Висмут
Висмут — это хрупкий металл серебристо-белого цвета с розоватым отливом, относящийся к группе тяжёлых цветных металлов. В чистом виде элемент был выделен в XV веке, а его промышленное освоение началось в XIX столетии.
Благодаря уникальному сочетанию физико-химических свойств — низкой температуре плавления, расширению при затвердевании и высокой плотности — висмут востребован в металлургии, электронике, медицине и ядерной энергетике. Основным документом, посвящённом этому металлу, является ГОСТ 10928-90.
Марки и форма выпуска
В соответствии со стандартом выпускаются 3 марки, различающиеся содержанием основного элемента:
Все разновидности могут поставляться в виде слитков массой до 16 кг. Висмут Ви00 и Ви2 изготовляется также в гранулированном виде. Металлические зерна имеют длину до 10 мм и сечение в 1-5 мм. Висмут в гранулах удобен для точного дозирования и транспортировки, потому что позволяет отмерить нужную порцию металлосырья.
Физические и химические свойства
Висмут обладает рядом характеристик, отличающих его от большинства других металлов:
- температура плавления — 271,4 °C (относится к легкоплавким металлам);
- плотность — 9,8 г/см³ (тяжелее железа, но легче свинца);
- электросопротивление — высокое для металлов (около 1,2 мкОм·м);
- теплопроводность — низкая (7,9 Вт/(м·К));
- хрупкость — при комнатной температуре легко раскалывается, что ограничивает его применение как конструкционного материала;
- диамагнетизм — один из самых сильных диамагнетиков среди металлов;
- расширение при затвердевании — в отличие от большинства металлов, висмут при переходе из жидкого состояния в твёрдое увеличивается в объёме (на 3,3%).
В химическом отношении висмут устойчив к воздействию атмосферы и воды при обычных температурах. Он не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах, но активно взаимодействует с азотной и горячей концентрированной серной кислотами.
Применение
Благодаря своим свойствам металл находит применение в нескольких ключевых направлениях.
В металлургии и литейном производстве он входит в состав легкоплавких сплавов (Вуда, Розе, Липовица), которые используются для изготовления плавких предохранителей, термочувствительных элементов и литья моделей. Добавки висмута к свинцу и олову улучшают их жидкотекучесть и снижают температуру плавления.
В электронике и полупроводниковой промышленности металл применяют для производства термоэлектрических материалов, например теллурида висмута, который используется в охлаждающих элементах и термогенераторах. Он также входит в состав специальных припоев для пайки чувствительных компонентов, где важно избежать перегрева.
В ядерной энергетике элемент ценят за малое сечение захвата нейтронов, что делает его пригодным в качестве теплоносителя в некоторых типах реакторов с жидкометаллическим охлаждением. Кроме того, он используется для защиты от гамма-излучения.
Химическая промышленность применяет данное металлосырьё как катализатор в производстве акриловой кислоты и для получения высокочистых соединений, используемых в оптике и электронике.
Особенности работы
В металлической форме висмут нетоксичен, однако его растворимые соли могут быть вредны для здоровья, поэтому при работе с ними необходимо соблюдать меры безопасности. При плавлении висмута образуется летучая оксидная плёнка, что требует наличия вентиляции на производственных участках.