鉍
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| 總體特性 | |||||||||||||||||||||||||
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| 名稱、符號、序號 | 鉍、Bi、83 | ||||||||||||||||||||||||
| 系列 | 弱金屬 | ||||||||||||||||||||||||
| 族、周期、元素分區 | 15族(VA)、6、p | ||||||||||||||||||||||||
| 密度、硬度 | 9780 kg/m3、2.25 | ||||||||||||||||||||||||
| 顏色和外表 | 紅白色光澤 |
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| 地殼含量 | 2×10-5 % | ||||||||||||||||||||||||
| 原子屬性 | |||||||||||||||||||||||||
| 原子量 | 208.98040（1）原子量單位 | ||||||||||||||||||||||||
| 原子半徑（計算值） | 160（143）pm | ||||||||||||||||||||||||
| 共價半徑 | 146 pm | ||||||||||||||||||||||||
| 范德華半徑 | 無數據 | ||||||||||||||||||||||||
| 價電子排布 | [氙]4f145d106s26p3 | ||||||||||||||||||||||||
| 電子在每能級的排布 | 2，8，18，32，18，5 | ||||||||||||||||||||||||
| 氧化價（氧化物） | 3，5（弱酸性） | ||||||||||||||||||||||||
| 晶體結構 | 菱形晶格 | ||||||||||||||||||||||||
| 物理屬性 | |||||||||||||||||||||||||
| 物質狀態 | 固態（反磁性） | ||||||||||||||||||||||||
| 熔點 | 544.4 K（271 °C） | ||||||||||||||||||||||||
| 沸點 | 1837 K（1564 °C） | ||||||||||||||||||||||||
| 摩爾體積 | 21.31×10-6m3/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 汽化熱 | 104.8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 熔化熱 | 11.3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 蒸氣壓 | 0.000627 帕（544K） | ||||||||||||||||||||||||
| 聲速 | 1790 m/s（293.15K） | ||||||||||||||||||||||||
| 其他性質 | |||||||||||||||||||||||||
| 電負性 | 2.02（鮑林標度） | ||||||||||||||||||||||||
| 比熱 | 122 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||
| 電導率 | 0.867×106/(米歐姆) | ||||||||||||||||||||||||
| 熱導率 | 7.87 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||
| 第一電離能 | 703 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第二電離能 | 1610 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第三電離能 | 2466 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第四電離能 | 4370 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第五電離能 | 5400 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第六電離能 | 8250 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 最穩定的同位素 | |||||||||||||||||||||||||
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| 在沒有特別註明的情況下使用的是 國際標準基準單位單位和標準氣溫和氣壓 |
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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。
鉍是一種脆性金屬，在自然界中，常以單質形式出現。鉍晶體的表面有時會呈現出不同顏色的色調，這是由於鉍晶體在空氣中氧化時，形成的氧化層厚度不一，導致不同波長的光受到不同程度的反射，因此呈現出彩虹的顏色。
以前鉍被認為是最重的穩定元素，然而在2003年，發現了鉍微弱的放射性，可經α衰變變為鉈-205。[1]其半衰期為1.9*1019年左右，達到宇宙年齡的10億倍。所以，鉛被認為是質量最大的穩定元素。
與其他重金屬不同的是，鉍的毒性與鉛或銻相比，是相對的少。鉍不容易被身體吸收，不致癌，也不損害DNA構造，可透過排尿帶出體外。基於這些原因，鉍經常被用於取代鉛的應用上。例如用於無鉛子彈，無鉛銲錫，甚至藥物和化妝品上。
目錄 |
金屬冶煉
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（HCl）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。[2]
化學性質
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。[3]
此外，鉍還能形成原子簇化合物。
參考資料
參考來源
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