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Il mwbqbismùtocite-ref-1[1] è l'mwcgelemento chimico di mwcwnumero atomico 83 e il suo simbolo è mwdaBi. È il quinto elemento del mwdqgruppo 15 (gruppo dell'mwdgazoto) del mwdwsistema periodico (mwea6° periodo), fa parte del mweqblocco mwegp ed è l'elemento che nel gruppo viene dopo l'mwewarsenico e l'mwfaantimonio. Come per questi, le sue mwfqvalenze principali sono 3 e 5 e gli stati di ossidazione, pur con varia stabilità, vanno da -3 a +5.

Fino al 2003 è stato ritenuto erroneamente l'ultimo elemento della tavola periodica non soggetto a mwfwdecadimenti, sebbene la sua mwgaattività prevista è così piccola da non essere praticamente rilevabile, se non con misure particolarmente complesse (mwgqvide infra).cite-ref-4-2-0[2]

Appare come un mwhwmetallo pesante, anche se meno del mwiapiombo, fragile, di aspetto grigio-argenteo rosato, scarso conduttore elettrico e termico, uno dei peggiori tra i metalli, e di questi è il più mwiqdiamagnetico.cite-ref-3[3]cite-ref-4[4]

il suo comportamento chimico assomiglia in vari aspetti a quello dell'mwkwarsenico e dell'mwlaantimonio. A differenza di questi ultimi, e anche del piombo, il bismuto è relativamente non tossico.cite-ref-5[5] Composti del bismuto esenti da piombo sono usati nell'industria mwmqcosmetica e in applicazioni mediche.

• Caratteristiche

• Strutture cristalline

• Strutture molecolari

• Cristalli artificiali

• Isotopi

• Instabilità dell'elemento

• Isotopi radioattivi

• Applicazioni

• Storia

• Disponibilità

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

Il bismuto è un elemento chimico dal tipico aspetto metallico: mostra la caratteristica lucentezza metallica di colore grigio-argenteo con lieve sfumatura rosata, è un mwnqconduttore di elettricità, sebbene in questo sia parecchio scadente, e inoltre è mwngfragile, assomigliando in questo all'antimonio e all'arsenico che lo precedono nel suo gruppo.cite-ref-6[6] Insieme a mwowsilicio, mwpagallio e mwpqgermanio, il bismuto è un elemento che, a pressione ambiente, diminuisce di volume (aumenta di mwpgdensità) all'atto della fusione, come accade nel caso dell'mwpwacqua.cite-ref-7[7] In forma finemente suddivisa, per riscaldamento in mwraaria può infiammarsi e bruciare con fiamma blu, producendo fumi gialli di mwrqossido di bismuto (Bimwrg2Omwrw3).cite-ref-8[8]

Dopo l'arsenico e l'antimonio che sono considerati mwtqmetalloidi, il bismuto, tenuto conto anche delle sue proprietà mwtgchimiche, viene perlopiù considerato un elemento metallico, nell'accezione chimica del terminecite-ref-9[9] e, più specificamente, viene descritto come un mwuwmetallo di post-transizione,cite-ref-10[10] sebbene venga talvolta annoverato da altri come metalloide.cite-ref-11[11]

Da un punto di vista mwxqfisico, invece, il bismuto non è un materiale metallico a mwxgtemperatura e mwxwpressione ambiente, ma un mwyasemimetallo:cite-ref-12[12]cite-ref-1-13-0[13] il minimo della sua mwaqbanda di conduzione è collocato più in basso in energia del massimo della sua mwagbanda di valenza (c'è quindi ricopertura delle due bande, come accade nello stato metallico), ma il massimo e il minimo sono situati a valori diversi del mwawvettore d'onda.cite-ref-14[14] La minima ricopertura delle bande (≈ mwca10 meVcite-ref-1-13-1[13]) e lo scarto nel loro posizionamento sono i fattori che limitano la conduzione elettrica del bismuto: la sua mwdqresistività (mwdg130×10−8 Ω·mcite-ref-2-15-0[15]) è perfino maggiore di quella dell'antimonio (mwew40×10−8 Ω·mcite-ref-16[16]) e dell'arsenico (mwga30×10−8 Ω·mcite-ref-17[17]), anch'essi fisicamente semimetalli, nonostante siano elementi chimicamente meno metallici rispetto a esso; d'altro canto, lo stesso andamento qualitativo trova riscontro nella loro mwhqconducibilità termica e quindi, per quest'ultima e per la mwhgconducibilità elettrica, qualitativamente si ha: Asmwhw >mwia Sbmwiq >mwig Bi.cite-ref-2-15-1[15]

Il bismuto si presenta con varie strutture cristalline in dipendenza delle condizioni di temperatura e pressione. In condizioni ambiente la struttura mwkqtermodinamicamente più stabile (mwkgα-Bi) è analoga a quella comune all'arsenico e all'antimonio (arsenico grigio, mwkwα-As e mwlaα-Sb).cite-ref-18[18] La struttura è mwmqromboedrica e consiste in una sovrapposizione di vari strati increspati di atomi bismuto: gli atomi sono disposti sopra e sotto il piano medio di ogni strato; in un dato strato questi atomi formano anelli esagonali in mwmgconformazione mwmwa sedia e gli esagoni sono connessi fra loro con giunzioni mwnatrans (come nella mwnqtrans-mwngdecalina).cite-ref-19[19] Ogni atomo di bismuto in uno strato è legato a tre primi vicini e la distanza Bi–Bi è di 307mwow pm, con un angolo Bi-Bi-Bi di 95,5° (109,5° idealmente nell'anello del mwpacicloesano); inoltre, ogni atomo Bi è meno fortemente legato a tre atomi Bi dello strato sottostante con distanze Bimwpq mwpg…mwpw Bi di 353mwqa pm, valore che è alquanto inferiore al doppio del mwqqraggio di van der Waals del bismuto (414mwqg pmcite-ref-20[20]).cite-ref-3-21-0[21]cite-ref-02-22-0[22] Il coefficiente dell'mwtweffetto Hall del Bi in questa struttura è il più alto di ogni altro elemento metallico. A pressioni di ~mwua 8mwuq GPa e oltre la struttura più stabile diviene quella mwugcubica a corpo centrato, struttura comune in molti metalli.cite-ref-3-21-1[21]

La molecola Bimwwq4, che si suppone sia analoga a quelle dei congeneri superiori (Pmwwg4, Asmwww4, Sbmwxa4), è stata indagata con calcoli quantomeccanici. Sono state trovate due strutture che sono minimi locali sulla mwxqsuperficie di energia potenziale di questa specie. La più stabile è mwxgtetraedrica regolare, esattamente analoga alla ben nota molecola Pmwxw4, con simmetria molecolare mwyaTmwyqd; i legami Bi–Bi risultano lunghi 301,6mwyg pm (<mwyw 307mwza pm in mwzqα-Bi) e gli angoli sono ovviamente di 60°.cite-ref-5-23-0[23] Un altro studio teorico ha analizzato, tra l'altro, la popolazione degli orbitali coinvolti nella serie che va da Pmw0g4 a Bimw0w4, cioè la popolazione negli orbitali nmw1asmw1q nmw1gpmw1w nmw2ad da parte dei 5 elettroni di valenza; mentre per il fosforo risulta 3mw2qsmw2g1,87mw2w 3mw3apmw3q2,95mw3g 3mw3wdmw4a0,18, per il bismuto si ha 6mw4qsmw4g2,00mw4w 6mw5apmw5q2,95mw5g 6mw5wdmw6a0,06 e valori intermedi si trovano per As e Sb. L'andamento è quello di una progressiva stabilizzazione dell'orbitale nmw6qs, che porta via via a un suo maggiore popolamento, in accordo con una tendenza riscontrata sperimentalmente, nota come mw6geffetto della coppia inerte.cite-ref-24[24]

L'altra struttura, meno stabile rispetto alla prima di 162,0mw8a kJ/mol, ha mw8qsimmetria molecolare mw8gCmw8w2v e consta di due triangoli isoscele uniti per la base, come nel biciclobutano.cite-ref-25[25] Il legame centrale (la base del comune dei triangoli) è di 315,2mw-q pm, gli altri sono più corti, 296,1mw-g pm. La dissociazione di Bimw-w4 in due molecole Bimw-a2 (Bi≡Bi) è calcolata essere mw-qesotermica per 270,9mw-g kJ/mol e la dissociazione di ciascuna Bimw-w2 in due atomi richiede 232,2mwaqa kJ/mol.cite-ref-5-23-1[23]

Il bismuto in forma altamente pura può formare mwaqccristalli mwaqgiridescenti con colori gialli, blu, rosa-porpora, verde scuro, generalmente venduti come oggetto di collezionismo. Il colore si origina semplicemente dallo spessore variabile del sottile strato di ossido di bismuto per l'interferenza che vi si crea con le mwaqkonde luminose, dato che tale spessore è confrontabile con la mwaqolunghezza d'onda della mwaqsluce visibile.

Il bismuto, come anche il fosforo e l'arsenico che lo precedono nello stesso gruppo 15, è un mwaseelemento mononuclidico: l'unico isotopo presente in natura è mwasi209Bi (spin 9/2-). Questo isotopo, come si è scoperto nel 2003, è radioattivo (mwasmvide infra), per cui il bismuto, a differenza di P e As, non è un elemento monoisotopico. Questo isotopo è dotato di mwasuspin mwasynucleare e questo permette così di usare la tecnica della mwascrisonanza magnetica nucleare per i composti di bismuto.cite-ref-26[26]

Il bismuto è stato a lungo creduto l'ultimo elemento stabile (non radioattivo) della tavola periodica. La sua instabilità, sospettata teoricamente fin dal 1972,cite-ref-27[27] ha avuto una conferma sperimentale solo nel 2003, quando i ricercatori dell'Istituto di astrofisica spaziale di mwatiOrsay hanno misurato il mwatmtempo di dimezzamento per mwatqdecadimento alfa dell'isotopo mwatu209Bi, ricavando il valore di mwaty1,90×1019 anni,cite-ref-4-2-1[2]cite-ref-28[28] un tempo che è oltre un miliardo di volte superiore all'attuale stima dell'età dell'mwat8Universo. Pertanto ai fini pratici il bismuto può essere di fatto considerato un elemento stabile per qualsiasi applicazione e può essere trattato come ogni altro materiale non mwauaradioattivo; benché a livelli praticamente nulli, inferiori a quelli dovuti al mwauecarbonio-14 normalmente contenuto nel corpo umano, la radioattività del bismuto è di interesse accademico in quanto prevista teoricamente prima dell'osservazione sperimentale in laboratorio.

Il mwaum209Bi decade emettendo una mwauqparticella alfa (nucleo mwauu4mwauyHe) trasformandosi in mwauc205Tl, il secondo dei due isotopi stabili del mwaugtallio; l'mwaukenergia di decadimento è Q = 3,137mwauo MeV.cite-ref-0-29-0[29]

Oltre al mwave209Bi, si conoscono altri 35 mwaviradionuclidi del bismuto, aventi mwavmnumeri di massa compresi tra mwavqA = 184 e mwavuA = 219.cite-ref-0-29-1[29]

Il mwavs205Bi (spin 9/2-) decade per emissione di mwavwpositrone (mwav0β+) per dare mwawapiombo-205, rilasciando 1,686mwawe MeV, con un'mwawiemivita è di 15,3125 giorni; il Pb-205 così prodotto è radioattivo e decade per mwawmcattura elettronica (mwawqε) a tallio-205 (Tmwawu½ = 1,73×10mwawy7mwawc anni; ΔΕ = 50,5mwawg keV), che è stabile.cite-ref-30[30]

Il mwaw4206Bi (spin 6) decade per emissione di positrone (mwaw8βmwaxa+) per dare piombo-206 (stabile), rilasciando 2,735mwaxe MeV, con un'emivita è di 6,243mwaxi giorni.cite-ref-31[31]

Il mwaxg207Bi (spin 9/2-) decade per emissione di positrone (mwaxkβmwaxo+) per dare piombo-207 (stabile), rilasciando 1,375mwaxs MeV, con un'emivita è di 32,978mwaxw anni.cite-ref-32[32]

Il mwayi208Bi (spin 5) decade per emissione di positrone (mwaymβmwayq+) per dare piombo-208 (stabile), rilasciando 1,856mwayu MeV, con un'emivita di 367.834mwayy anni.cite-ref-33[33]

Il mwayw210Bi (spin 1-) decade in quasi il 100% dei casi per il emissione di mway0elettrone (mway4β−) per dare mwazepolonio-210, rilasciando 1,161mwazi MeV; il polonio-210 così prodotto è radioattivo e mwazmdecade alfa a piombo-206 (stabile), rilasciando 5,407mwazq MeV; in piccolissima percentuale (0,000132%) il mwazu210Bi decade alfa a tallio-206, rilasciando 5,0364mwazy MeV; il tallio-206 così prodotto decade mwazcβmwazg− a piombo-206 (Tmwazk½ = 4,202mwazo minuti; ΔΕ = 1,532mwazs MeV), che è stabile. L'emivita complessiva di mwazw210Bi è di 5,012mwaz0 giorni.cite-ref-34[34]

Di questo isotopo è noto uno stato eccitato (metastabile) a 271,31mwaam keV sopra il livello fondamentale, il mwaaq210mBi (spin 9-); decade alfa a tallio-206, con emivita di 3,04×10mwaau6mwaay anni;cite-ref-35[35] questo poi decade mwaasβmwaaw− a piombo-206 (stabile).

Il mwaa4211Bi (spin 9/2-) in quasi il 100% dei casi decade alfa per dare tallio-207, rilasciando 6,750mwaa8 MeV; il tallio-207 così prodotto è radioattivo e decade mwabaβmwabe− a piombo-207 (stabile), rilasciando 1,418mwabi MeV; in piccolissima percentuale (0,276%) il mwabm211Bi decade mwabqβmwabu− a polonio-211, rilasciando 574,09mwaby keV; il polonio-211 così prodotto decade alfa a piombo-207 (Tmwabc½ = 515mwabg millisecondi; ΔΕ = 7,594mwabk MeV), che è stabile. L'emivita complessiva di mwabo211Bi è di 2,14mwabs minuti.

Viene usato principalmente nel campo siderurgico e per preparare leghe a basso punto di fusione come quelle per i fusibili.

L'ossicloruro di bismuto è molto usato nell'industria cosmetica mentre il subnitrato di bismuto e il subcarbonato di bismuto trovano uso in medicina. Il mwacisubsalicilato di bismuto è usato come farmaco anti-mwacmdiarroico.

Tra gli altri usi si annoverano:

• produzione di forti mwaccmagneti permanenti, in lega con il mwacgmanganese;

• applicazione in sistemi antincendio di molte leghe di bismuto che hanno bassi punti di fusione;

• come additivo del mwacsferro per renderlo malleabile;

• realizzazione di mwac0catalizzatori per la produzione di monomericite-ref-36[36] per materie plastiche e fibre acriliche;

• Il tungstato di bismuto può essere utilizzato come fotocatalizzatore per la rimozione dei composti fenolicicite-ref-37[37] e per la generazione di mwadgidrogenocite-ref-38[38].

• elettrocatalizzatore per la produzione di perossido di idrogenocite-ref-39[39] e monossido di carboniocite-ref-40[40]

• produzione di mwaectermocoppie;

• come refrigerante nel mwaekreattore nucleare al piombo, allo stato liquido in mwaeolega eutettica con il mwaespiombo;

• realizzazione di mwae0leghe per saldatura, anche perché queste si espandono leggermente per raffreddamento;

• realizzazione di smalti vetrosi usati per finissaggi iridescenti di cui il subnitrato di bismuto è un componente;

• come mwafascintillatore inorganico utilizzato nella mwafePET (germanato di bismuto);

• come sostituto dell'acciaio per simulazioni fluidodinamiche in campo di ricerca siderurgico

Dai primi anni novanta il bismuto è oggetto di studio come sostitutivo non tossico del piombo in diversi materiali come ceramiche e smalti, specialmente per quelli destinati al contatto con i cibi.

A partire dagli anni 2000 viene utilizzato in alternativa al piombo per il caricamento di munizioni da caccia.

Recenti ricerche (2007) hanno utilizzato il bismuto per realizzare dei mwafysuperconduttori a bassa temperatura (mwafc90 K). Questi superconduttori mostrano proprietà molto interessanti e potrebbero essere utilizzati nelle future macchine per l'mwafgimaging a risonanza magneticacite-ref-41[41].

Altre ricerche molto recenti (2025) da parte di scienziati cinesi lo indicano come possibile sostituto del silicio per le prossime generazioni di transistorcite-ref-42[42]cite-ref-43[43].

Non è possibile stabilire con certezza se la mwaggscoperta del bismuto sia stata opera di un alchimista o di una persona che lavorava con i minerali di bismuto. Sembra che attorno alla metà del XV secolo venisse utilizzata una nuova lega per produrre i caratteri di stampa nella cui formula segreta il bismuto svolgeva un ruolo fondamentale.

Anche l'origine del nome non è molto chiara: deriva da una parola tedesca mwagoWismut dal significato incerto, forse con il significato di metallo bianco o forse derivato dal toponimo di una miniera. Anche su chi ne ha latinizzato il nome agli inizi del XVI secolo in mwagsbisemutum c'è incertezza: alcuni indicano G. Bauer, chiamato anche mwagwAgricola, mentre altri parlano di mwag0Paracelso.

Data la sua somiglianza con lo mwag8stagno e il mwahapiombo, il bismuto nell'antichità fu confuso con questi. Fu Claude Geoffroy Junine nel 1753 a dimostrare che si trattava di un elemento a sé.

I più importanti minerali del bismuto sono la mwahqbismutinite e la mwahubismite. mwahyCanada, mwahcBolivia, mwahgGiappone, mwahkMessico e mwahoPerù sono i principali produttori. Il bismuto prodotto negli mwahsStati Uniti d'America è principalmente un sottoprodotto della lavorazione dei minerali di mwahwrame, mwah0oro, mwah4argento, mwah8stagno e soprattutto del mwaiapiombo.

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• mwbbcGallato di bismuto

• mwbbkIdruro di bismuto

• Solfato di bismuto

• mwbb0Nitrato di bismuto

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