铋

铋的特性

铅 - 铋 - 钋 锑 铋 Uup 元素周期表
总体特性
名称、符号、序号	铋、Bi、83
系列	弱金属
族、周期、元素分区	15族(VA)、6、p
密度、硬度	9780 kg/m3、2.25
颜色和外表	红白色光泽
地壳含量	2×10-5 %
原子属性
原子量	208.98040（1）原子量单位
原子半径（计算值）	160（143）pm
共价半径	146 pm
范德华半径	无数据
价电子排布	[氙]4f145d106s26p3
电子在每能级的排布	2，8，18，32，18，5
氧化价（氧化物）	3，5（弱酸性）
晶体结构	菱形晶格
物理属性
物质状态	固态（反磁性）
熔点	544.4 K（271 °C）
沸点	1837 K（1564 °C）
摩尔体积	21.31×10-6m3/mol
汽化热	104.8 kJ/mol
熔化热	11.3 kJ/mol
蒸气压	0.000627 帕（544K）
声速	1790 m/s（293.15K）
其他性质
电负性	2.02（鲍林标度）
比热	122 J/(kg·K)
电导率	0.867×106/(米欧姆)
热导率	7.87 W/(m·K)
第一电离能	703 kJ/mol
第二电离能	1610 kJ/mol
第三电离能	2466 kJ/mol
第四电离能	4370 kJ/mol
第五电离能	5400 kJ/mol
第六电离能	8250 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量 MeV 衰变产物 207Bi 人造 31.55年 电子捕获 2.399 207Pb 208Bi 人造 3,368,000年 电子捕获 2.880 208Pb 209Bi 100% (1.9±0.2)×1019年 α衰变 无数据 205Tl
在没有特别注明的情况下使用的是 国际标准基准单位单位和标准气温和气压

铋（Bismuth）是一种化学元素，它的化学符号是Bi，它的原子序数是83，是红白色的金属。

铋的化学性质与砷及锑类似。铋是最反磁性（又稱抗磁性）的金属，亦是除汞以外有最低热导率的金属。可用于制备易熔合金及与锡融合防止锡疫。

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。

以前鉍被認爲是最重的穩定元素，雖然在2003年，發現了鉍微弱的放射性，可經α衰變變爲鉈-205。其半衰期為1.9*10¹⁹年左右，達到宇宙年龄的10億倍。所以，鉛被认为是質量最大的穩定元素。

鉍

化学元素铋的合成晶体，表面是非常薄并闪光的氧化层。

金属冶炼

工业上将冶炼铋主要是通过氧化铋的氧化还原反应，冶炼炉中的反应方程式主要为：

Bi₂O₃+3C→2Bi+3CO↑

Bi₂O₃+3CO→2Bi+3CO₂

其中，产生的一氧化碳还可能把杂质金属的氧化物还原：

PbO+CO→Pb+CO₂

这些杂质溶于金属铋中组成还原熔炼产物粗铋。如果铋矿中还含有铜，则通常加入黄铁矿来回收铜：

2Cu+FeS₂→Cu₂S+FeS

硫化铋矿可以加入铁屑来冶炼铋，主要的反应方程式是：

Bi₂S₃+3Fe→2Bi+3FeS

同样，有部分杂质熔入金属铋得到粗铋。

氧化铋和硫化铋的混合矿则可以通过混合熔炼法来冶炼金属铋，冶炼过程是根据氧化铋和硫化铋彼此之间的氧化还原反应：

Bi₂S₃+2Bi₂O₃→6Bi+3SO₂↑。

湿法冶炼铋常用氯化铁-盐酸法和铁粉置换法。氯化铁-盐酸法是将硫化铋矿溶解在三氯化铁和盐酸（HCl）的混合溶液中：

Bi₂S₃+6FeCl₃→2BiCl₃+6FeCl₂+3S

其中，FeCl₃还能溶解铋矿中的天然铋：

3FeCl₃+Bi→BiCl₃+3FeCl₂

矿中如果有氧化铋则直接被盐酸溶解：

Bi₂O₃+6HCl→2BiCl₃+3H₂O。

盐酸的另外一个作用是防止生成的BiCl₃水解成不溶性的BiOCl沉淀。铁粉置换法则是把生成的氯化铋中的铋置换出来：

3Fe+2BiCl₃→2Bi+3FeCl₂。

这时沉淀出来的铋为海绵状的。海绵铋如果直接在空气中加热会导致氧化，因此工业上熔融铋是在熔融的氢氧化钠中进行的，这样既可以防止铋的氧化，又可以让生成的液态铋下沉易于聚集，铋中的氧化物及杂质能被氢氧化钠溶解。

化学性质

铋的化学性质和砷、锑相似，常温下不与水及氧作用，因此，铋在空气中稳定。在加热至熔点时，铋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。高温下，金属铋能和很多非金属及金属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，所以铋不和非氧化性酸反应。铋能溶于热的浓硫酸中，也能顺利地和硝酸反应。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。

需要指出的是，铋与氧化剂作用时通常只生成3价铋而不是5价铋。+5氧化态的铋远不如砷(V)以及锑(V)稳定。这不仅仅是因为铋的第IV电离能及第V电离能之和(9.776mJ·mol^-1)，而且还因为6s²的一个电子激发到6d空轨道需要很大的能量，所以由低氧化态的铋生成Bi(V)的化合物是很艰难的。

外部链接

• 洛斯阿拉莫斯国家实验室
• EnvironmentalChemistry.com —— 铋（英文）