خصائص عنصر البزموت
واجه الكيميائيون الأوائل صعوبة في فصل العناصر المتشابهة عن بعضها البعض، حيث كان من الصعب تمييز العناصر ذات الخصائص المتشابهة إلا من خلال الاختبارات التي لم تكن متاحة قبل القرن الثامن عشر.
يرى الكيميائيون أيضًا أن المعادن تنمو في باطن الأرض بطريقة مشابهة لنمو النباتات، حيث كان الاعتقاد السائد أن المعادن غير الجذابة مثل الرصاص هي معادن شابة أو غير ناضجة، في حين يعتقد أن المعادن الجذابة مثل القصدير تنمو جزئيًا.
وكانت المعادن الأكثر نضجًا الفضة و الذهب. هذا جعل التحديد صعب للغاية، البزموت هو أحد العناصر التي غالبًا ما يتم الخلط بينها و بين العناصر الأخرى، البزموت معروف منذ القرن الخامس عشر . في عام 1753 أثبت الكيميائي الفرنسي كلود جوفروي أنه كان عنصرًا في حد ذاته و ليس شكلًا من أشكال الرصاص.
خصائص عنصر البزموت
البزموت هو عنصر معدني أبيض هش بلوري ذو لون زهري طفيف، وله مجموعة متنوعة من الاستخدامات بما فيذلك المستحضرات التجميلية والسبائك وطفايات الحرائق والذخيرة.
ربما يُعرف بأنه المكوّن الرئيسي في علاجات آلام المعدة.
- العدد الذري (عدد البروتونات في النواة): 83
- الرمز الذري (في الجدول الدوري للعناصر ): Bi
- الوزن الذري (متوسط كتلة الذرة): 208.98040
- الكثافة: 9.79 غرام لكل سنتيمتر مكعب (5.6 أونصة لكل بوصة مكعبة)
- المرحلة في درجة حرارة الغرفة: صلبة
- نقطة الانصهار: 520.53 درجة فهرنهايت (271.4 درجة مئوية)
- نقطة الغليان: 1،564 فهرنهايت (2،847 درجة مئوية)
- عدد النظائر الطبيعية (ذرات نفس العنصر مع عدد مختلف من النيوترونات): 1
- النظائر الأكثر شيوعًا: Bi-20
اكتشاف عنصر البزموت
على الرغم من معرفة عنصر البزموت في وقت مبكر، لكنه تم الخلط بينه وبين الرصاص لأنه كان معدنا ثقيلا مع درجة انصهار منخفضة.
في عام 1753، أثبت الكيميائي الفرنسي كلود جوفروي لأول مرة أن العنصر الكيميائي البزموت متميز عن الرصاص. وتعني كلمة البزموت باللاتينية “الكتلة البيضاء” وهي نسخة من كلمة ألمانية قديمة، وتصف هذه العبارة كيفية ظهور هذا العنصر في الطبيعة.
مصادر عنصر البزموت
تم العثور على عنصر البزموت الذي يحدث بشكل طبيعي بكميات صغيرة في جميع أنحاء قشرة الأرض كمعدن نقي ومدمج مع عناصر أخرى في مركبات مختلفة. تم العثور على أكبر مصدر للبزموت في معدن البزموثينيت، أو كبريتيد البزموت.
يتم الحصول على البزموت عادة كمنتج ثانوي في خامات المعادن مثل الرصاص والنحاس والقصدير والفضة والذهب، وبالمقارنة مع المعادن الأخرى، يتميز البزموت بأنه الأكثر مغناطيسية.
بمعنى أنه يقاوم التمغنط، أما بالنسبة للموصلية الحرارية فهي منخفضة جدا أقل من أي معدن آخر باستثناء الزئبق، كما أن نقطة انصهاره منخفضة نسبيا خاصة عندما يتم مزجه بالقصدير والرصاص.
عندما يتم تسخين عنصر البزموت في الهواء، يحترق بلهب أزرق ويتصاعد دخان أصفر من أكسيد البزموت. عند تجمد البزموت السائل، يتمدد بدلا من الانكماش لأنه يشكل هيكل بلوري يشبه الماء. هناك أيضا أربعة عناصر أخرى تتمدد عند تجمدها، مثل السيليكون والغاليوم والأنتيمون والجرمانيوم.
استخدامات عنصر البزموت
- تستخدم معادن البزموت بشكل أساسي في صناعة السبائك، وتتضمن العديد من سبائك البزموت نقاط انصهار منخفضة، ويذوب المعدن نفسه عند درجة حرارة 271 درجة مئوية .
- يمكن لبعض سبائك البزموت أن تذوب في درجات حرارة منخفضة تصل إلى 70 درجة مئوية (158 درجة فهرنهايت).
- تستخدم هذه السبائك في أنظمة رشاشات الحريق وسدادات أمان خزان الوقود والتطبيقات الأخرى، وتتميز بأن درجة حرارتها أقل من درجة غليان الماء.
- تستخدم المركبات التي تحتوي على البزموت كمحفزات في صناعة الألياف الصناعية والمطاط.
- بعد مزج البزموت مع معادن أخرى مثل الرصاص والقصدير والحديدوالكادميوم، يشكل سبائك ذات نقاط انصهار منخفضة يمكن استخدامها في أجهزة كشف الحريق وأجهزة الإطفاء.
- يستخدم معدن البزموت كبديل للرصاص في الطلقات.
- يمكن استخدام عنصر البزموت في التفاعلات النووية وصناعة عناصر جديدة بواسطة عملية الانصهار البارد باستخدام اليورانيوم.
كيف يعمل البزموت
- يبدو أن أملاح البزموت تسهم في التخلص من البكتيريا التي تسبب مشاكل في المعدة مثل الإسهال وقرحة المعدة.
- يعمل البزموت أيضًا كمضاد للحموضة ويستخدم لعلاج مشاكلات مثل عسر الهضم .
أسماء أخرى لعنصر البزموت
- تُستخدم كربونات البزموت الأساسية، الغاليت البزموت الأساسي BSG
- نترات البزموت الأساسية (BSN)
- ثنائي البزموت
- البزموت الألومينات
- البزموت بيسكالسترات
- البزموت كربومر
- البزموت سيترات
- البزموت جالات
- البزموت أكسينات
- البزموت الفوسفات
- البزموت الصوديوم Triglycollamate
- بزموت الكربونات القاعدية
- البزموت تحت الغالات
- البزموت تحت النترات
- صمغي البزموت Subcitrate
- رانيتيدين بزموت السيترات
- Tripotassium Dicitrato Bismuthate
نظائر البزموت
يوجد نظير واحد فقط موجود بشكل طبيعي في البزموت، وهو البزموت-209، النظائر هي شكلان أو أكثر من العنصر. تختلف النظائر عن بعضها وفقا لكتلتها، والرقم المكتوب على يمين اسم العنصر يشير إلى الرقم الكتلي، وهو عدد البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة، حيث يحدد عدد البروتونات العنصر، ولكن يمكن أن يختلف عدد النيوترونات في ذرة العنصر الواحد، وكل اختلاف يشكل نظائرا.
يعرف العديد من نظائر البزموت المشعة، والنظير المشع هو الذي يتفكك ويطلق شكلاً من أشكال الإشعاع، وتتم إنتاج النظائر المشعة عند إطلاق جزيئات صغيرة جدًا على الذرات، حيث تتبعثر هذه الجزيئات في الذرات وتجعلها مشعة.
البزموت في الأدوية
- لا يُعتقد أن البزموت ومركباته يشكلون مخاطر صحية، بل يتم استخدامهم في الأدوية.
- يتم استخدام مركب البزموت لعلاج القرحة، وهي مشكلة شائعة في المعدة.
الاستخدام الكيميائي لعنصر البزموت
يتم استخدام البزموت فوسفوموليبدات (BiPMo12O40) كمحفز كيميائي رئيسي لأكسدة البروبيلين والأمونيا في الهواء إلى أكريلونيتريل. يتم استخدامه في صناعة ألياف الاكريليك والدهانات والبلاستيك. وقد تم استخدام البزموت في الطب منذ قرون، حيث يعد فعالًا في علاج عسر الهضم .
يتم استخدام الأملاح القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان بشكل طفيف في علاج الجروح واضطرابات المعدة وفي تخطيط القناة الهضمية خلال فحص الأشعة السينية. ويتم حقن البزموت بشكل دقيق في بعض الأحيان على شكل معدن مقسم أوكمعلّقات لأملاحه غير القابلة للذوبان.
تم استخدام كميات كبيرة من أوكسي كلوريد ، BiOCl ، لإضفاء جودة لؤلؤية على أحمر الشفاه وطلاء الأظافر وظلال العيون، في الحرارة يتفاعل البزموت مع البخار لكنه لا يتأثر بالماء البارد الذي يكون خالي من الهواء , يتّحد مباشرة مع الكبريت و الهالوجينات ( الفلور , الكلور , البروم , اليود).
لا يتم مهاجمة العنصر بواسطة حمض الهيدروكلوريك فقط , و بقليلمن حمض الكبريتيك الساخن , إمّا عن طريق حمض النتريك المخفّف أو المركّز ، ذرات البزموت لها نفس البنية الإلكترونية في غلافها الخارجي مثل العناصر الأخرى لمجموعة النيتروجين . ولذلك ، يمكنهم تكوين ثلاث روابط تساهمية مفردة ، تظهر إما حالة أكسدة +3 أو −3 .