Bismuto | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Campione di bismuto. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Posizione nella tavola periodica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Simbolo | Bi | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nome | Bismuto | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numero atomico | 83 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppo | 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Periodo | 6 ° periodo | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bloccare | Blocco p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Famiglia di elementi | Povero metallo | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configurazione elettronica | [ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elettroni per livello di energia | 2, 8, 18, 32, 18, 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Proprietà atomiche dell'elemento | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massa atomica | 208.98040 ± 0,00001 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raggio atomico (calc) | 160 pm ( 143 pm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
raggio covalente | 148 ± 16:00 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raggio di Van der Waals | 152 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stato di ossidazione | 3 , 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elettronegatività ( Pauling ) | 2.02 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ossido | Acido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energie di ionizzazione | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 re : 7.2855 eV | 2 e : 16,703 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 e : 25,56 eV | 4 e : 45,3 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 e : 56,0 eV | 6 e : 88,3 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isotopi più stabili | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Proprietà fisiche semplici del corpo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stato ordinario | Solido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massa volumica | 9,79 g · cm -3 ( 20 °C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sistema di cristallo | romboedrico | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Durezza | 2.5 (Moh) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Colore | Argento- iridescente | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto di fusione | 271,4 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto di ebollizione | 1564 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energia di fusione | 51 816 J · kg -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energia di vaporizzazione | 151 kJ · mol -1 ( 1 atm , 1564 ° C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume molare | 21,31 × 10 -6 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pressione del vapore |
1.013 × 10 -4 kPa ( 400 °C ) 1.013 × 10 -1 kPa ( 600 ° C ) |
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Velocità del suono | 1790 m · s -1 a 20 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calore massiccio | 122 J · kg -1 · K -1 ( 20 ° C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conduttività elettrica | 0,867 x 10 6 S · m -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conduttività termica | 7,87 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Varie | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o ECHA | 100.028.343 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o EC | 231-177-4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Precauzioni | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stato in polvere :
avvertimento H228, P210, P370 + P378, H228 : Solido infiammabile P210 : Tenere lontano da fonti di calore/scintille/fiamme libere/superfici calde. - Vietato fumare. P370 + P378 : In caso di incendio: utilizzare... per l'estinzione. |
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WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Prodotto non controllatoQuesto prodotto non è controllato secondo i criteri di classificazione WHMIS. |
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Trasporto | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
40 : solido infiammabile o materiale autoreattivo o autoriscaldante Numero ONU : 3089 : POLVERE METALLICA INFIAMMABILE, Classe NSA : 4.1 Etichetta: 4.1 : Solidi infiammabili, materie autoreattive e solidi esplosivi desensibilizzati Imballaggio: Gruppo di imballaggio II : materiali moderatamente pericolosi; |
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Unità di SI e STP se non diversamente indicato. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Il bismuto è l' elemento chimico di numero atomico 83, simbolo Bi. Questo è il quinto e ultimo elemento del gruppo dei pnictogeni (gruppo n ° 15). È tossico ma meno del piombo, che tende quindi a sostituire per determinati usi, e non è un oligoelemento : non ha un ruolo fisiologico noto. Reputato essere molto debolmente presente negli organismi animali, la sua cinetica ambientale e negli organismi sono stati poco studiati (a differenza di quella di altri metalli pesanti nelle immediate vicinanze).
Può essere teoricamente paragonato al fosforo P, all'antimonio Sb e all'arsenico As, appartenenti al gruppo 15 , ma anche allo stagno Sn e al piombo Pb appartenenti al gruppo 14 . Gli elementi successivi del gruppo 15 (azoto N, fosforo P, arsenico As, antimonio Sb e bismuto) mostrano una tendenza crescente a formare solfuri stabili piuttosto che ossidi: il bismuto è chiaramente calcofilo .
Questo raro elemento, il cui corpo puro ( bismuto autoctono ) e i principali composti erano relativamente ben riconoscibili, soprattutto nei principali centri minerari europei almeno dalla fine del Medioevo, si distingueva poi dall'antimonio autoctono con cui sembra avere fu spesso confuso durante l'Antichità, al punto da prendere il nome da un adattamento dell'arabo bi''itmid che significa "vicino all'antimonio".
Fu precisamente descritto e identificato nel 1753 dal chimico Claude Geoffroy il Giovane che lo separò dal piombo. Il simbolo chimico Bi fu proposto dal chimico svedese Berzelius nel 1814 .
È stato a lungo considerato dai fisici come l'ultimo elemento stabile nella classificazione.
I suoi effetti tossici (del corpo semplice e dei suoi composti) sembrano essere stati a lungo confusi con quelli del piombo o dello stagno .
Il semplice corpo di bismuto è un povero metallo bianco-argento con una brillante sfumatura rossastra, duro e fragile, tutti i suoi sali e vapori sono tossici.
La sua struttura elettronica atomica corrisponde a [Xe] (4f) 14 (5d) 10 (6s) 2 (6p) 3 . Una donazione o rimozione di elettroni dello stesso stato quantico, se si esclude lo spin , giustifica i gradi di ossidazione +3 e +5, essendo il primo grado molto più frequente nei suoi composti perché il secondo è contrastato dall'effetto dell'inerzia di il doppietto s, combinato con la sua notevole simmetria sferica. Il raggio ionico del Bi 3+ ione è circa 1,2 Å e quella del Bi 5+ ione è ridotta a 0,74 Å .
La fase liquida del bismuto è più densa della sua fase solida, una proprietà rara che condivide con l' acqua e il silicio . Come tale è spesso alleato con il Piombo , l'espansione dell'uno e la contrazione dell'altro compensandosi a vicenda.
Il bismuto ha 35 isotopi conosciuti, con masse atomiche che variano tra 184 e 218 u . Tuttavia, ha solo un isotopo naturale che si trova effettivamente in natura, il bismuto 209 , che rende il bismuto un elemento mononucleidico . È stato a lungo considerato stabile questo isotopo, e quindi considerato l' isotopo stabile più pesante e il prodotto finale della catena di decadimento del nettunio-237 (o plutonio 241 ). Infatti è stato dimostrato all'Istituto di Astrofisica Spaziale di Orsay nel 2003 che era radioattivo con un'emivita significativamente, da 19 x 10 18 anni, più di un miliardo di volte l' età dell'universo .
La sua natura instabile era stata prevista teoricamente. Decade per transizione α di 3,14 MeV di energia per dare tallio stabile 205 . La sua lunghissima emivita lo rende ancora considerato stabile in tutte le sue applicazioni, ma questa scoperta è scientificamente importante in quanto convalida le previsioni teoriche. L'elemento più pesante con almeno un isotopo stabile è quindi il piombo.
Prodotto semi-industrialmente a partire dal 1860 dai suoi minerali di solfuro (principalmente bismutinite) o in mancanza con i suoi minerali ossidati associati, non è più oggetto di produzione specifica oggi; per più di un secolo è stato un coprodotto della raffinazione del piombo e, in misura minore, del rame , dello stagno, dell'argento , dell'oro e soprattutto del tungsteno.
Negli anni '90 il minerale proveniva principalmente da tre paesi (Bolivia, Messico, Perù), ma Giappone e Canada, e in misura minore Spagna e Germania, sono attori industriali per la sua produzione (circa 10.000 tonnellate/anno nel mondo . Il i primi paesi non tutti avevano nel 1990 le attrezzature per lavorare i minerali di bismuto, prima l'arricchimento per flottazione, poi la torrefazione dei solfuri e la loro riduzione a carbonio, ed infine l'ottenimento del bismuto per fusione ossidativa.Oltre alla via termica per fusione zonale, il bismuto metallico puro e raffinato a più del 99% in massa può essere ottenuto mediante elettrolisi.Nel 2010 si ritiene che la miniera boliviana di Tasna e il sito cinese di Shizhuyuan ( fr ) siano gli unici centri di estrazione che portano allo sfruttamento del bismuto come prodotto principale La Cina, il più grande produttore mondiale nel 2010, lo recupera principalmente durante la flottazione dei minerali di wolframite .
lingotto di 5 grammi e 1.2 cm di diametro, punzonato 5
Pellet e bombole bimetalliche
99% goccioline di bismuto commerciale
Essendo un metallo raro (73 ° elemento nella crosta terrestre in abbondanza), è naturalmente molto poco nell'ambiente. Essendo poco solubile, si presume che sia poco mobile, ma alcune forme di bismuto sono volatili. Poco si sa del suo ciclo biogeochimico. Poiché non è un metallo ricercato nelle analisi ambientali delle routine per acqua, suolo, aria o cibo, la sua cinetica ambientale rimane poco conosciuta.
Si trova lì a meno di 1 µg / m 3 nell'aria rurale; proviene principalmente dai pennacchi e dalle emanazioni dei vulcani e (molto meno) dall'erosione del suolo; Negli ultimi decenni sono aumentate le fonti antropiche (industria, combustione, ecc.)
Presente in media a un livello di 0,048 μg/g nella crosta terrestre , si trova in media a 0,2 μg/g in suoli naturali non contaminati (secondo Bowen, 1979). I fungicidi contenenti bismuto sono una fonte aggiuntiva, direttamente a contatto con le colture alimentari, così come alcuni fertilizzanti che ne contengono naturalmente poco (concimi naturali o sintetici), ma secondo Senesi & als nel 1979 questa fonte era ancora trascurabile rispetto agli apporti del sfondo geochimico . * In acqua: è poco presente nell'acqua potabile, che fornisce comunque da 5 a 20 µg/giorno ).
Il bismuto (che non è un oligoelemento) è presente solo in dosi molto basse, spesso al limite di rilevabilità (a volte anche in piante che sono cresciute su suoli contaminati (<0,06 μg/g Il contenuto di bismuto delle piante può però aumentare significativamente intorno siti minerari (es. da 0,01 a 0,18 μg/g secondo Li e Thornton, 1993 che hanno dimostrato che il bismuto è quindi presente principalmente nelle foglie, più che nei frutti o nei semi (in contenuto), e che i fattori di trasferimento radicale sono molto bassi (da -5 a 10 -4 ).
In natura, il livello di bismuto in un terreno è solitamente così basso che raramente raggiunge la soglia di fitotossicità (che sarebbe tra 1 e 100 ppm in soluzione nutritiva secondo Senesi (1979).
In natura, gli animali terrestri e acquatici sono a priori molto raramente contaminati, ma la contaminazione dell'ambiente da parte del bismuto sta aumentando rapidamente e i colpi di caccia, per alcuni composti per il 91% di bismuto, sono una nuova fonte di contaminazione delle aree dove questi si utilizzano cartucce. Quando i produttori hanno iniziato a produrre queste cartucce, erano disponibili pochissime informazioni sugli effetti del bismuto sugli animali e sugli ecosistemi. Non conoscevamo nemmeno il livello medio di bismuto negli uccelli (il primo studio sul livello di fondo negli uccelli risale al 2004), così come non conoscevamo le soglie di tossicità delle forme organiche di questo metalloide per gli uccelli. Da allora sono stati un po' studiati, dimostrando che le stesse cartucce di piombo contenevano già del bismuto. Le analisi del fegato d'anatra e dei muscoli contenenti pallini di piombo o proiettili di piombo hanno fornito livelli medi di bismuto nei fegati di 0,05 μg / g di peso secco nell'alzavola invernale e di 0,09 μg / g nei germani reali. È stata trovata una significativa correlazione positiva tra i livelli tissutali di bismuto e piombo nel muscolo, spiegata dal fatto che il bismuto è un comune contaminante del piombo.
Secondo i dati disponibili, questi effetti appaiono complessi: secondo Martin-Bouyer (1980) che aveva già concluso i dati tossicologici disponibili per l'uomo, risulta che le conseguenze tossiche del bismuto non sembrano deducibili né dosabili e durata dell'esposizione, che è abbastanza inusuale in tossicologia.
Tuttavia, il bismuto è stato utilizzato sempre di più nelle munizioni utilizzate per gli uccelli acquatici in Nord America per diversi decenni e i predatori (compresi cacciatori umani e altri consumatori di selvaggina) mangiano animali che sono stati feriti o cacciati con questi colpi, o selvaggina che ha ingerito direttamente (come fanno comunemente gli uccelli) bismuto sparato come sabbia . Parte della selvaggina è anche ferita solo durante la caccia e continua a vivere con colpi o schegge nel loro corpo (Pamphlett et al. (2000) hanno depositato cinque palline di bismuto (sparate) nella cavità peritoneale di topi di laboratorio adulti. Hanno dimostrato che nel corpo del topo, questo bismuto non è così insolubile come si pensava: al contrario, questi animali hanno mostrato rapidamente un aumento del livello di bismuto nel citoplasma di diversi tipi di cellule vitali (sistema nervoso motorio, cellule tubulari di reni, cellule dendritiche del fegato e macrofagi polmonari) con conseguenze non valutate in animali con una vita più lunga.È stato confermato in questa occasione che il bismuto attraversa molto facilmente la barriera ematoencefalica, poiché le contaminazioni d'organo variano molto a seconda dell'individuo e il tempo, e gli autori hanno concluso che il gioco ferito dal colpo di bismuto potrebbe proba si contaminano facilmente a velocità che raggiungono in poche settimane dosi a priori pericolose per l'animale. Altri studi, basati in particolare su una recente tecnica di imaging ( autometallografia ), in ratti di laboratorio contaminati sperimentalmente suggeriscono che il testicolo possa essere preso di mira anche dal bismuto, che può colpire le cellule di Leydig e i macrofagi testicolari, il che solleva interrogativi sulla possibile riprotossicità . Gli ambienti naturali iniziano ad essere arricchiti dai milioni di granelli di pallini di piombo persi nell'ambiente durante ogni stagione di caccia. Secondo un recente studio (2008) il bismuto rimane disponibile sotto forma di graniglia, contamina il suolo (soprattutto se acido) ma sembra non contaminante per la vegetazione locale, anche in ambiente acido, e nel 2006 non c'è prova ancora dell'innocuità ambientale e sanitaria di queste munizioni.
La sua rarità lo rende un buon tracciante delle emissioni vulcaniche (dove è legato ai solfuri, che sono anche un dato di interesse per il tempo e il clima globale); possiamo ora trovarlo retrospettivamente e misurare le sue variazioni passate (in picogrammi ) nei campioni di carote di ghiaccio polare o depositi di neve più recenti. Le sue sorgenti vulcaniche sono state quindi valutate a 1200–1700 t/anno di bismuto elementare, che è considerevole rispetto alle 40 t/anno di erosione eolica dei continenti sommate ai rilasci dai sali marini secondo Candelone (1995).
Intorno al 1995 l' uomo si è reso responsabile di un'ulteriore contaminazione dell'ambiente dell'ordine di poco meno di 15 t/ di bismuto (ovvero ogni due anni un apporto superiore al totale dovuto all'erosione e ai sali marini), ma questi di origine antropica le emissioni sono indiscutibilmente in costante aumento da diversi decenni e il riciclaggio del bismuto non si è sviluppato e la dispersione di milioni di colpi di caccia in lega di bismuto e acciaio al bismuto (usato in sostituzione del piombo) contribuirà ad accelerare questo inquinamento emergente. L'uso ancora crescente di carbone e di altri combustibili fossili che lo contengono e lo sviluppo dell'attività mineraria dovrebbero accelerare ulteriormente questa contaminazione ambientale.
Tuttavia, ci sono sempre più fonti antropiche; con livelli localmente anormalmente elevati nell'aria, nel suolo, nell'acqua o in determinati alimenti. Queste contaminazioni sono dovute principalmente a:
È un elemento chimico raro della crosta terrestre e la cui concentrazione di massa varia da 0,03 g/tonnellata a 0,2 g/t (perché è più abbondante nella crosta continentale che nel mantello).
Gli aerosol vulcanici o geyser ne contengono spesso un po' di più rispetto al suolo perché, pur essendo un elemento pesante, i suoi composti alogenati sono molto volatili e passano nell'aria per circa un quinto in massa nelle zone vulcaniche attive. Il 210 Bi , ancor più del 210 Po e del 210 Pb , è anche un ottimo marker radioattivo di aerosol vulcanici.
Ancor più dell'arsenico o dell'antimonio, l'elemento Bi è calcofilo. Si combina facilmente con lo zolfo e i suoi vicini selenio o tellurio, e spesso si accompagna ad altri metalli calcofili (piombo, zinco, ecc.). Questo spiega perché per un secolo il debismuto del piombo ha prodotto la maggior parte del bismuto mondiale, lasciando solo circa un decimo in massa al recupero degli scarti dei processi di raffinazione elettrochimica del rame. Si può citare come aneddotico a livello globale il sottoprodotto della raffinazione dello stagno mediante scorificazione o il trattamento della cassiterite con acido cloridrico per via acquosa calda.
Geologicamente parlando, il bismuto elementare è condensato nelle vene idrotermali e nelle faglie idrotermali nella crosta terrestre, specialmente durante le collisioni continentali. A parte il raro bismuto nativo, il suo uso principale di minerale minerale è la bismutinite Bi 2 O 3, bismite Bi 2 O 3 α, bismutite o bismuthite (BiO) 2 CO 3così come le sue varietà variamente idratate, ad esempio del tipo (BiO) 2 CO 3. 2 H 2 O, poco tempo sfruttato a Meymac in Corrèze durante la Belle Époque . La tetradimite , l' eulitite o eulitina Bi 4 (SiO 4 ) 3La bismutoferrite o bismutoferrite Fe III 2 Bi (SiO 4 ) 2 (OH), bismuthotantalite Bi (Ta, Nb) O 4, il Bismoclite BiOClcontengono, senza essere riconosciuti minerali. I minerali di bismuto, sotto forma di solfuri e principalmente ossidi e carbonati, sono molto simili a quelli dello stagno e del piombo. Il bismuto è presente in una varietà di solfuri complessi di rame e piombo, spesso intimamente ma più comunemente in tracce come solfoantimonidi e solfo-arseniuri di rame. Si è formato anche al di fuori dei filoni idrotermali, in rocce aurifere porfiriche, dove l'elemento pesante è associato a rame e molibdeno.
Oltre al bismuto con una struttura cristallina metallica, impilamento atomico, ci sono diversi bismuti molecolari chiamati bismuto atomico Bi, dibismuto Bi 2, tribismuto Bi 3, tetrabismuto Bi 4e pentabismuto Bi 5.
Esistono anche molti composti di bismuto dai gradi di ossidazione 3 e 5, ma anche 4 probabilmente giustificati da associazioni quantistiche di orbitali senza precedenti. Esistono solfuri, ossidi, ossidi complessi tra cui bismuto ferrite , idrossidi, ossicloruri, nitrati e subnitrati, subcarbonati, albuminati, citrati, fosfati, carbossilati e rari idruri instabili, cloruri e altri alogenuri… e un gran numero di composti organometallici di bismuto.
I composti chimici non sono stati conosciuti in uno stato relativamente puro fino a tempi recenti contemporanei, come il metallo di bismuto per secoli.
Le loro caratteristiche fisico-chimiche fini sono o saranno in linea di principio presentate in ogni articolo specifico, se ce n'è uno, nella sezione chimica.
Il corpo semplice Biè un semimetallo bianco-argento, con una rete romboedrica o un sistema di cristalli trigonali con riflessi leggermente rosati, malva o rossi, con facili scollature. Può anche essere grigio rossastro. È fragile e fragile, con un'alta densità tra 9,78 e 9,81. Da un punto di vista meccanico è infatti un semimetallo, perché fragile e fragile, in particolare con rottura lamellare, è facilmente riducibile ad una polvere densa. La sua nebulizzazione fine genera vapori metallici di un blu verdastro.
La maggior parte dei chimici lo considerano ancora un metallo pesante, con una massa atomica media di circa 208,980 amu , ma si noti che ha la conduttività elettrica e termica più bassa di qualsiasi metallo solido. La sua conduttività termica è circa cinquanta volte inferiore a quella dell'argento.
Il suo punto di fusione supera i 270 °C , arriva appunto a 271,4 °C e il suo punto di ebollizione è a 1560 °C +/- 5 °C . Il volume del singolo corpo solido di bismuto si contrae durante la fusione e viceversa il volume aumenta durante la solidificazione; questa è una caratteristica rara, condivisa solo da pochi corpi semplici come l' antimonio Sb, il gallio Ga, il silicio Si e il germanio Ge, e alcuni ossidi come il ghiaccio H 2 O.
È anche il più diamagnetico dei metalli, è uno dei rari solidi fortemente diamagnetici. Presenta il più alto effetto Hall . Questo debole assorbitore di neutroni è opaco ai raggi X .
È fortemente termoelettrico , soprattutto a contatto con l'antimonio.
Il bismuto fortemente riscaldato brucia nell'aria con una fiamma blu che emette fumi gialli di ossido di bismuto. Il bismuto si volatilizza in bianco rosso. È inalterabile all'aria fredda.
Il bismuto metallico è insolubile in acqua, ma è solubile in acqua regia , in acido solforico concentrato caldo. Viene attaccato dall'acido nitrico , ma non dall'acido cloridrico anche a caldo. Infatti, l'attacco dell'acido cloridrico e dell'acido solforico è molto lento a freddo, mentre se la dissoluzione in acido nitrico è rapida, la soluzione ottenuta contiene nitrato di bismuto idrato che cristallizza in grandi prismi obliqui a base di parallelogramma, incolore e deliquescente. Ma una diluizione con acqua, poi con acqua bollente permette di ottenere i subnitrati di bismuto. Riscaldati leggermente a secco, i sub-nitrati si trasformano in nitrati. La calcinazione del (sub) nitrato di bismuto in presenza di carbone attivo e carbonato di sodio è un antico metodo chimico per purificare il bismuto precedentemente raffinato mediante fusione con nitro .
Queste proprietà di solvatazione del Bi 3+ ione , in realtà in forme idrolizzate di bismuthyl ione BiO + o solvato bismuthyl Bi (OH) 2 +in soluzione acquosa moderatamente acida, spiega la possibilità di sintesi cristallina, se si prende la precauzione di preservare o perpetuare il bismuto metallico appena ottenuto a grado di ossidazione zero da un rivestimento protettivo. Infatti la riduzione per via aerea del bismuto è nota da secoli, come quella del rame o del piombo, con minori tracce di cadmio. È sufficiente, ad esempio, provocare l'interazione o reazione chimica tra il suo zolfo e i suoi derivati ossidati per ottenere il bismuto nativo artificiale.
La solidificazione in bellissimi cristalli romboedrici, esposti per decantazione della massa prima che la solidificazione sia completa, ha punti in comune con quella dei cristalli di zolfo. Sui cristalli artificiali, una pellicola iridescente di ossido di bismuto fornisce un bell'effetto.
Cristalli di bismuto
Temperatura (°C) |
Densità di massa ρ (kg / m 3 ) |
Viscosità dinamica μ (10 -3 kg / (m⋅s)) |
Conducibilità termica λ (W / (m⋅K)) |
Capacità termica a pressione costante Cp (kJ / (kg⋅K)) |
Commento |
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−173.15 | 0.1088 | solido | |||
0 | 9.790 | 7,87 (8,22) |
0,122 (0,1219) |
solido | |
25 | 7.92 (8.4) |
0,1232 (0,1255) |
solido | ||
100 | 7.22 | 0,1271 | solido | ||
285 | 1.61 | 0,1522 | liquido | ||
300 | 10.030 | 0,1522 | liquido | ||
304 | 1.662 | 8.22 | 0,1522 | liquido | |
365 | 1.46 | liquido | |||
400 | 9 884 | liquido | |||
451 | 1.28 | liquido | |||
500 | 9.846.67 | liquido | |||
600 | 9 638 | 0,998 | liquido | ||
800 | 9.423,33 | liquido | |||
1000 | 9.150 | liquido | |||
1726.85 | 0.1506 | liquido |
Esiste un'ampia varietà di forme metalliche: platine da caccia o da pesca, palline, billette, palline, proiettili, globuli, pellet, noduli, perle, rondelle, cilindri, tubi, anelli, lame, lingotti, bastoncini, dischi, floppy disk, bande , bobine, barre, barre, morsetti, piatti, piatti, frittelle, fette, nastri, fogli, grani, scaglie, filo, aghi, granuli, trucioli, gettoni, monete, monete, pezzi piccoli e grandi, blocco, bobine, urto, lamiera, materiale concentrato, microlastre, microlame, polvere, polvere, ecc. tra l'altro pezzi e campioni di forme precise.
Le leghe a base di Bi, Pb, Sn e anche Cd sono note da più di un secolo e mezzo per la loro fusibilità e la loro densità che varia a seconda della temperatura. Bi 2 Sn 2 Pbfondo a 94 °C , si espande da 0 °C a 35 °C , si restringe fino a 55 °C a volume inferiore a 0 °C prima di espandersi nuovamente a 55 °C fino alla fusione.
Una lega di Newton fondente a circa 94,5 °C era anticamente definita da 8 parti in massa di Bi, 5 di piombo Pb e 5 di stagno Sn. Una lega Darcet fondente a circa 93 °C era 2 di Bi, una di Pb e una di Sn. Una lega di legno che fonde a circa 65 °C con 7 parti di Bi, 2 di Pb, 2 di Sn e 2 di cadmio Cd.
L'elemento è citato nella lega in ordine di importanza per massa.
Uno degli argomenti chimici per lo stato di metallo del bismuto è la proprietà di base di Bi 2 O 3, così come il carattere più elementare di Bi 2 S 3rispetto all'arsenico o al solfuro di antimonio. Insieme a questi, i composti più spesso menzionati in una classe di chimica sono la bismutina BiH 3e tellururo di bismuto Bi 2 Te 3semiconduttore in chimica inorganica, il subgallato C 7 H 5 BiO 6e subsalicilato di bismuto C 7 H 5 BiO 4 per la chimica organica.
La grande maggioranza dei composti del bismuto ha la strana caratteristica di non essere mai solubile in acqua pura. A causa dell'esistenza del composto ionico BiO + sopra menzionato in un mezzo acquoso, i vari nitrati, solfati e cloruri di bismuto sono appunto solubili solo in acqua acidificata. Messe semplicemente o riscaldate in acqua pura, si decompongono e lasciano un deposito amorfo bianco contenente idrossido di bismuto Bi (OH) 3, che, perdendo parte della sua acqua, dà bismutil idrossido BiO (OH). Questo deposito ha un notevole potere coprente, conosciuto fin dal medioevo, da qui il suo impiego in pittura con il nome di “bianco di Spagna” e in cosmetica con il nome di “blanc de fard”. Secondo la leggenda chimica, è questo deposito bianco che sarebbe all'origine del suo nome, bismuto o wismuto derivante dall'espressione " weisse Masse " in tedesco, ovvero "massa bianca".
I sali di bismuto sono generalmente incolori, il possibile colore è dovuto all'anione e ad altri ioni associati. Sono decomponibili con l'acqua. Ricordiamo che con l'acido solforico si forma un precipitato nero, insolubile nei solfuri alcalini, e con gli alcali si forma anche un precipitato bianco, che diventa insolubile in presenza di un eccesso di alcali.
Il loro contatto con ferro o zinco allo stato metallico libera il metallo bismuto mediante una semplice reazione di ossidoriduzione. La formazione della bismutina , corpo gassoso instabile, può essere ottenuta solo in piccolissime quantità o in tracce, occorre inoltre procedere con una miscela di magnesio metallico (diviso) e acido forte. L'archiviazione del test di Marsh è molto difficile da eseguire, se non impossibile.
L'aggiunta di fosfati solubili ai sali di bismuto dà un precipitato insolubile in acido nitrico esteso. Ciò ha permesso al chimico Chancel di proporre un saggio per l'acido fosforico .
Il semplice corpo metallico di bismuto può essere determinato trasformandolo preventivamente allo stato di cromato e ossicloruro.
La coppia Bi ( V ) / Bi ( III ) risulta essere un ossidante molto potente, di gran lunga superiore alla coppia dell'ossigeno nativo, O 2/ O 2- o ossigeno / gas di ossido formato.
I corpi composti più famosi sono:
bismuto ( III ) solfuro Bi 2 S 3o bismutinite doppio solfuro di bismuto di iridio o il minerale naturale changchengite solfosato (Ag, Cu) 3 (Bi, Pb) 7 S 12o benjaminite bismuto solfotelluride Bi 2 Te 2 So tetradimite bismuto solfoseleniuro Bi 2 (Se, S) 3o paraguanajuatite seleniuro di bismuto Bi 2 Se 3conosciuto con il minerale naturale guanajuatite seleniuro di bismuto di palladio PdBiSeo padmaite tellururo di bismuto Bi 2 Te 3 semiconduttore antimonio bismuto tellururo BiSbTein granuli, polveri o pezzi, talvolta Bi 0,55 Sb 1,5 Te 3 palla, semiconduttore Doppio tellururo di platino e bismuto o maslovite, minerale naturale tellururo di palladio, platino e bismuto o micheneriteIl bismuto è un semimetallo ottenuto principalmente come sottoprodotto dalla lavorazione di vari minerali solforati. Nel 2010, quasi la metà del bismuto prodotto è stato utilizzato come semplice additivo alle leghe metalliche. Un quarto verrebbe utilizzato dall'industria chimica e farmaceutica , la prima comprendente le specialità del vetro e della ceramica. L'ultimo quarto fino a un terzo della produzione mondiale verrebbe utilizzato nell'elettrochimica , in particolare nella zincatura , per rendere le leghe fusibili a basse temperature o barriere di sicurezza, eseguire saldature speciali o produrre munizioni al piombo alternative .
È il costituente principale di molte leghe a basso punto di fusione tali le leghe Wood, Rose o Field.
Ha anche molto utilizzato per le leghe di acciaio dalla fine del XIX ° secolo .
Il bismuto, elemento di alto peso atomico e quindi denso ( 9,78 g/cm 3 ) è pesante quasi quanto il piombo a parità di volume ( 11,32 g/cm 3 ). Questo gli conferisce quasi le stesse qualità balistiche e di appesantimento o assorbimento di certe radiazioni. Sebbene neurotossico, più raro e più costoso del piombo, è significativamente meno tossico di quest'ultimo. È stato quindi proposto, poi utilizzato da un numero crescente di produttori come sostituto del piombo che comincia ad essere bandito da varie leggi in tutto il mondo:
Questo semimetallo denso e abbastanza facile da fondere è popolare per realizzare alcuni stampi di precisione per pressofusione (per realizzare modelli in scala, come "piccole auto da collezione" finemente rifinite o parti di modellini , ad esempio).
Il bismuto serve anche come materiale metallico da modellare.
Utilizzando eutetticamente leghe a basso punto di fusione, cioè 48% di bismuto in massa, si ottengono principalmente leghe che si contraggono, e oltre il 55%, leghe che si espandono. Uno dei primi utilizzi di questi è la saldatura con un materiale ridotto al minimo. La tipica lega di piombo 44% in massa di Pb e 56% di Bi, il cui punto di fusione è equivalente a 125 ° C, consente la saldatura a freddo. In elettronica, legato con stagno (Sn 42 Bi 58), viene utilizzato come saldatura (saldatura) senza piombo ( RoHS ) a basso punto di fusione.
La lega Arcet o lega Darcet 49,2% Bi, 32,2% Pb, 18,4% Sn paratia prodiera 97 °C .
Un metallo di Wood o circa il 50% di Bi, 25% di Pb, 12,5% di Cd e Sn si scioglie in acqua calda a circa 70 °C .
Le
leghe di legno , rosa o campo costituiscono ottimi fusibili elettrici: si usa spesso come filo fusibile , una lega di bismuto e stagno (40% / 60%), con un punto di fusione molto basso.
La lega di Wood e la lega di Newton sono utilizzate anche per la protezione dalle radiazioni .
Sono quindi idonei fusibili per la protezione antincendio o allarmi termici (termo-allarmi): queste leghe possono agire come interruttori elettrici, come valvole di sicurezza antincendio, ad esempio innescando una caduta di colonna d'acqua in presenza di fumi o vapori caldi. Negli impianti di sprinkler l'acqua , spesso chiamata comunemente “ sprinkler ” a volte viene utilizzata come miscela di serranda quasi eutettica molto fusibile che fonde a 47 °C . È molto vicino ad una lega usata come guarnizione vetro-metallo a base di bismuto (49,2%), piombo (22%), zinco Zn (18%), stagno Sn (8%), calcio Ca (5%)), mercurio Hg (4%) e fusione a 45 °C .
Pertanto, le teste degli sprinkler o le uscite di sicurezza per le bombole di gas compresso sono realizzate in leghe di bismuto.
Queste leghe con Mn hanno permesso di sviluppare magneti permanenti con un alto campo coercitivo. Si noti che l'ossido di bismuto può essere utilizzato anche per i magneti.
In ambito idraulico è allo studio l'utilizzo del bismuto, come sostituto del piombo per gli assemblaggi tecnici. Queste leghe sono talvolta utilizzate nelle tubazioni e per la saldatura.
Il bismuto è presente negli elementi termoelettrici, sotto forma di semiconduttori con proprietà termoelettriche come Bi 2 Te 3e con antimonio , Bi 1 – x Sb x . Consente la progettazione di termocoppie .
Industria del vetro, ceramica e chimicaQueste industrie lo usano molto, soprattutto sotto forma di ossidi:
Alcuni suoi derivati (come i subnitrati e i subcarbonati) sono utilizzati da diversi secoli dalla farmacopea tradizionale (in farmacia galenica, anche in parafarmacia). Quindi nitrato di bismuto basico, Bi (OH) 2 NO 3, sotto il nome di “ magisterium bismuti ” (magistero del bismuto), presentandosi come un deposito insolubile con proprietà antisettiche, era anticamente utilizzato come bendaggio gastrico . Veniva prescritto in varie forme, soprattutto per via orale, contro l' ulcera peptica e in varie indicazioni digestive: diarrea , stipsi , colite , enterite . Era considerato calmante di questi disturbi digestivi e un antisettico per ferite e infezioni della pelle, considerato utile contro la sifilide , nonché per rivestire le medicazioni delle ustioni, in dermatologia .
Il bismuto medicinale doveva essere chimicamente puro, il che era difficile in quanto il suo minerale è solitamente fortemente contaminato da arsenico altamente tossico, tellurio, argento o piombo).
Successivamente furono dimostrati i suoi effetti neurotossici secondari, e il bismuto in forma idrosolubile o insolubile in acqua in dosi eccessive fu bandito in Francia , dopo numerosi gravi problemi di intossicazione da farmaci, e in particolare dopo il preoccupante ritrovamento del metabolismo del bismuto e l'insorgenza di gravi encefalopatie indotto da prescrizioni terapeutiche.
I derivati del bismuto derivanti dalla sua chimica organica fanno comunque ancora parte della farmacia farmaceutica, ma a dosi molto basse e sotto forma di prodotti puri e insolubili in acqua. I sali insolubili (con limitato assorbimento digestivo) sono ancora condimenti notevoli: tra questi, nitrati e carbonati basici di bismuto, ad alto potere coprente, mostrano proprietà antiacide e antisettiche, riducendo drasticamente la fermentazione. Questi strati salini dividendosi permettono un forte adsorbimento calcofilo, il bismuto fissa facilmente i gas sulfurei mineralizzandosi in bismuto solfuro Bi 2 S 3che poi colora di nero le feci. Nota: poiché il bismuto è opaco ai raggi X , questo tipo di medicazione deve essere sospesa prima di un'esplorazione radiografica del tubo digerente che richiede la progressione di sostanze di contrasto specifiche.
È ancora usato nel trattamento della leucemia . E alcuni oligoterapeuti lo consigliano ancora a basse dosi per combattere ripetute infezioni virali, il più delle volte perpetuando reazioni infiammatorie dolorose, come certi mal di gola descritti come laringiti o faringiti .
La sua tossicità intrinseca lo rende uno dei biocidi naturali conosciuti: è stato utilizzato in alcuni disinfettanti (sotto forma di sesquiossido di bismuto), ma come il mercurio, a causa dei suoi effetti collaterali e della sua natura non degradabile, è stato sostituito da meno prodotti tossici, meno ecotossici e/o più degradabili. La sua azione biocida contro i microrganismi intestinali vettori di malattie o sviluppi virali giustifica i (sub)succinati di bismuto nella terapia rettale ( supposte ) contro la tonsillite, o parenterale contro la sifilide. Alcune (inter) cure antibiotiche utilizzano ancora derivati liposolubili (es: bismutil butil-tiolaurato o chinina iodobismutite; mediante iniezioni muscolari a date programmate). Recentemente (2005) è stato dimostrato che il subsalicilato di bismuto (BSS, principio attivo del farmaco Pepto-Bismol) ritenuto insolubile diventa solubile quando interagisce con succhi di frutta, acido ascorbico, o substrati contenenti tioli; e quindi mostra una maggiore tossicità contro Clostridium difficile ; abbiamo cercato di potenziare questa efficacia contro il clostridium .
Nei cosmetici , rossetti o smalti per unghie contengono un carico di ossicloruro di bismuto (BiOCl) e/o ossinitrato di bismuto (BiONO 3) che donano loro una lucentezza perlacea. L'ossicloruro di bismuto dona anche un aspetto perlaceo agli "ombretti".
Il citrato di bismuto (0,2%) è utilizzato nella lozione per la ripigmentazione dei capelli. Gli ioni di bismuto infatti reagiscono con la fibroproteina del capello ( cheratina ) tramite lo zolfo contenuto anche in questa lozione.
Alcuni paesi che non applicano il principio di precauzione riconosciuto nel 1974 in Francia, accettano ancora i derivati del bismuto nella composizione dei deodoranti .
Il suo costo, la sua relativa scarsità, la sua utilità come catalizzatore e la sua tossicità giustificano che sia riciclato meglio, ma molti dei suoi usi sono dispersivi (vernici, munizioni, fibre, additivi, pesticidi, il che rende molto difficile il suo recupero).
Il riciclo del bismuto metallico oggi può essere concepito solo con leghe ad alto contenuto noto, dette scarti di lega in francese .
Il più grande produttore mondiale di bismuto è diventata la Cina (più del 60% del mercato negli anni 2010 ). questo paese sarebbe anche possedere circa tre quarti di alcune 340 a 350.000 tonnellate di riserve riconosciute e facilmente sfruttabili, stimati a quaranta anni di utilizzo ad un tasso di consumo stabile di 9.000 tonnellate / anno .
La Francia è un chiaro importatore di bismuto (secondo la dogana francese, nel 2014). Il prezzo medio all'importazione per tonnellata è stato di 17.000 euro.
Prima degli anni 2010, il prezzo di 100 g di bismuto purissimo era di circa 40 dollari USA. Acquistato in massa e confezionato in misura meno pura, un chilogrammo di bismuto poteva essere ridotto tra i 20 ei 30 dollari americani , arrivando talvolta a dieci dollari americani.
La sua ecotossicità è almeno in parte nota. Quello dei suoi isotopi lo è meno, ma l' IRSN ha prodotto una scheda didattica sul bismuto 210 .
Il metallo Bi è ritenuto il meno tossico dei metalli pesanti, o comunque quello i cui effetti sono più rapidamente reversibili nell'uomo, ma la sua tossicità umana, e ancor più ambientale, è stata poco studiata, soprattutto per le sue forme organometallici e/o inalabili (volatili, metilbismuto in particolare).
Von Recklinghausen e i suoi colleghi recentemente (2008) hanno dimostrato da esperimenti in vitro che, come il mercurio, il bismuto è molto più bioassimilabile e tossico per almeno tre importanti tipi di cellule umane ( eritrociti , linfociti ed epatociti ) quando è presente in forma metilata ( trimetil-bismuto Bi (CH 3 ) 3): in questa forma dopo 1 ora o 24 ore, sono gli eritrociti e i linfociti che ne assorbono largamente la maggior parte, e il bismuto poi mostra anche effetti tossici, ed in particolare genotossici (assenti quando il bismuto è presente solo sotto forma di citrato o glutatione.Tuttavia , come il mercurio , il bismuto è facilmente metilato in sedimenti poco ossigenati da batteri del gruppo dei metanobatteri / methanoarchaea.Altri studi precedenti avevano già dimostrato che il bismuto può essere metilato anche da parte della flora intestinale del colon umano (la varietà del microbiota potrebbe spiegare le variazioni individuali delle intossicazioni precedentemente osservate nell'uomo o negli animali da laboratorio, senza che siano state spiegate). Gli autori hanno concluso che “la biometilazione dello ione bismuto da parte della flora intestinale del colon umano può causare un aumento della tossicità del il sale di bismuto primario.MeBi (III) può indurre danni cromosomici c nelle cellule umane, ma probabilmente non attraverso la formazione di derivati reattivi dell'ossigeno . L'inibizione della riparazione del DNA e/o l'interazione diretta con il DNA sembra essere il meccanismo che spiega questa tossicità” .
La sua modalità d'azione fisiopatologica è stata poco studiata e non è ancora stata compresa. Ma nel 1860 , più di 100 anni prima della sua messa al bando quasi totale in Francia come medicinale (nel 1974), Antoine Béchamp (contemporaneo di Pasteur , professore a Montpellier), nella sua tesi medica ( Preparazione e caratteri del subnitrato di bismuto ) in collaborazione con C. Saintpierre, già messo in guardia sulla tossicità dei sali di bismuto.
I sali di bismuto compreso il salicilato di bismuto sono stati testati per via parenterale nell'uomo contro la sifilide , con gravi effetti collaterali legati alla sua tossicità ( gengivostomatite con " linea di bismuto " - macchie nere sulle gengive , alito cattivo , salivazione ), danni al fegato , ai reni , e soprattutto effetto neurotossico che colpisce l'intero sistema nervoso centrale. È stato recentemente dimostrato (compresa la microscopia elettronica) che nel rene, quando le cellule epiteliali tubulari prossimali avvelenate dal bismuto muoiono, muoiono per necrosi e non per apoptosi . Z-VAD-fmk (inibitore della caspasi-3) non previene la morte cellulare indotta dal bismuto delle cellule NRK-52E, mentre previene l'apoptosi causata dal cisplatino . Diversi studi hanno concluso che né la disfunzione mitocondriale né l'induzione di radicali liberi sono coinvolti in questa forma di nefrotossicità; la precocità dell'induzione del danno (in vitro e in vivo) così come altri indici (es. spostamento precoce della N-caderina) suggeriscono che il bismuto uccide le cellule epiteliali tubulari prossimali del rene nella morte cellulare attaccando le funzioni della loro membrana.
A differenza di altri metalli pesanti , i suoi effetti tossici del bismuto sembrano scomparire dopo pochi mesi, ma non sembrano essere stati studiati i suoi effetti sull'embrione o sul feto , né i suoi impatti sui lavoratori che ne sono stati esposti. Studi di tracciamento istochimico del bismuto, sia su modelli animali che durante le autopsie di cervelli umani morti avvelenati dal bismuto, hanno dimostrato che questo metalloide attraversa facilmente la barriera emato-encefalica e si trova quindi in diverse parti del cervello, tra cui sangue, cervelletto e talamo; l'istochimica mostra che si accumula nei neuroni e nelle cellule gliali della neocorteccia, del cervelletto, del talamo e dell'ippocampo. Per quanto riguarda le pareti dei vasi sanguigni, quelle del cervelletto sembrano contenere di più. Su scala ultrastrutturale, il bismuto si trova all'interno delle cellule, nei lisosomi e all'esterno delle cellule nelle membrane basali di alcuni vasi. Può passare da un assone all'altro (Tre giorni dopo l'iniezione nel tricept di un ratto, sono stati osservati grumi di bismuto nei motoneuroni che collegano questo muscolo al midollo spinale e nelle cellule gangliari della radice dorsale la più vicina all'iniezione Nel 2002 è stato dimostrato che i macrofagi raccolti dalla base e dai margini delle ulcere trattate con citrato di bismuto avevano accumulato bismuto nei loro lisosomi . Questi accumuli hanno provocato la rottura dei lisosomi, portando alla morte cellulare per apoptosi . Un altro studio ha poi dimostrato che questo accumulo aumenta con il tempo e la dose.Nella cellula, il bismuto si è dimostrato un potente induttore della metallotioneina (una proteina ben nota per legarsi ai metalli nella disintossicazione), che era già stato dimostrato nel 1996. Inoltre induce la produzione di vari enzimi glicolitici , suggerendo che è la causa dello stress di tipo “ipossia” Proteina 3 (Bnip3) interagendo con 19 kDa di adenovirus BCL2 / E1B è stato suggerito come regolatore della morte cellulare indotta dall'ipossia, che potrebbe essere una delle cause della morte cellulare indotta dal bismuto.
Inalazione: I suoi vapori sono tossici e vengono rilasciati a temperature relativamente basse. E il bismuto metilato è volatile a temperatura ambiente. Questi vapori espongono ad avvelenamento acquisito attraverso le vie respiratorie.
Ingestione: parte del bismuto ingerito attraversa la barriera gastrointestinale, più o meno a seconda della forma del bismuto ingerito, ma anche a seconda dell'individuo.
Gli agenti chelanti , D-penicillamina e il suo N-acetil derivato sono antidoti che sono stati efficaci sui topi intossicati bismuto citrato per via intraperitoneale.
Il bismuto ingerito si trova difficilmente nel plasma (normalmente meno di 1 ron 10 ), il che dimostra che è parzialmente assorbito dal tubo digerente.
Nonostante avvertimenti risalenti a più di un secolo fa, il bismuto veniva utilizzato prima del 1974 in dosaggi pericolosi o addirittura fatali senza interruzione e senza alcuna limitazione di durata. Le precauzioni d'uso decretate prima del 1910 richiedevano però che a causa della sua tossicità fosse prescritto in cure discontinue, ma laboratori e medici ne incoraggiarono poi l'uso terapeutico, che in 10 anni (dal 1964 al 1974 ) era raddoppiato arrivando a 800 t / anno in Francia.
L' epidemiologia degli effetti del bismuto è progredita in Francia dal 1974 , grazie a un vasto studio avviato dal gruppo "malattie trasmissibili e incidenti tossici" dell'Istituto nazionale di sanità e ricerca medica. Questo studio si basava su 942 casi di avvelenamento da bismuto ingerito, tutti avvenuti in Francia e riportati e descritti nella letteratura medica, e 72 dei quali si sono conclusi con la morte del paziente. Questo lavoro ha mostrato che tutti i sali di bismuto erano stati implicati in gravi avvelenamenti e che la tossicità del bismuto era stata seriamente sottovalutata. Ha permesso di attribuire con certezza all'ingestione di medicinali da bismuto le encefalopatie che si manifestano generalmente in due fasi: una fase prodromica (disturbi aspecifici quali astenia , insonnia , cefalee , perdita di memoria) che precede una fase acuta (con gravi disturbi neurologici ricordano sintomi indotti da altri metalli pesanti come piombo o mercurio; disartria , atassia , disturbi dell'andatura, mioclono , tremori, disorientamento, agitazione, disturbi della memoria, stato confusionale, allucinazioni , convulsioni ).
Fortunatamente l'interruzione dell'assunzione di Bismuto è stata seguita da un miglioramento clinico in pochi giorni, con tuttavia una persistenza per alcuni mesi di alcuni sintomi (astenia, problemi di memoria , disturbi del sonno e/o mal di testa ).
Dopo circa un migliaio di casi individuati in Francia e Australia , il ministero della salute francese ha finalmente vietato il bismuto ad alte dosi nei farmaci. Rimane tuttavia utilizzato, con successo, nelle affezioni della sfera ORL a dosi molto basse ( oligoterapia ) e ad esempio, in alcuni paesi, sotto forma di “sub-citrato di bismuto colloidale” (citrato (DENOL*) e bismuto complesso -ranitidina citrato). Questi prodotti sono autorizzati solo contro l'ulcera peptica dove il bismuto sembra sufficientemente tossico da uccidere il batterio Helicobacter pylori , che generalmente induce questo tipo di ulcera e che è particolarmente resistente. Le dosi di bismuto in questo farmaco sono però molto inferiori a quelle prescritte prima del 1974 e ogni fase di trattamento non può oggi superare un mese massimo con, tra due trattamenti, una sosta minima di due mesi.
I classici esami del sangue e delle urine mostrano solo con certezza che contaminazioni molto recenti, il bismuto sanguigno viene eliminato per via urinaria in pochi giorni dopo la fine dell'esposizione, invece come per piombo, antimonio e arsenico, il capello conserva tracce di esso, purché non sia tagliato.
Un doppio etimo del tedesco " weisse Masse " "massa bianca" o meglio " weisse matte " " bianco opaco " viene spesso proposto per spiegare il tedesco das Wismuth . In un modesto libretto destinato all'apprendista capo minatore intitolato Ein nützlich Bergbüchlin pubblicato intorno al 1527 il nome di wismuth compare nella forma wißmad ärcz cioè di minerale di bismuto ( wissmatt o wissmad ), per indicare che 'è frequentemente associato con vene cobalto-argento. Georgius Bauer dice che Agricola lo descrive accuratamente. lo chiama sotto l'influenza alchemica anche cinereum plumbum o piombo cinereo proponendo immediatamente un'intima associazione di un metallo più denso, che sarebbe il piombo, con ceneri carboniose meno dense per spiegare la curiosa riduzione dell'aria o ipso facto la riduzione della miscela di minerali miscele (solfuri/ossidi) a bismuto nativo, di aspetto metallico.
Il metallo pesante o bismuto nativo è conosciuto sotto il nome di bisemutum in latino medievale e in linguaggio alchemico, al più presto dal 1450 con wismutum e al più tardi con bisemutum intorno al 1530. È attestato dal medio tedesco wesemut nel 1390. un adattamento di un termine di lontana origine, realtà araba e/o greca, che è stato realizzato mediante traduzione del libro riferimento de materia medica di Dioscuride a partire dal IX ° secolo o incontra successivamente alcuni specialisti minerari. Le forme ipotetiche possono essere:
Queste ultime due ipotesi sono le più plausibili. Ma la tradizione mineraria offre anche le ultime due ipotesi: la prima è legata al nome del sito minerario di St. George " in der Wiesen " vicino allo Schneeberg nei Monti Metalliferi Sassone al XV ° secolo per la produzione di bismuto opaco o di massa o talvolta semplicemente l'intensa attività estrattiva, la seconda ci ricorda che l'etimo wis (se) mat è solo un masso o bianco opaco. Non si devono in alcun modo condannare queste etimologie popolari o pseudo dotte che hanno il merito di richiamare un'antica realtà mineraria.
Bismuto è discusso ampiamente negli scritti di pseudo-monaco benedettino Basilio Valentino alla metà del XV ° secolo, che si ritiene oggi che è lo pseudonimo e The Stooges dell'editore tedesco Johann Thölde vivo all'inizio del XVII ° secolo. Troppo associato ai misteri di un'alchimia simbolica, questo materiale raro è veramente noto solo a chi è esperto nell'arte dell'estrazione mineraria o ha familiarità con le tecniche metallurgiche. Ciò è evidenziato dalla diversità di questi nomi, sinonimo di piombo cinereo o " plumbum cinearum " in latino, antimonio bianco , stagno di ghiaccio o stagno grigio , smalto , weisse matte , vero demorgon, ninfa.
Secondo Henri Lammens , arabo in grado di offrire come un'etimologia أثمد ( othmod ) / إثمد ( ithmid ) che propriamente significa antimonio.
I suoi veri promotori nella scienza dell'Illuminismo rimangono i chimici Jean Hellot , Claude François Geoffroy , Johann Heinrich Pott, Carl Wilhelm Scheele e Torbern Olof Bergman .
In ambienti diversi da quello minerario o tecnico, vasaio di stagno o (al) chimici, il bismuto è stato talvolta confuso con antimonio, piombo, zinco o altri metalli pesanti. Ma è una struttura che i classificatori scientifici dell'età dell'Illuminismo hanno preso in prestito per glorificare meglio i loro studi seri.
Ricorda che lo stagno è originariamente una lega di piombo, stagno e bismuto ridotta a una lastra su una superficie a specchio.
Nel 1830 la Sassonia mineraria avviò la prima produzione industriale di bismuto. Intorno al 1901, il debismuto di piombo leggero nell'industria iniziò a fornire una grande quantità di bismuto come sottoprodotto. L'ascesa delle leghe contenenti bismuto fu evidente dal periodo tra le due guerre e continuò fino agli anni '50 .
Nel 1953, il consumo medicinale di bismuto in terapia superava le 150 tonnellate all'anno. I risultati negativi sulla salute determinarono le ultime misure del Ministero della Salute nel 1974, operando tuttavia un effettivo declino del bismuto nelle farmacie, a meno di 10 tonnellate nel 1979.
Ma, paradossalmente, l'uso di composti di bismuto come ritardante di fiamma nell'industria delle materie plastiche o come pigmento denso sta dando impulso allo sviluppo industriale del bismuto. Lo sviluppo delle munizioni, in particolare dei proiettili di bismuto sofisticati, consente di ridurre l'uso del piombo, troppo inquinante.
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