Bismuto


Símbolo: Bi
Clasificación: Elementos nitrogenoides Grupo 15 Otros Metales
Número Atómico: 83
Masa Atómica: 208,980
Número de protones/electrones: 83
Número de neutrones (Isótopo 209-Bi): 126
Estructura electrónica: [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 32, 18, 5
Números de oxidación: -3, +3, +5
Electronegatividad: 2,02
Energía de ionización (kJ.mol-1): 703
Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 91
Radio atómico (pm): 182
Radio iónico (pm) (carga del ion): 96(+3), 74(+5)

Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 10,48
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 179,1
Punto de Fusión (ºC): 271,4
Punto de Ebullición (ºC): 1564
Densidad (kg/m3): 9780; (20 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 21,37
Estructura cristalina: Romboédrica
Color: Blanco
Propiedades comparadas



Isótopos: Un isótopo natural (209-Bi). Treinta y dos inestables cuyos períodos de semidesintegración van desde menos de 44 microsegundos (185-Bi) a 3,68x105 años (208-Bi).
Descubierto en: Siglo XIII
Descubierto por: Desconocido
Fuentes: Como subproducto de la obtención de plomo, cobre, estaño, plata y oro. Minerales: Bismutina, bismita, eulitina, seleniuro de bismuto (Bi2Se3).
Usos: Aleaciones con plomo y otros elementos (estaño, cadmio,...) de bajo punto de fusión (para fusibles); "carrier" de 233-U y 235-U en combustibles de reactores nucleares, cosméticos (el oxicloruro de bismuto), catalizador (fibras acrílicas). Termopares. Imanes permanentes (Bismanol: MnBi).
Curiosidades sobre el elemento: El nombre "wismuth" se usaba en el siglo XIII en las montañas metalíferas donde se descubrió y "bisemutum" o "bismutum" lo usó Agrícola (1494-1555) al describir la obtención de minerales del bismuto. Se confundía con el estaño y el plomo. Claude Geoffrey el Joven demostró en 1753 que era diferente del plomo. Karl Scheele y Torbern Bergman descubrieron el bismuto como elemento.
Representa el 8,5x10-7% en peso de la corteza. Las fuentes más importantes son la bismutina o bismutinita (Bi2S3), bismita u ocre de bismuto (Bi2O3), bismutita o espato de bismuto [(3(BiO)CO3.5Bi(OH)3], tetradimita (Bi2Te2S), eulinita (Bi4(SiO4)3). También se encuentra nativo.
Estos minerales se transforman en Bi2O3 que se reduce con carbón a bismuto bruto. Sin embargo, la mayor parte del bismuto se obtiene como subproducto del refinado de metales como plomo, cobre, estaño, plata y oro, en los barros anódicos de la electrólisis. El bismuto obtenido (bismuto bruto) se purifica mediante fusión por zonas.
Es un metal blanco cristalino, quebradizo, con matices rosados.
Desde el punto de vista químico es casi un metal precioso: insoluble en agua, ácido clorhídrico y sulfúrico diluido, aunque si es atacado por los ácidos nítrico y sulfúrico concentrado y caliente. Al aire húmedo se recubre de una capa de óxido, pero en aire seco es estable. Al calentarlo en el aire arde con llama azul y produciendo humos amarillos de óxido. Con los halógenos reacciona, y si está pulverizado, lo hace violentamente.
Se puede presentar nativo, por lo que se puede considerar un metal noble. Es el más diamagnético de todos los metales, su conductividad térmica es la más baja de los metales (excepto mercurio). Tiene una alta resistencia eléctrica y presenta el efecto Hall(*) más alto de todos los metales.
Expande 3,32% al solidificar; esto lo hace apropiado para aleaciones que se emplean en la fabricación de objetos para trabajar a altas temperaturas.
Tiene una sección de captura de neutrones térmicos muy baja.
Destacan sus aleaciones:
Con otros metales, como estaño, cadmio, etc., forma aleaciones de bajo punto de fusión usadas en sistema de detección y extinción de incendios: El metal de Wood (aleación de 50% de Bi, 25% de Pb, 12,5 % de Cd y 12,5% de Sn) funde en agua caliente y se emplea para moldear, en fusibles de seguridad, cierres de instalaciones antiincendios (detectores), sistemas de riego.
Con manganeso se obtiene el "Bismanol" (MnBi) usado para la fabricación de imanes permanentes muy potentes.
Para producir aceros maleables.
También se usa en termopares y como "carrier" de 235-U o 233-U del combustible de reactores nucleares.
Como catalizador en la obtención de fibras acrílicas.
Entre sus compuestos:
El óxido de bismuto (Bi2O3) de color amarillo, insoluble en agua, soluble en ácidos fuertes y en disoluciones alcalinas concentradas, se emplea en la fabricación de vidrios de elevado índice de refracción y esmaltes coloreados.
Entre sus sales, destacan las solubles que se caracterizan por la formación de sales básicas insolubles en agua, lo que se emplea en trabajos de detección. El nitrato básico de bismuto [BiO(NO3)] (subnitrato de bismuto) y el carbonato básico [(BiO)2(CO3)] (subcarbonato) se usan como desinfectantes intestinales suaves y en el tratamiento de algunas enfermedades de la piel.
El oxicloruro de bismuto (BiOCl) se usa ampliamente en cosmética y en la fabricación de perlas artificiales.
El elemento tiene una toxicidad intermedia entre la del antimonio y la del plomo. Grandes cantidades afectan las mucosas de la boca y del intestino grueso. Sus sales, al ser insolubles en agua, no son tóxicas. Si lo son las combinaciones orgánicas.
(*)Efecto Hall: aumento de la resistencia eléctrica en un campo magnético.
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©Antonio Jiménez