定。這不僅僅是因為鉍的第IV電離能及第V電離能之和(9.776mJ·mol-1),而且還因為6s2的一個電子激發到6d空軌道需要很大的能量,所以由低氧化態的鉍生成Bi(V)的化合物是很艱難的。

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