Bismuto: proprietà e usi dell'elemento

Descrizione

Il bismuto è un metallo fragile, di colore bianco-argenteo, ma spesso con una sfumatura rosata. Questo metallo non tossico e diamagnetico è amico dell'ambiente e trova applicazioni dalla farmaceutica all'elettronica.

Introduzione all'elemento

Ilbismuto è un elemento interessante che possiede un numero atomico di 83. È uno dei più pesanti elementi stabili. Uno degli elementi stabili più pesanti, il bismuto si distingue per le sue proprietà sotto diversi aspetti. A differenza di molti metalli pesanti, non è tossico, il che lo rende più attraente e un'ottima opzione rispetto a materiali più dannosi come il piombo. La struttura cristallina del bismuto è romboedrica, il che ne esalta l'aspetto e lo rende brillante. Grazie alla sua combinazione unica di proprietà fisiche e chimiche, il bismuto ha trovato nel tempo applicazioni nelle industrie.

Dal punto di vista chimico, il bismuto assomiglia all'antimonio e all'arsenico, membri del suo gruppo, ma la bassa tossicità e le peculiari proprietà cristalline rendono questo metallo particolarmente utile nelle applicazioni legate alla sicurezza e alla sostenibilità.

Proprietà chimiche Descrizione

Nei suoi composti, il bismuto si trova tipicamente in uno stato di ossidazione +3, ma in condizioni adeguate è possibile ottenere uno stato +5. Con un'alta densità e una bassa conducibilità termica, il bismuto è sorprendentemente un pessimo conduttore elettrico. A causa di questo aspetto, le sue applicazioni sono limitate a settori come le saldature non tossiche o le leghe a bassa fusione. Un altro vantaggio per gli usi quotidiani, dai prodotti farmaceutici ai processi industriali, è che in condizioni normali il bismuto non si ossida, garantendo una buona stabilità e affidabilità a lungo termine.

Proprietà fisiche

Il bismuto ha una serie di proprietà fisiche che lo distinguono da molti altri metalli. Ha una densità di 9,78 g/cm³, che lo rende più pesante del piombo; tuttavia, è fragile anziché malleabile come il piombo. Il punto di fusione del bismuto è relativamente basso, 271,5°C, mentre il punto di ebollizione è notevolmente più alto, circa 1564°C. Il bismuto presenta inoltre una struttura cristallina unica che, durante il raffreddamento, dà luogo a motivi colorati e di grande impatto visivo, contribuendo al suo fascino estetico in diverse applicazioni cosmetiche.

Proprietà fisiche principali:

• Numero atomico: 83
• Peso atomico: 208,98 g/mol
• Densità: 9,78 g/cm³
• Punto di fusione: 271,5°C
• Punto di ebollizione: 1564°C
• Struttura cristallina: Romboedrica

Applicazioni

La versatilità e la bassa tossicità del bismuto lo rendono adatto a molteplici applicazioni in diversi settori, dalla sanità all'elettronica. Di seguito sono riportati i principali settori in cui il bismuto trova impiego:

1. Applicazioni mediche:

Il bismuto è noto nel settore farmaceutico soprattutto per la sua applicazione come coadiuvante della digestione. Un farmaco composto da bismuto, noto come subsalicilato di bismuto, è stato utilizzato in prodotti come il Pepto-Bismol e il Kaopectate. Questi prodotti da banco sono utilizzati per trattare nausea, bruciore di stomaco e diarrea. Il bismuto esercita un effetto astringente sui tessuti e aiuta a proteggere la mucosa dello stomaco dalle sostanze irritanti, curando così efficacemente i disturbi gastrointestinali. Possiede inoltre lievi proprietà antimicrobiche che aiutano nel trattamento delle infezioni da Helicobacter pylori, responsabili delle ulcere peptiche.

2. Sostituzione del piombo:

Storicamente, il piombo è stato utilizzato in diverse applicazioni ma, a causa della sua tossicità, le industrie hanno cercato alternative più sicure. Il bismuto è utilizzato come elemento non tossico alternativo al piombo in leghe, saldature, impianti idraulici e pesi da pesca. In questi impieghi, la bassa tossicità e le proprietà relativamente simili al piombo (ad esempio, il basso punto di fusione) rendono il bismuto un sostituto ideale. Questo utilizzo è particolarmente importante nell'industria elettronica, dove le saldature senza piombo stanno diventando la norma a causa delle preoccupazioni ambientali e di normative come la RoHS.

3. Cosmetici:

L'ossicloruro di bismuto è molto utilizzato nell'industria cosmetica per la preparazione di prodotti con una lucentezza perlacea, come rossetti, ombretti e smalti per unghie, grazie alla sua iridescenza naturale che conferisce una finitura liscia e brillante. Il bismuto, essendo a bassa tossicità, è un'alternativa interessante ai materiali che possono causare irritazioni. Questo aspetto è di grande importanza nei prodotti destinati alle pelli sensibili.

4. Elettronica:

Il bismuto viene utilizzato in vari modi nei dispositivi elettronici, soprattutto nella preparazione di film sottili e materiali conduttivi. Il tellururo di bismuto è un esempio di uno di questi composti che trova applicazione nei dispositivi termoelettrici grazie alla sua elevata efficienza termoelettrica. I ricercatori stanno ancora esplorando il potenziale del bismuto nelle tecnologie dei semiconduttori e la capacità di migliorare le proprietà elettriche quando viene utilizzato in strati sottili. Il carattere non tossico del bismuto lo rende un potenziale candidato all'uso in componenti elettronici più sostenibili, favorendo la spinta verso un'elettronica eco-compatibile.

5. Applicazioni industriali:

Il bismuto trova ampie applicazioni anche nell'industria, in particolare nella metallurgia e come additivo metallurgico. Viene utilizzato in varie leghe per modificarne le proprietà, come le leghe di bismuto a basso punto di fusione utilizzate nei dispositivi di rilevamento degli incendi. Tali leghe si sono rivelate estremamente utili nelle applicazioni in cui sono richieste sicurezza e bassa tossicità. Inoltre, le sue proprietà fisiche uniche lo rendono utile nella produzione di specchi di alta qualità e di altre parti industriali.

Metodi di preparazione

Il bismuto viene normalmente prodotto come sottoprodotto nella raffinazione di altri metalli come piombo, rame, stagno e tungsteno. L'estrazione avviene con il metodo idrometallurgico, in cui il bismuto viene separato dagli altri metalli per reazione chimica e precipitazione. Il bismuto estratto viene purificato per soddisfare elevati standard per applicazioni industriali e farmaceutiche. Metodi avanzati di elettroraffinazione e precipitazione garantiscono la purezza del bismuto e dei suoi composti.

Domande frequenti

Che cosa ha di unico il bismuto tra tutti i metalli pesanti?

Il bismuto è noto per la sua bassa tossicità, la sua sorprendente struttura cristallina e la sua non tossicità rispetto ad altri metalli pesanti, come il piombo.

Come viene estratto il bismuto dai suoi minerali?

La maggior parte del bismuto prodotto oggi proviene come sottoprodotto dalla raffinazione di altri metalli, in particolare piombo, rame e stagno, mediante tecniche avanzate di idrometallurgia e purificazione.

In quali prodotti comuni viene utilizzato il bismuto?

I principali impieghi del bismuto includono i prodotti farmaceutici, i cosmetici, i dispositivi di rilevamento degli incendi, le leghe a bassa fusione e la sostituzione del piombo in specifiche applicazioni industriali.

Quali sono le principali proprietà chimiche del bismuto?

Il bismuto ha stati di ossidazione stabili, una bassa reattività e forma composti complessi; pertanto, ha numerosi usi chimici.

Perché il bismuto è un'alternativa ecologica nelle applicazioni industriali?

Il bismuto è considerato non tossico e stabile, quindi è un'alternativa più sicura ai materiali pericolosi come il piombo. Riduce i rischi ambientali e sanitari del piombo e di altri materiali pericolosi.