铋的性质与毒性
发布日期:2023/1/11 18:10:17
铋是一种稀有金属,化学性质类似于同属氮族的砷和锑。铋可以在自然界中找到,它的硫化物和氧化物是重要的商业矿石。纯铋的密度是纯铅的86%。它刚产出时是银白色的易脆金属,但表面氧化后呈粉红色。铋是天然的反磁性金属,也是金属中热导率最低的元素之一。
化学性质
铋的化学性质和砷、锑相似。常温的铋不会与空气的水及氧反应,但炽热的铋会与水反应生成氧化铋:
2 Bi + 3 H2O → Bi2O3 + 3 H2
加热至熔点时,铋的表面逐渐生成灰黑色的氧化物。金属铋可以在一定条件下和卤素直接反应,生成三卤化铋,但是铋在500 °C下会与氟反应生成五氟化铋。三卤化物具腐蚀性,容易与水分反应,生成化学式为BiOX的卤氧化物。
4 Bi + 6 X2 → 4 BiX3 (X = F, Cl, Br, I)
4 BiX3 + 2 O2 → 4 BiOX + 4 X2
在高温下,金属铋能与很多非金属和金属反应,生成三价铋的化合物。铋的还原电势为正值,即在电动序中位于氢后,所以铋不会与非氧化性酸反应。铋能溶于热的浓硫酸中,生成硫酸铋和二氧化硫(1);也可以与硝酸反应,生成硝酸铋(2)。与砷、锑不同,铋有生成含氧酸盐的明显趋势,如硫酸铋、硝酸铋、砷酸铋等。铋不和碱反应。
(1) 6 H2SO4 + 2 Bi → 6 H2O + Bi2(SO4)3 + 3 SO2
(2) Bi + 6 HNO3 → 3 H2O + 3 NO2 + Bi(NO3)3
铋也可以在氧的存在下溶于盐酸:
4 Bi + 3 O2 + 12 HCl → 4 BiCl3 + 6 H2O
生产方法
铋存在于粗铅锭中(含铋量高达10%),经过数个精炼的阶段,直到透过白特顿-克洛耳法的程序将之分离出来例如炉渣等的杂质,或是以贝滋电解法将之提炼出来。铋与另一种主要金属铜的作用相似]。生铋矿经过上述两种处理程序后,仍存有相当多的其他金属,其中最主要的是铅。借由熔融混合物与氯气反应,其他金属可以转化为氯化物,而铋则仍保持不变。杂质也可以透过各种其他方法去除,例如:使用助熔剂等处理方法,来制成高纯度的铋金属(纯度超过99%)。
毒性
科学文献指出,与其他重金属(铅、砷、锑等)相比,铋化合物对人体的毒性较小,可能是因为铋盐在水中的溶解度相对较低、造成其中的铋离子较难以被人体吸收所致。研究指出,铋滞留于全身的生物半衰期为5天,但它会在接受铋药物治疗的人的肾脏中积存多年。
铋可能会引发中毒,在近年来越来越普遍。与铅中毒一样,铋中毒会导致在牙龈上形成黑色沉淀物,称为铋线。铋中毒或许可用二巯基丙醇治疗,其疗效目前尚不明确。
铋对环境的影响尚不清楚,它可能比其他的重金属更不容易产生生物积累,而这是一个目前正在积极研究的领域。