Il bismuto è un metallo di colore bianco-argenteo con peso atomico 208.98 u, numero atomico 83 e configurazione elettronica [Xe] 4f14, 5d10, 6s2, 6p3 e presenta caratteristiche chimiche simili a quelle dell’arsenico e dell’antimonio che si trovano anch’essi nel gruppo 15 della Tavola Periodica.
Insieme al gallio e all’antimonio ha un minor volume allo stato liquido rispetto allo stato solido, proprietà tipica dell’acqua. Stante la sua somiglianza con lo stagno e il piombo nell’antichità veniva confuso con questi e solo nel 1753 Claude Geoffry Junine dimostrò che si trattava di un elemento a sé. Ha un’alta resistenza elettrica ed è il più diamagnetico tra tutti i metalli; ha conduttività elettrica più bassa di tutti i metalli ad eccezione del mercurio. Esso ha numeri di ossidazione 5, 4, 3, 2, 1.
Proprietà
Ha forma romboedrica stabile, simile a quella dell’antimonio e dell’arsenico. Ha un comportamento non usuale perché la sua conduttività non elevata cresce con la temperatura e allo stato liquido è maggiore a quella dello stato solido.
E’ considerato un metallo piuttosto nobile, stabile all’aria e non attaccato da acidi non ossidanti; si scioglie in acido nitrico concentrato.
Gli acidi ossidanti lo dissolvono dando sali di Bi(III); è attaccato dal cloro dando tricloruro BiCl3. I suoi sali sono scarsamente solubili in acqua. Ha forma romboedrica stabile, simile a quella dell’antimonio e dell’arsenico e un comportamento non usuale perché la sua conduttività non elevata cresce con la temperatura e allo stato liquido è maggiore a quella dello stato solido.
Il principale minerale del bismuto è la bismutite in cui l’elemento di trova sotto forma di solfuro Bi2S3. Il bismuto si trova anche come ossido Bi2O3 e carbonato basico (BiO)2CO3.
Preparazione
Il metallo si ottiene arrostendo il solfuro e riducendo l’ossido formatosi con ferro o carbone secondo la reazione:
2 Bi2O3 + 3 C → 4 Bi + 3 CO2
Viene anche ottenuto come sottoprodotto della preparazione di altri metalli come piombo, rame e argento. Il metallo può essere purificato per via elettrolitica.
Composti
L’idruro o bismutina BiH3 è il più instabile della famiglia ed è stato ottenuto solo in tracce. L’unico ossido importante è Bi2O3 che si ottiene per combustione dell’elemento; è una polvere gialla con caratteristiche di ossido basico. Trattando con basi le soluzioni di sali di bismuto precipita l’idrossido Bi(OH)3 solubile in acidi.
I sali come BiCl3, Bi(NO3)3 e Bi2(SO4)3 si idrolizzano in acqua dando luogo alla precipitazione di sali basici contenenti il catione bismutile BiO+ come:
BiCl3 + H2O ⇄ BiOCl + 2 H+ + 2 Cl–
I sali basici insolubili si disciolgono in eccesso di acidi. Lo stato di ossidazione V è molto instabile.
Trattando Bi(OH)3 con energici ossidanti in ambiente alcalino si ottengono i bismutati:
Bi(OH)3 + NaClO + NaOH → NaBiO3 + NaCl + 2 H2O
i quali, trattati con acido nitrico lasciano precipitare l’ossido idrato rosso Bi2O5 ·n H2O il quale perde facilmente ossigeno per ridare il triossido. I bismutati sono energici ossidanti in soluzione acida.
Dai sali di bismuto si può precipitare con solfuro di idrogeno il solfuro scuro Bi2S3 insolubile in acido cloridrico e in solfuro di sodio, ma solubile in acido nitrico in cui dà il nitrato.
Dei trialogenuri presentano interesse il fluoruro e il cloruro. Il primo precipita trattando con fluoruri una soluzione di Bi(NO3)3 e, per l’aggiunta di un eccesso di fluoruro forma l’anione [BiF4]–. Anche il cloruro ha un analogo comportamento e dà anioni complessi fra cui [Bi2Cl9]3-.
Dei pentalogenuri è noto BiF5 che si ottiene per azione del fluoro sul bismuto fuso: è un solido bianco ottimo agente fluorurante.
Il bismuto è usato in campo medico, cosmetico, nella produzione di leghe a bassa temperatura di fusione, nei proiettili in lega con lo stagno e nelle coppie termoelettriche.