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비스무트

Bismuth
다른 용도는 비스무트(동음이의)를 참조하십시오.
비스무트, 비
Bismuth crystals and 1cm3 cube.jpg
비스무트
발음/ˈbɪzməθ/ (BIZ-məth)
외관광택이 나는 갈색의 은.
표준 원자량Ar, std(Bi)208.98040(1)[1]
주기율표의 비스무트
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕어 탄소 질소 산소 플루오린 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브로민 크립톤
루비듐 스트론튬 이트리움 지르코늄 니오비움 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 은색 카드뮴 인듐 주석 안티모니 텔루륨 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로피움 가돌리늄 테르비움 디스프로슘 홀뮴 에르비움 툴륨 이테르비움속 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 백금 금 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로텍티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 캘리포늄 아인슈타인움 페르뮴 멘델레비움 노벨륨 로렌슘 루더포듐 더브니움 수보르기움 보히움 하시움 메이트네리움 다름슈타디움 뢴트게늄 코페르니슘 니혼륨 플레로비움 모스코비움 간모륨 테네신 오가네손
SB
↑
비
↓
맥
납 비스무트 → 폴로늄
원자번호 (Z)83
그룹15그룹(독소제)
기간6주기
블록 p-block
전자 구성[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
셸당 전자2, 8, 18, 32, 18, 5
물리적 성질
위상 STP서실체가 있는
녹는점544.7 K(271.5°C, 520.7°F)
비등점1837K(1564°C, 2847°F)
밀도 (근처 )9.78 g/cm3
액체가 있을 때 ( )10.05 g/cm3
융해열11.30 kJ/mol
기화열179 kJ/mol
어금니열용량25.52 J/(몰·K)
증기압
P (Pa) 1 10 100 1k 10k 100k
(K)에서 941 1041 1165 1325 1538 1835
원자성
산화 상태-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5(약산성 산화물)
전기성폴링 스케일: 2.02
이온화 에너지
  • 1차: 703 kJ/mol
  • 2위: 1610 kJ/mol
  • 3차: 2466 kJ/mol
  • (더)
원자 반지름체험: 오후 156시
공동 반지름오후 148±4시
반데르발스 반지름오후 207시
Color lines in a spectral range
비스무트의 스펙트럼 라인
기타 속성
자연발생원시적인
결정구조 방광의[2]
Rhombohedral crystal structure for bismuth
음속 얇은 막대기1790m/초(20°C)
열팽창13.4 µm/(m³K)(25°C)
열전도도7.97 W/(m³K)
전기저항도1.29 µΩm(20°C)
자기순서반자성의
어금니 자기 감수성-1987.1×10cm−63/190cm[3]
영의 계량32 GPA
전단 계수12 GPA
벌크 계량31 GPA
포아송 비율0.33
모스 경도2.25
브리넬 경도MPa 70-95
CAS 번호7440-69-9
역사
디스커버리아랍 연금술사(AD 1000 이전)
비스무트의 주요 동위 원소
이소슈토페 아부네댄스 하프라이프 (t1/2) 붕괴 모드 프로덕트
207비 동음이의 31.55 y β+ 207PB
208비 동음이의 3.68×105 y β+ 208PB
209비 100% 2.01×1019 y α 205Tl
210비 자취를 감추다 5.012 d β− 210포
α 206Tl
210m비 동음이의 3.04×106 y IT 210비
α 206Tl
카테고리: 비스무트
참고 문헌

비스무트(Bismuth)는 기호 Bi와 원자 번호 83을 가진 화학 원소다.그것은 전환 후 금속, 방사성 물질이며, 화학 성질을 가진 피닉토겐 중 하나로 가벼운 15형제 비소와 안티몬을 닮았다.원소 비스무트는 자연적으로 발생할 수 있으며 황화물과 산화물은 중요한 상업 광석이다.자유 원소는 납처럼 밀도가 86%이다.갓 생산했을 때는 은백색을 띠는 부서지기 쉬운 금속이지만 표면 산화 작용은 수많은 색상으로 무지개빛 색조를 줄 수 있다.비스무트는 가장 자연적인 직경 원소로 금속 중 열전도율이 가장 낮은 값 중 하나이다.

비스무트는 오랫동안 안정되어 있는 가장 높은 원자 질량을 가진 원소로 여겨졌으나, 2003년에 그것의 유일한 원시 동위원소인 비스무트-209가 알파 붕괴를 통해 우주의 예상 연령의 10억 배 이상의 반감기를 가진 원소인 극도로 약한 방사능인 것으로 밝혀졌다.[4][5]그것의 엄청나게 긴 반감기 때문에 비스무트는 거의 모든 목적에서 여전히 안정적이라고 여겨질 수 있다.[5]

비스무트 금속은 일부 물리적 성질을 공유하는 납과 주석과 혼동되는 경우가 많았지만 고대부터 알려져 왔다.어원은 불확실하지만, 이 단어는 16세기 중반에 번역된 독일어 '웨이제 마스'나 위스무트 '백질량'에서 뉴 라틴어 비세무툼이나 비세무튬으로 번역된 것에서 유래한 것일 수도 있다.

주요 용도

비스무트 화합물은 비스무트 생산량의 약 절반을 차지한다.그것들은 화장품, 색소, 그리고 특히 비스무트 서브발리실산염과 같은 몇몇 약품들은 설사를 치료하는데 사용된다.[5]비스무트가 굳히면서 확장하는 특이한 성향은 인쇄형 주조 등 일부 용도에 원인이 있다.[5]비스무트는 중금속에 대한 독성이 유난히 낮다.[5]최근 납의 독성이 더욱 뚜렷해지면서 납의 대체품으로 비스무트 합금(대개 비스무트 생산량의 3분의 1 정도)의 사용이 증가하고 있다.

역사와 어원

비스무트 금속은 고대부터 알려져 있다; 그것은 발견된 최초의 10개의 금속 중 하나이다.비스무트라는 이름은 약 1660년대부터 유래되었으며 불확실한 어원이다; 아마도 구식 독일 비스무트, 위스무트 (16세기 초)에서 유래했을 것이며 아마도 올드 하이 독일 활즈 ("흰색")[6]과 관련이 있을 것이다.뉴 라틴 비세무티움(게오르기우스 아그리콜라, 많은 독일 광업과 기술어를 라틴어화시킨 사람)은 독일의 비스무트, 어쩌면 웨이우제 마스(Weiee Mass)[7][8]에서 온 것일지도 모른다.

원소는 그 원소들과 닮았기 때문에 초기에는 주석과 납과 혼동했다.비스무트는 고대부터 알려져 왔기 때문에, 아무도 그 발견을 인정받지 못한다.아그리콜라(1546)는 비스무트는 주석과 납을 포함한 금속 계열에서 구별되는 금속이라고 말한다.이것은 금속과 금속의 물리적 성질을 관찰한 것에 기초했다.[9]

연금술 시대의 광부들은 또한 비스무트에게 아직 지구 내에서 형성되고 있는 과정에서 은이 만들어지고 있다는 의미에서 "은이 만들어지고 있다"는 명칭을 주었다.[10][11][12]

비스무트는 잉카족에게도 알려져 (평소 구리와 주석과 함께) 칼을 위한 특수 청동 합금에 사용되었다.[13]

토르번 버그만(1775년)이 사용한 알케미컬 기호

1738년 요한 하인리히 포트([14]Johann Heinrich Pott), 칼 빌헬름 스크일(Carl Wilhelm Schele), 토르베른 올로프 베르그만(Torbern Olof Bergman)을 시작으로 납과 비스무트의 구별이 명확해졌고, 1753년 클로드 프랑수아 제프로이가 이 금속이 납과 주석과 구별된다는 것을 증명했다.[11][15][16]

특성.

왼쪽: 계단 크리스털 구조와 발광 색상을 나타내는 비스무트 호퍼 크리스털로, 표면의 산화막 안에서 빛의 간섭에 의해 생성된다.오른쪽: 1cm3 크기의 무산화 비스무트 금속 큐브

물리적 특성

비스무트의 압력 온도 위상 다이어그램.T는C 초전도 전환 온도를 가리킨다.

비스무트는 어둡고 은분홍색의 빛깔을 가진 부서지기 쉬운 금속으로, 종종 무지개빛 산화 타르시가 노란색에서 파란색까지 많은 색을 보여준다.비스무트 결정의 나선형 계단식 구조는 안쪽 가장자리보다 바깥 가장자리 주변의 성장률이 더 높은 결과물이다.결정 표면에 형성되는 산화층 두께의 변화는 빛의 파장을 다르게 하여 반사를 방해하여 무지개를 나타낸다.산소에 태우면 비스무트가 푸른 불꽃과 함께 타오르고 그 산화물은 노란 가스를 형성한다.[15]그것의 독성은 납, 안티몬, 폴로늄과 같은 주기율표에 있는 이웃의 독성보다 훨씬 낮다.

비스무트만큼 자연적으로 직경이 있는 금속은 검증되지 않는다.(초자석은 다른 물리적 현상이다.[15][17]어떤 금속이든 열전도율이 가장 낮은 값(망간, 어쩌면 넵투늄과 플루토늄) 중 하나와 홀 계수가 가장 높다.[18]그것은 전기 저항성이 높다.[15]기질 위에 충분히 얇은 층으로 쌓였을 때 비스무트는 변환 후 금속임에도 불구하고 반도체다.[19]원소 비스무트는 고체보다 액체 단계에서 밀도가 더 높으며 게르마늄, 실리콘, 갈륨, 물과 공유하는 특성이다.[20]비스무트는 고형화 시 3.32% 확장되므로, 오랫동안 저용융형합금(Low-melting typeseting)의 성분으로, 다른 합금 성분의[15][21][22][23] 수축에 대해 보상하여 거의 이등성 비스무트-납성합금을 형성하였다.

자연에서는 사실상 보이지 않지만, 순도가 높은 비스무트는 독특하고 화려한 호퍼 크리스털을 형성할 수 있다.비교적 독성이 없고 271 °C 바로 위에 녹는점이 낮기 때문에 결과적인 결정이 실험실에서 재배한 결정보다 품질은 낮은 경향이 있지만 가정용 난로를 사용하여 결정체를 재배할 수 있다.[24]

주변 조건에서 비스무트는 비소 및 안티몬의 금속 형태와 동일한 층 구조를 공유하며,[25] 삼각 결정계의 림보면 격자[26](Peerson 기호 hR6, 우주군 R3m No. 166)에서 결정된다.[2]상온에서 압축하면 이 Bi-I 구조는 2.55 GPA에서 먼저 단핵 Bi-III로, 2.7 GPA에서 사방형 Bi-III로, 마지막으로 7.7 GPA에서 신체 중심 입방 Bi-V로 바뀐다.해당 전환은 전기전도도의 변화를 통해 모니터링할 수 있다. 전환은 다소 재현 가능하고 갑작스러우며 따라서 고압 장비의 교정에 사용된다.[27][28]

화학적 특성

비스무트는 보통 온도에서 건조하고 습한 공기 모두에 안정적이다.빨갛게 달아오르면 물과 반응해 비스무트(III) 산화물을 만든다.[29]

2Bi + 3 HO2 → BiO23 + 3H2

그것은 불소와 반응하여 500 °C에서 불소를 만들거나 (일반적으로 비 용해에서) 낮은 온도에서 불소를 만들거나 비스무트(III) 불소를 만들며, 다른 할로겐과 함께 비스무트(III)만 할로우드한다.[30][31][32]삼할리드는 부식성이 있고 습기와 쉽게 반응하여, BiOX라는 공식으로 옥시할리드를 형성한다.[33]

4 Bi + 6 X2 → 4 BiX3 (X = F, Cl, Br, I)
4 BiX3 + 2 O2 → 4 BiOX + 4 X2

비스무트는 농축된 황산에 용해되어 비스무트(III)[29] 황산과 이산화황을 만든다.

6 H2SO4 + 2 Bi → 6 H2O + Bi2(SO4)3 + 3 SO2

질산과 반응하여 비스무트(III) 질산염을 만든다.

Bi + 6 HNO3 → 3 H2O + 3 NO2 + Bi(NO3)3

또한 염산에 용해되지만 산소가 존재하는 경우에만 용해된다.[29]

4 Bi + 3 O2 + 12 HCl → 4 BiCl3 + 6 H2O

알칼리성-지구 금속 복합체의 합성 시 투과제로 사용된다.

3Ba + 2Bph3 → 3BaPh2 + 2Bi

동위 원소

주요 기사:비스무트 동위 원소

비스무트의 유일한 원시 동위 원소인 비스무트-209는 전통적으로 가장 무거운 안정 동위 원소로 간주되었지만, 이론적 근거로는 오랫동안 불안정한 것으로 의심되어[34] 왔다.이는 2003년 프랑스 오르세이에 있는 아스트로피시크 스페니티움 연구소의 연구원들이 비(Bi
)의 알파 방출 반감기를 현재 우주의 추정 연령보다 10억 배 이상 긴 2.[35][36]01×10년19(3Bq/Mg)으로 측정했을 때 마침내 입증됐다.[5]그것의 엄청나게 긴 반감기 때문에, 현재 알려진 모든 의료 및 산업 용도의 경우 비스무트는 그것이 안정적이고 비방사능적인 것처럼 취급될 수 있다.비스무트는 실험실에서 방사능이 검출되기 전에 방사능이 의심되고 이론적으로 예측된 몇 가지 요소 중 하나이기 때문에 방사능은 학문적으로 흥미롭다.[5]비스무트는 가장 오래 알려진 알파 붕괴 반감기를 가지고 있지만 텔루륨-128은 이중 베타 붕괴 반감기를 2.2×10년24 이상 가지고 있다.[36]비스무트의 극도로 긴 반감기는 지구 형성에 존재하는 비스무트의 약 10억분의 1도 안 되는 양이 그 이후로 탈륨으로 썩었을 것이라는 것을 의미한다.

반감기가 짧은 비스무트 동위원소 여러 개가 액티늄, 라듐, 토륨의 방사성 분해 체인 안에서 발생하며, 그 이상의 것들이 실험적으로 합성되었다.비스무트-213은 넵투늄-237과 우라늄-233의 붕괴 사슬에서도 발견된다.[37]

상업적으로 방사성 동위원소 비스무트-213은 선형 입자 가속기에서 브렘스스트라흘룽 광자로 라듐을 폭격하여 만들 수 있다.1997년에는 반감기가 45분이고 알파 입자 방출로 해독되는 비스무트-213 항체결합제를 백혈병 환자들을 치료하는 데 사용했다.이 동위원소는 암 치료, 예를 들어 표적 알파 치료(TAT) 프로그램에서도 시도되었다.[38][39]

화학 화합물

참고 항목: 카테고리:비스무트 화합물

비스무트는 3가성 화합물과 5가성 화합물을 형성하는데, 3가성 화합물은 더 흔하다.그것의 많은 화학적 성질은 비소 및 안티몬과 유사하지만 그것들은 가벼운 원소의 파생물보다 덜 독성이 있다.[citation needed]

산화물과 황화물

높은 온도에서 금속의 증기는 산소와 빠르게 결합하여 노란 삼산화물인 BiO를
2
3 형성한다.[20][40]710 °C 이상의 온도에서 용해되면 이 산화물은 금속 산화물과 백금을 부식시킨다.[32]염기와의 반응으로 중합체(Polymeric)인 BiO와−
2 선형 체인을 형성하는 BiO3−
3, BiO의 두 시리즈를 형성한다.LiBiO의
3
3 음이온은 입방 8진법 음이온인 BiO인
824−
24 반면, NaBiO의
3
3 음이온은 4진법이다.[41]

짙은 적색 비스무트(V)산화물인 바이오가
2
5 불안정해 가열 시 O가스를
2 방출한다.[42]NaBiO3 화합물은 강한 산화제다.[43]

BiS
2
3, 비스무트 황화물은 비스무트 광석에서 자연적으로 발생한다.[44]용해된 비스무트와 유황의 결합에 의해서도 생산된다.[31]

비스무트 옥시클로라이드(BiOCl) 구조(미네랄 비스모클라이트).비스무트 원자는 회색, 산소 적색, 염소 녹색으로 나타난다.

비스무트 옥시클로라이드(BiOCl, 오른쪽 그림 참조)와 비스무트 옥시니트레이트(BiONO3)는 수성 비스무트 화합물에서 흔히 발생하는 비스무틸(III) 양이온(BiO+)의 단순한 음이온염으로 화학적으로 나타난다.그러나, BiOCl의 경우, 소금 결정체는 Bi, O, Cl 원자의 교대판 구조로 형성되며, 각각의 산소는 인접한 평면의 4개의 비스무트 원자와 조응한다.이 미네랄 화합물은 색소와 화장품으로 사용된다(아래 참조).[45]

비스무틴과 비스무티데스

가벼운 피닉토겐 질소, 인, 비소와 달리 안티몬과 유사하게 비스무트는 안정된 하이드라이드를 형성하지 않는다.비스무트 하이드라이드 비스무틴(BiH
3)은 상온에서 자연 분해되는 내열성 화합물이다.-60 °C 미만으로 안정적이다.[41]비스무티드는 비스무트와 다른 금속들 사이의 금속간 화합물이다.[citation needed]

2014년 연구자들은 비스무티드 나트륨이 3D 디락 페르미온을 대량으로 보유하고 있는 '3차원 위상학적 디락 반금속(3DTDS)'이라고 불리는 물질의 형태로 존재할 수 있다는 사실을 발견했다.전자 이동성과 속도가 비슷한 그래핀과 자연스럽고 입체적인 대응이다.그래핀과 위상학적 절연체(예: 3DTDS)는 둘 다 내부에서 전기 절연되지만 표면에서는 전도되는 결정체 물질로 트랜지스터와 기타 전자기기의 기능을 할 수 있다.비스무트화나트륨(NaBi
3)은 포장 없이 기기에서 사용하기에는 너무 불안정하지만, 반도체나 스핀트로닉스 애플리케이션에서 평면 그래핀보다 뛰어난 효율과 제작 장점을 제공하는 3DTDS 시스템의 잠재적 응용을 증명할 수 있다.[46][47]

할리데스

낮은 산화 상태에서 비스무트의 할로겐화물은 특이한 구조를 채택하고 있는 것으로 나타났다.원래 염화 비스무트(I)염화물로 생각되었던 BiCl은 Bi5+
9 cations와 BiCl2−
5 및
22−
8 BiCl 음이온으로 구성된 복합 화합물로 밝혀졌다.[41][48]Bi5+
9 cation은 왜곡된 삼각 프리즘 분자 기하학을 가지고 있으며, Hafnium의 혼합물을 줄여서 준비하는 BiHfCl에서도
10
3
18 발견된다.IV) [Bi+
] [Bi5+
9] [Bi] [HfCl2−
6]
3[41]: 50 구조를 가진 원소 비스무트 염화물 및 비스무트 염화물.Bi
8(AlCl
4)에서 발견된 Bi와2+
8 같은 다른 다원자 비스무트 계도 알려져 있다.
2[48]비스무트는 또한 "BiCl"과 동일한 구조를 가진 저밸런스 브로마이드를 형성한다.진정한 모노다이오드인 BiI가 있는데, 여기에는 BiI
4
4 유닛의 체인이 포함되어 있다.BiI는 가열 시 3iodide, BiI
3, 원소 비스무트로 분해된다.같은 구조의 모노브로미드도 존재한다.[41]산화 상태 +3에서 비스무트는 모든 할로겐(BiF
3, BiCl
3, BiBr
3, BiI
3)과 함께 트리할라이드를 형성한다.BiF를
3 제외한 이 모든 것들은 물에 의해 가수 분해된다.[41]

염화 비스무트(III) 염화물은 에테르 용액에서 염화수소와 반응하여 산 HBiCl을
4 생성한다.[29]

산화 상태 +5는 덜 자주 발생한다.그러한 화합물 중 하나는 강력한 산화 및 불소화제인 BiF이다
5.또한 강력한 불소 수용기로서 제논 테트라플루오라이드와 반응하여 XeF+
3 계통을 형성한다.[29]

BiF
5 + XeF
4 → XeF+
3BiF−
6

수종

수용액에서는 비이온이3+
 용해되어 강한 산성 조건에서 아쿠아 이온 비(HO
2)3+
8를 형성한다.[49]pH > 0 다핵종이 존재하며, 그 중 가장 중요한 것은 팔면체 복합체 [BiO
6
4(OH)]
46+
[50]라고 생각된다.

발생 및 생산

참고 항목:비스무트 생산에 의한 나라 목록
비스마이트 광물
부서진 비스무트 잉곳 덩어리

지구의 지각에서 비스무트는 금보다 약 두 배 더 풍부하다.비스무트의 가장 중요한 광석은 비스무트나이트와 비스마이트다.[15]토종 비스무트는 호주, 볼리비아, 중국에서 알려져 있다.[51][52]

세계 비스무트 생산, 2016년, 톤 단위
나라 채굴원[53] 정제원[54]
중국 7,400 11,000
베트남 2,000 5,000
멕시코 700 539
일본. 428
기타 100 33
합계 10,200 17,100

광산 생산과 정제 생산의 차이는 비스무트의 지위를 납, 구리, 주석, 몰리브덴, 텅스텐과 같은 다른 금속의 추출의 부산물로 반영한다.[55]정유사의 세계 비스무트 생산은 더 완전하고 신뢰할 수 있는 통계다.[56][57][58]

비스무트는 여러 단계의 정제 과정을 통해 조잡한 납 불소(bismuth 최대 10% bismuth를 포함할 수 있음)를 타고 이동하다가, 불순물을 슬래그로 분리하는 크롤-베터톤 공정이나 전해질 벳츠 공정으로 제거된다.비스무트는 다른 주요 금속인 구리와 비슷하게 행동할 것이다.[56]두 공정에서 추출한 생 비스무트 금속은 여전히 상당한 양의 다른 금속, 즉 가장 중요한 납을 함유하고 있다.용해된 혼합물을 염소 가스와 반응시킴으로써 금속은 염소가스로 변환되는 반면 비스무트는 변하지 않는다.또한 다양한 다른 방법으로 불순물을 제거할 수 있다. 예를 들어 플럭스와 처리로 인해 고순도 비스무트 금속(99% Bi 이상)이 생성된다.

가격

세계 광산 생산 및 연간 비스무트 가격 평균(뉴욕, 인플레이션에 따라 조정되지 않음)[59]

순수 비스무트 금속의 가격은 1970년대의 급등세를 제외하고는 20세기 대부분 동안 비교적 안정적이었다.비스무트는 항상 주로 납정제의 부산물로 생산되어 왔으며, 따라서 가격은 보통 회수 비용과 생산과 수요의 균형을 반영하였다.[59]

제2차 세계 대전 전에는 비스무트에 대한 수요는 작고 주로 약품이었다. 비스무트 화합물은 소화 장애, 성병, 화상 등의 질환을 치료하기 위해 사용되었다.소량의 비스무트 금속이 화재 스프링클러 시스템과 퓨즈 와이어용 퓨즈 합금으로 소비되었다.제2차 세계 대전 동안 비스무트는 솔더, 퓨즈 합금, 의약품 및 원자 연구에 사용되는 전략 물질로 간주되었다.생산자들은 시장 안정을 위해 1950년부터 1964년까지 가격을 파운드당 1.25달러(2.75달러/kg)[59]로 책정했다.

1970년대 초반에는 알루미늄, 철, 강철에 야금 첨가제로서의 비스무트 수요가 증가하면서 가격이 급격히 올랐다.이것은 세계 생산 증가, 소비 안정, 그리고 1980년과 1981–1982년의 경기 침체로 인한 감소로 이어졌다.1984년에는 세계적으로 소비가 증가하면서 가격이 오르기 시작했는데, 특히 미국과 일본에서 그랬다.1990년대 초에는 세라믹 글레이즈, 낚시 싱크대, 식품 가공 장비, 배관 용도의 프리머싱 브라스, 윤활유, 물새 사냥용 샷 등에 대한 무독성 대체물로 비스무트 평가를 위한 연구가 시작되었다.[60]1990년대 중반 미국 연방정부의 리드 교체 지원에도 불구하고 이들 지역에서의 성장은 둔화되었으나, 2005년경에 더욱 심화되었다.이것은 신속하고 지속적인 가격 상승을 초래했다.[59]

재활용

대부분의 비스무트는 납의 제련과 텅스텐과 구리를 포함한 다른 금속 추출 공정의 부산물로 생산된다.그것의 지속가능성은 재활용의 증가에 의존하고 있는데, 이것은 문제가 있다.[citation needed]

한때 비스무트가 전자장비의 납땜된 이음매로부터 실질적으로 재활용될 수 있다고 믿어졌다.전자제품의 솔더 적용에 있어 최근의 효율성은 솔더가 실질적으로 적체되어 있다는 것을 의미하며, 따라서 재활용할 수 있는 솔더가 적다는 것을 의미한다.은을 함유한 땜납에서 은을 회수하는 것은 경제적일 수 있지만 비스무트를 회수하는 것은 실질적으로 더 적다.[61]

다음 재활용 가능성에는 비스무트 인광성분과 같은 공정한 비스무트 함량을 가진 크기 가능한 촉매들이 있을 것이다.[citation needed]비스무트는 아연도금 및 프리머싱 야금 첨가제에 사용되었다.[citation needed]

가장 널리 분산되는 용도의 비스무트에는 특정 위약(bismuth subalichylate), 페인트(bismuth vanadate), 진주성 화장품(bismuth oxycloride), 비스무트 함유 총알 등이 있다.이러한 용도에서 비스무트를 재활용하는 것은 비현실적이다.[citation needed]

적용들

Black and white engraving of two men extracting and working bismuth, hammering and pouring on a hillside.
비스무트 가공의 18세기 판화이 시대에는 비스무트가 소화기 질환을 치료하는데 사용되었다.

비스무트는 상업적 용도가 거의 없으며, 이를 사용하는 용도는 일반적으로 다른 원재료에 비해 소량을 필요로 한다.예를 들어 미국에서는 2016년에 비스무트 733톤이 소비되었는데, 이 중 70%가 화학물질(약, 색소, 화장품 포함)에, 11%는 비스무트 합금에 들어갔다.[62]

일부 제조업체는 비스무트를 밸브 등 음용수 시스템의 장비 대용으로 사용해 미국에서 '납이 없는' 명령(2014년 비건)을 준수한다.이것은 모든 주상복합건물을 대상으로 하기 때문에 상당히 큰 응용이다.[citation needed]

1990년대 초, 연구자들은 비스무트를 다양한 용도의 납을 위한 무독성 대체물로 평가하기 시작했다.[citation needed]

의학

비스무트는 일부 약물의 사용이 감소하고 있지만 일부 약품의 성분이다.[5][45]

화장품 및 색소

비스무트 옥시클로로이드(Bismuth oxycloride, BiOCl)는 아이섀도우, 헤어 스프레이, 매니큐어용 페인트에 색소로 사용되기도 한다.[5][45][69][70]이 화합물은 광물 비스모클라이트로 발견되며, 결정체 형태는 빛을 색상으로 굴절시키는 원자 층(위 그림 참조)을 포함하고 있어 진주 자국과 유사한 무지개빛 외관을 초래한다.그것은 고대 이집트와 그 이후 많은 곳에서 화장품으로 사용되었다.비스무트 화이트("스페인어 화이트")는 백색 색소로 사용될 때 비스무트 옥시염소산염화물 또는 비스무트 옥시니트레이트(BiO노3)를 가리킬 수 있다.비스무트 바나다이트(bismuth vanadate)는 가벼운 안정성의 비반응성 페인트 색소(특히 예술가들의 페인트)로 사용되며, 황화 카드뮴 황화 및 주황색 황화 색소의 대체물로 자주 사용된다.예술가들의 페인트에서 가장 흔한 품종은 카드뮴 함유 대체품과 시각적으로 구별할 수 없는 레몬 노란색이다.[citation needed]

금속 및 합금

비스무트는 철과 같은 다른 금속과 함께 금속 합금에 사용된다.이 합금은 화재의 자동 스프링클러 시스템에 사용된다.그것은 또한 25–28%의 납과 22–25%의 주석도 함유하고 있는 퓨즈 합금인 로즈의 금속 중 가장 큰 부분(50%)을 형성한다.청동기 시대에 사용되었던 비스무트 청동을 만드는 데도 사용되었다.[citation needed]

리드 교체

납(11.32g/cm3)과 비스무트(9.78g/cm3)의 밀도 차이는 작아서 많은 탄도 및 가중치 적용에 있어 비스무트가 납을 대체할 수 있다.예를 들어, 그것은 낚시 싱크대에서 촘촘한 재료로 납을 대체할 수 있다.그것은 총탄, 탄환, 그리고 덜 치명적인 폭동총 탄약에 납을 대체하는 것으로 사용되어 왔다.네덜란드, 덴마크, 영국, 웨일스, 미국, 그리고 많은 다른 나라들은 많은 새들이 소화를 돕기 위해 납 대신 납을 잘못 섭취하여 납중독을 일으키기 쉽기 때문에 습지 조류 사냥에 납 주사를 사용하는 것을 금지하고 있으며 심지어는 납의 사용을 금지하고 있다.네덜란드비스무트-틴 합금 샷은 납과 유사한 탄도 성능을 제공하는 하나의 대안이다. (또 한 가지 가격이 저렴하지만 성능이 더 떨어지는 대안으로는 실제로 연철인 "철강" 샷이다.)그러나 비스무트의 유연성이 부족하기 때문에 사냥용 총알을 확장하는 데 사용하기에 적합하지 않다.[citation needed]

비스무트는 높은 원자 중량의 밀집 요소로서 주로 무독성 물질로 여겨지기 때문에 CT와 같은 의학 검사에서 X선으로부터 차폐하기 위해 비스무트 임프링 라텍스 방패에 사용된다.[71]

납을 줄이기 위한 유럽연합의 위험 물질 제한 지침(RoHS)은 기존의 주석 납 납땜을 대체하는 대신, 저융점 납땜자의 구성요소로서 비스무스의 전자제품 사용을 확대했다.[62]그것의 낮은 독성은 예를 들어 유럽연합(EU)의 자동차 산업을 포함한 다른 응용 분야에서도 사용될 수 있지만, 식품 가공 장비와 구리 수도관에 사용되는 판매자들에게 특히 중요할 수 있다.[72]

비스무트는 납강 성능에는 미치지 못하지만 [73]배관용 프리머싱 브라스(free-maching brass)에서 납을 대체한 것으로 평가돼 왔다.[72]

기타 금속 용도 및 특수 합금

많은 비스무트 합금은 용해점이 낮고 솔더와 같은 특수 용도에서 발견된다.화재 감지 및 진압 시스템의 많은 자동 스프링클러, 전기 퓨즈 및 안전 장치에는 47°C(117°F)[15]에서 녹는 Eutectic In19.1-Cd5.3-Pb22.6-Sn8.3-Bi44.7 합금이 포함되어 있다.이는 정상적인 생활환경에서 초과될 가능성이 낮기 때문에 편리한 온도다.70℃에서 녹는 Bi-Cd-Pb-Sn 합금과 같은 저융해 합금은 자동차와 항공 산업에서도 사용된다.박벽 금속부위를 변형하기 전에 용융으로 채우거나 합금의 얇은 층으로 덮어서 깨질 가능성을 줄인다.그런 다음 끓는 물에 부품을 담가 합금을 제거한다.[74]

비스무트는 정밀 가공 특성을 위한 프리머싱 강재와 프리머싱 알루미늄 합금을 만드는 데 사용된다.납과 비슷한 효과가 있으며 가공 중 칩 파단도 개선한다.납의 고체화에 대한 수축과 비스무트의 팽창은 서로 보상하므로 납과 비스무트는 종종 비슷한 양으로 사용된다.[75][76]마찬가지로 비스무트와 납의 유사한 부분을 함유한 합금은 용해, 고체화 또는 노화 시 매우 작은 변화(0.01%)를 나타낸다.그러한 합금은 모델과 금형을 만들기 위해 예를 들어 치과와 같은 고정밀 주조에서 사용된다.[74]비스무트(bismuth)는 또한 용해성 철의[62] 생산과 열전대 물질로서 합금제로도 사용된다.[15]

비스무트는 실리콘 형태학을 정교하게 다듬기 위해 알루미늄-실리콘 주물 합금에도 사용된다.그러나 스트론튬의 변경에 대한 중독 효과를 나타냈다.[77][78]Bi35-Pb37-Sn25와 같은 일부 비스무트 합금은 쉽게 적셔 다른 부분과 접합할 수 있도록 하기 때문에 미카, 유리, 에나멜 등 비 고착 재료와 결합된다.세슘에 비스무트를 첨가하면 세슘 음극의 양자 수율을 향상시킨다.[45]비스무트와 망간가루를 300 °C에서 소거하면 영구 자석 및 자석 자극 물질이 생성되는데, 이는 10–100 kHz 범위에서 작동하는 초음파 발생기와 수신기와 자석 및 홀로그램 메모리 장치에 사용된다.[79]

화합물로서의 기타 용도

비스무트 바나다이트, 노란 색소
  • 비스무트는 BSCCO(bismuth strontium calcium corrontium calcium copper oxide)에 포함되어 있는데, 이는 1988년에 발견된 유사한 초전도 화합물들의 그룹으로서 초전도 전환 온도가 가장 높다.[80]
  • 비스무트 아질산염은 발광을 일으키는 광택의 성분으로 페인트의 색소로 사용된다.
  • 비스무트 텔루라이드는 반도체로 뛰어난 열전소재다.[45][81]BiTe23 다이오드는 이동식 냉장고, CPU 냉각기에 사용되며 적외선 분광도계의 검출기로 사용된다.[45]
  • 비스무트 산화물(bismuth oxide)은 그 델타 형태로서 산소를 위한 고체 전해질이다.이 형태는 일반적으로 고온 임계치 이하로 분해되지만, 고알칼리성 용액에서는 이 온도보다 훨씬 낮은 온도에서 전기로 분해될 수 있다.
  • 비스무트 게르마네이트는 섬광기로, X선과 감마선 검출기에 널리 사용된다.
  • 비스무트 바나다이트는 일부 화가의 석유, 아크릴, 수채화 페인트 회사에서 사용하는 불투명 노란색 색소로, 주로 녹황색 계열의 황화 카드뮴을 주황색 톤의 황색 계열로 대체한다.자외선 노출에 따른 저하 저항성, 불투명도, 틴팅 강도, 다른 색소와 혼합했을 때의 반응성 부족 등 카드뮴 색소와 실질적으로 동일하다.화가들의 페인트 제조업자들이 가장 많이 사용하는 품종은 색상의 레몬이다.여러 카드뮴 황색을 대체하는 것 외에도 아연, 납, 스트론튬으로 만들어진 오래된 염색체 색소를 무독성 시각 대체하는 역할을 한다.녹색 색소와 황산바륨(투명성 증대를 위한 것)을 첨가하면 다른 색소보다 녹색을 많이 띠는 바륨크롬을 대체하는 역할을 할 수도 있다.납염색체와 비교하면 공기 중의 황화수소(UV노출에 의해 가속되는 공정)로 인해 검지 않고 특히 밝은 색상을 가지고 있는데, 특히 레몬은 그 색조를 생성하는데 필요한 납황산 비율이 높아 가장 반투명하고 칙칙하며 검게 만드는 속도가 빠르다.그것은 또한 그것의 비용 때문에 제한된 기간 동안 차량용 페인트 색소로 사용된다.[82][83]
  • 아크릴 섬유를 만드는 촉매제.[15]
  • CO를2 CO로 변환할 때 전기 촉매로서.[84]
  • 윤활 그리스의 성분.[85]
  • 산화물, 아탄산염 또는 아질산염으로 폭약학에서 균열 마이크로스타(드래곤의 알)[86][87]에서.
  • 아릴보론 피나콜 에스테르의 불소화를 위한 촉매로서 전기영동 플루오르화에서 전이 금속을 모방하여 Bi(III)/Bi(V) 촉매 사이클을 통해 에스테르한다.[88]

독성학 및 생태독성학

비스무스의 장기간 사용으로 인해 발생하는 희귀 피부과 질환인 비스무티아를 참조하십시오.

과학 문헌에 따르면 비스무트의 일부 화합물은 다른 중금속(납, 비소, 안티몬 등)[5]보다 섭취를 통해 인간에게 덜 유독하며, 이는 비스무트 소금의 용해도가 상대적으로 낮기 때문인 것으로 추정된다.[89]전신의 보존을 위한 생물학적 반감기는 5일이라고 보고되었지만 비스무트 화합물로 치료받은 사람들은 몇 년 동안 신장에 남아 있을 수 있다.[90]

비스무트 중독이 발생할 수 있으며, 일부 보도에 따르면 비교적 최근에 흔한 일이었습니다.[89][91]납과 마찬가지로 비스무트 중독은 비스무트 라인으로 알려진 기니바에 검은 침전물이 형성될 수 있다.[92][93][94]중독은 디메르카프롤로 치료할 수 있지만, 이익을 위한 증거는 명확하지 않다.[95][96]

비스무트의 환경 영향은 잘 알려져 있지 않다; 그것은 다른 중금속들에 비해 생물학적으로 축적될 가능성이 낮을 수 있으며, 이것은 활발한 연구 영역이다.[97][98]

생물 매개

마라스미우스 오레데스는 오염된 토양에서 비스무트의 생물학적 교정조치에 사용될 수 있다.[99]

참고 항목

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참고 문헌 목록

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