Właściwości chemiczne bizmutu (25 faktów, które powinieneś wiedzieć)

Bi lub bizmut to metal po transformacji pierwiastek, kruchy z natury i występuje w skorupie ziemskiej jako ruda siarczkowa i tlenkowa. Wyjaśnijmy szczegółowo bizmut.

Bi występuje w tej samej grupie azotu i pod względem właściwości jest podobny do lżejszych kongenerów As i Sb. Ma charakter słabo radioaktywny. Bi jest bardzo stabilnym pierwiastkiem, ale w wysokich temperaturach może reagować z wodą tworząc odpowiedni tlenek.

Bizmut wydaje się srebrzystobiały, gdy jest świeżo wydobywany z rudy. Następnie zmienia kolor na ciemny i srebrno-różowy. Omówmy niektóre właściwości chemiczne bizmutu, takie jak temperatura topnienia, temperatura wrzenia, liczba atomowa itp. W tym artykule.

1. Symbol bizmutu

Symbole są używane do wyrażania pierwiastka za pomocą jednej lub dwóch liter alfabetu angielskiego lub łacińskiego nazwy chemicznej. Przewidujmy atomowy symbol bizmutu.

Symbolem atomowym bizmutu jest „Bi”, ponieważ nazwa zaczyna się od angielskiego alfabetu B. Ale B reprezentuje pierwiastek boru obecny w grupie 13, więc używamy pierwszych dwóch liter alfabetu angielskiego jako skrótu bizmutu, aby odróżnić go od inne elementy.

2. Grupa bizmutu w układzie okresowym

Pionowe linie lub kolumny okresowy są określane jako odpowiednia grupa układu okresowego. Przewidujmy grupę bizmutu w układzie okresowym.

Grupa bizmutu w układzie okresowym to 15. Ponieważ jest to a pniktogen metal. Jest więc umieszczony w 15 grupie jako element. W układzie okresowym Mendelejewa jest to grupa 15, ale we współczesnym układzie jest umieszczony jako grupa VA zgodnie z tabelą opadów.

3. Okres bizmutu w układzie okresowym

Pozioma linia lub wiersz układu okresowego, w którym każdy pierwiastek jest umieszczony według swojej ostatniej zasady liczby kwantowej, nazywa się okresem. Przewidujmy okres bizmutu.

Bizmut należy do okresu 6 w układzie okresowym, ponieważ ma ponad 54 elektrony w powłoce walencyjnej. Do okresu 5 będą 54 pierwiastki, które są dobrze rozmieszczone, więc pozostałe 29 elektronów dla Bi otrzymuje 6^th okres i 15^th grupa po serii lantanowców wraz z elementem poprzejściowym.

4. Blok bizmutu w układzie okresowym

Orbital, w którym obecne są elektrony walencyjne pierwiastka, nazywany jest blokiem układu okresowego. Przewidujmy blok bizmutu.

Bizmut jest blok p pierwiastka, ponieważ elektrony walencyjne są obecne na orbicie p. Bi również ma orbitale s, d i f, ale najbardziej zewnętrzne elektrony są obecne na orbicie 6p zgodnie z zasadą Aufbau.

5. Liczba atomowa bizmutu

Wartość Z, znana jako Liczba atomowa, to całkowita liczba elektronów. Znajdźmy liczbę atomową bizmutu.

Liczba atomowa bizmutu wynosi 83, co oznacza, że ​​ma 83 protony, ponieważ liczba protonów jest zawsze równa liczbie elektronów. Z tego powodu stają się neutralne dzięki neutralizacji równych i przeciwstawnych ładunków.

6. Masa atomowa bizmutu

Masę elementu nazywamy masą, która jest mierzona według pewnej wartości wzorcowej. Obliczmy masę atomową bizmutu.

Masa atomowa bizmutu na ¹²Skala C to 209, co oznacza, że ​​waga bizmutu to 209/12 część wagi pierwiastka węglowego. Oryginalna masa atomowa bizmutu wynosi 208.98. Dzieje się tak, ponieważ masa atomowa jest średnią masą wszystkich izotopów pierwiastka.

7. Elektroujemność bizmutu według Paulinga

Elektroujemność Paulinga to moc przyciągania dowolnego innego pierwiastka dla tego konkretnego atomu. Przewidujmy elektroujemność bizmutu.

Elektroujemność bizmutu według skali Paulinga wynosi 2.02, co oznacza, że ​​ma on charakter elektroujemny i może przyciągać elektrony do siebie. Najbardziej elektroujemnym atomem według skali Paulinga w układzie okresowym jest fluor o elektroujemności 4.0.

8. Gęstość atomowa bizmutu

Liczba atomów obecnych na jednostkę objętości dowolnego atomu nazywana jest gęstością atomową danego pierwiastka. Obliczmy gęstość atomową bizmutu.

Gęstość atomowa bizmutu wynosi 9.8 g/cm³ które można obliczyć nurkując w masę bizmutu wraz z jego objętością. Gęstość atomowa oznacza liczbę atomów obecnych na jednostkę objętości, ale liczba atomowa to liczba elektronów obecnych na orbicie walencyjnej i wewnętrznej.

• Gęstość oblicza się według wzoru: gęstość atomowa = masa atomowa / objętość atomowa.
• Masa atomowa lub waga bizmutu wynosi 208.98 g
• Objętość cząsteczki bizmutu wynosi 22.4 litra w STP zgodnie z obliczeniami Avogardo
• Tak więc gęstość atomowa bizmutu wynosi 209/ (22.4) = 9.33 g/cm³

9. Temperatura topnienia bizmutu

Przejście do stanu ciekłego ze stanu stałego w określonej temperaturze nazywa się temperaturą topnienia tego konkretnego pierwiastka. Znajdźmy temperaturę topnienia bizmutu.

Temperatura topnienia bizmutu wynosi 271.4⁰ C lub 544.4 K, ponieważ w temperaturze pokojowej bizmut istnieje jako ciało stałe, gdzie przyjmuje strukturę romboedryczną. Potrzeba mniej energii, aby stopić kryształ w ciecz. Dzięki zwiększeniu temperatury elementy można ułożyć w dobrej aranżacji.

10. Temperatura wrzenia bizmutu

Temperatura wrzenia to punkt, w którym prężność pary elementu staje się równa jego ciśnieniu atmosferycznemu. Znajdźmy temperaturę wrzenia bizmutu.

Temperatura wrzenia bizmutu wynosi 1564⁰ C lub 1837K, ponieważ występuje w postaci stałej w temperaturze pokojowej, a także jest pierwiastkiem metalowym po transformacji.

Siła przyciągania Van der Waala jest niewielka. Dlatego do zagotowania bizmutu potrzebna jest duża energia cieplna. Stała forma bizmutu istnieje w temperaturze pokojowej lub wyższej niż jego temperatura topnienia.

11. Promień bizmutu Van der Waalsa

Promień Van der Waala to wyimaginowany pomiar między dwoma atomami, w których nie są one związane jonowo ani kowalencyjnie. Znajdźmy promień bizmutu Van der Waala.

Promień Van der Waala cząsteczki bizmutu wynosi 230 µm, ponieważ Bi ma 6s i wypełniony orbital 4d, 4f, więc ma bardzo słaby efekt ekranowania. Z tego powodu siła przyciągania jądra dla najbardziej zewnętrznego orbity wzrasta, a promień maleje.

• Promień Van der Waala jest obliczany za pomocą wzoru matematycznego uwzględniającego odległość między dwoma atomami, gdzie atomy mają kształt kulisty.
• Promień Van der Waala to R_v =d_AA / 2
• Gdzie R_V oznacza promień Van Waala cząsteczki o kulistym kształcie
• d_AA to odległość między dwiema sąsiednimi sferami cząsteczki atomowej lub suma promienia dwóch atomów.

12. Promień jonów bizmutu

Suma kationów i anionów nazywa się promień jonowy elementu. Znajdźmy promień jonowy bizmutu.

Promień jonowy bizmutu wynosi 230 μm, co jest takie samo jak promień kowalencyjny, ponieważ w przypadku bizmutu kation i anion są takie same i nie jest to cząsteczka jonowa. Powstaje raczej przez oddziaływanie kowalencyjne między dwoma atomami bizmutu.

13. Izotopy bizmutu

Nazywa się pierwiastki o tej samej liczbie elektronów, ale o różnych liczbach masowych izotopy oryginalnego elementu. Omówmy izotopy bizmutu.

Bizmut ma 89 izotopów w oparciu o ich liczbę neutronów, które są wymienione poniżej:

• ¹⁸⁴Bi
• ^184mBi
• ¹⁸⁵Bi
• ^18mBi
• ¹⁸⁶Bi
• ^186mBi
• ¹⁸⁷Bi
• ^187m1Bi
• ^187m2Bi
• ¹⁸⁸Bi
• ^188mBi
• ¹⁸⁹Bi
• ^189m1Bi
• ^189m2Bi
• ¹⁹⁰Bi
• ^190m1Bi
• ^190m2Bi
• ¹⁹¹Bi
• ^191mBi
• ¹⁹²Bi
• ^192mBi
• ¹⁹³Bi
• ^193mBi
• ¹⁹⁴Bi
• ^194m1Bi
• ^194m2Bi
• ¹⁹⁵Bi
• ^195m1Bi
• ^195m2Bi
• ¹⁹⁶Bi
• ^196m1Bi
• ^196m2Bi
• ¹⁹⁷Bi
• ^197m1Bi
• ^197m2Bi
• ^197m3Bi
• ^197m4Bi
• ^197m5Bi
• ¹⁹⁸Bi
• ^198m1Bi
• ^198m2Bi
• ¹⁹⁹Bi
• ^199m1Bi
• ^199m2Bi
• ^199m3Bi
• ²⁰⁰Bi
• ^200m1Bi
• ^200m2Bi
• ²⁰¹Bi
• ^201m1Bi
• ^201m2Bi
• ^201m3Bi
• ^201m4Bi
• ²⁰²Bi
• ^202m1Bi
• ^202m2Bi
• ²⁰³Bi
• ^203m1Bi
• ^203m2Bi
• ²⁰⁴Bi
• ^204m1Bi
• ^204m2Bi
• ²⁰⁵Bi
• ²⁰⁶Bi
• ^206m1Bi
• ^206m2Bi
• ²⁰⁷Bi
• ^207mBi
• ²⁰⁸Bi
• ^208mBi
• ²⁰⁹Bi
• ²¹⁰Bi
• ^210mBi
• ²¹¹Bi
• ^211mBi
• ²¹²Bi
• ^212m1Bi
• ^212m2Bi
• ²¹³Bi
• ²¹⁴Bi
• ²¹⁵Bi
• ^215mBi
• ²¹⁶Bi
• ^216mBi
• ²¹⁷Bi
• ^217mBi
• ²¹⁸Bi
• ²¹⁹Bi
• ²²⁰Bi

Izotopy stabilne są omówione w poniższej sekcji wśród 39 izotopów bizmutu:

Only ²⁰⁹Bi jest naturalnie występującym izotopem Bi, a reszta jest syntetycznie przygotowana, wszystkie izotopy są radioaktywne i mogą emitować cząstki radioaktywne.

14. Elektroniczna powłoka bizmutu

Powłoka otaczająca jądro według głównej liczby kwantowej i trzymająca elektrony nazywana jest powłoką elektronową. Omówmy elektroniczną powłokę bizmutu.

Rozkład powłoki elektronicznej bizmutu wynosi 2 8 18 32 18 5, ponieważ ma on orbitale s, p, d i f wokół jądra. Ponieważ ma więcej niż 54 elektrony i aby ułożyć 83 elektrony, potrzebuje 1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f,5s,5p,5d,6s i 6p oraz orbitali.

15. Konfiguracje elektronów bizmutu

Konfiguracja elektronowa to ułożenie elektronów w dostępnej orbicie z uwzględnieniem reguły Hunda. Omówmy elektroniczną konfigurację bizmutu.

Połączenia konfiguracja elektroniczna bizmutu wynosi 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p3, ponieważ ma 30 elektronów i te elektrony należy umieścić w najbliższym orbitalu jądra s, p, d i f oraz dla pierwszego, drugiego, Orbitale 1., 2., 3. i 4.

• Ze względu na wymianę energii elektrony wchodzą najpierw na orbitę 4s, a następnie 3d.
• Gdzie pierwsza liczba oznacza główną liczbę kwantową
• Litera oznacza orbitę, a przyrostek to liczba elektronów.
• Ale wiele pierwiastków ma więcej głównych liczb kwantowych w zależności od liczby elektronów.
• Xe ma 54 elektrony, więc pozostałe elektrony są obecne po konfiguracji gazu szlachetnego.
• Jest więc oznaczony jako [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p³.

16. Energia bizmutu pierwszej jonizacji

Pierwsza IE to energia wymagana do usunięcia elektronu z orbity walencyjnej jego zerowego stanu utlenienia. Przewidujmy pierwszą jonizację bizmutu.

Pierwsza wartość jonizacji dla Bi to 703 kJ/mol ponieważ elektron został usunięty z do połowy wypełnionego orbitalu 6p. Ze względu na relatywistyczny efekt orbitalu 6s, do usunięcia elektronu potrzeba więcej energii, a usuwanie elektronu z 6p jest procesem niekorzystnym, ponieważ utracona zostaje w połowie wypełniona stabilizacja.

17. Energia bizmutu drugiej jonizacji

Drugi IE to energia potrzebna do usunięcia jednego elektronu z dostępnego orbitalu ze stanu utlenienia +1. Zobaczmy drugą energię jonizacji bizmutu.

2nd energia jonizacji bizmutu wynosi 1610 KJ/mol, ponieważ podczas drugiej jonizacji elektrony są usuwane z orbitalu 2p. Kiedy elektron zostaje usunięty z w połowie zapełnionego orbitalu, potrzebuje więcej energii, a +6 jest stanem stabilnym dla Bi. Dlatego druga energia jonizacji jest bardzo wysoka niż pierwsza.

18. Energia bizmutu trzeciej jonizacji

Usunięcie trzeciego elektronu z najbardziej zewnętrznego lub przedostatecznego orbity pierwiastka o stopniu utlenienia +2 jest trzecim IE. Przewidujmy trzecie IE bizmutu.

Trzecia energia jonizacji dla Bi wynosi 2466 KJ/mol, ponieważ trzecia jonizacja następuje z orbitalu 6p i uzyskuje stabilizację, ale wartość jest wyższa niż oczekiwano, ponieważ:

• Bi ma orbital 6s, który podlega relatywistycznemu skróceniu i dlatego przyciąganie jądra do zewnętrznych elektronów będzie wzrastać.
• Bi ma również orbital 4f i 4d, który podlega słabemu efektowi ekranowania i z tego powodu siła przyciągania jądra na elektronach zewnętrznych będzie zwiększona, a usunięcie elektronu wymaga większej ilości energii.

19. Stany utlenienia bizmutu

Podczas tworzenia wiązania ładunek pojawiający się na elemencie nazywany jest stanem utlenienia. Przewidujmy stopień utlenienia bizmutu.

Bi wykazuje zmienną wartościowość od -3 do +5 ze względu na obecność w połowie wypełnionego orbitalu 6p, dzięki czemu może uzyskać 3 elektrony więcej. Energia promocyjna od 6s do 6d jest bardzo niska, więc może wykazywać pięciowartościową w przeciwieństwie do azotu, chociaż należą one do tej samej grupy.

20. Numer CAS bizmutu

Numer CAS lub rejestracja CAS dla dowolnego elementu służy do identyfikacji unikalnego elementu. Daj nam znać numer CAS bizmutu.

Numer CAS cząsteczki bizmutu to 7440-69-9, który jest podawany przez serwis Chemical Abstracts.

21. Identyfikator Bizmutu Chemicznego Pająka

Chem Spider ID to numer nadany danemu pierwiastkowi przez Królewskie Towarzystwo Naukowe w celu zidentyfikowania jego charakteru. Omówmy to dla bizmutu.

Identyfikator Chem Spider dla bizmutu to 4514266. Używając tego numeru, możemy ocenić wszystkie dane chemiczne związane z bizmutem.

22. Formy alotropowe bizmutu

alotropy to pierwiastki lub cząsteczki o podobnych właściwościach chemicznych, ale różnych właściwościach fizycznych. Omówmy alotropową formę bizmutu.

Bizmut nie ma form alotropowych, ponieważ nie wykazuje właściwości katenacyjnych jak węgiel, a raczej wykazuje efekt pary obojętnej.

23. Klasyfikacja chemiczna bizmutu

W oparciu o reaktywność chemiczną i naturę pierwiastki są klasyfikowane do pewnej specjalnej klasy. Daj nam znać klasyfikację chemiczną bizmutu.

Bizmut dzieli się na następujące kategorie:

• Bi to metalowy element pniktogenowy po przejściu
• Bi to lekko kwaśny tlenek
• Bi jest słabym radioaktywnym pierwiastkiem metalowym
• Bi jest słabym środkiem redukującym

24. Stan bizmutu w temperaturze pokojowej

Stan fizyczny atomu to stan, w którym pierwiastek istnieje w temperaturze pokojowej i pod standardowym ciśnieniem. Przewidujmy stan Bi w temperaturze pokojowej.

Bizmut istnieje w stanie stałym w temperaturze pokojowej, ponieważ ma wyższą interakcję Van der Waala. W postaci krystalicznej przyjmuje geometrię romboedryczną, więc atomy istnieją bardzo blisko siebie. Losowość atomu jest bardzo wysoka w temperaturze pokojowej.

Stan stały bizmutu można zmienić w ciekły w bardzo niskiej temperaturze, gdzie losowość atomu bizmutu zostanie zmniejszona.

25. Czy bizmut jest paramagnetyczny?

Paramagnetyzm to tendencja namagnesowania w kierunku pola magnetycznego. Zobaczmy, czy bizmut jest paramagnetyczny, czy nie.

Bizmut jest paramagnetyczny ze względu na obecność trzech niesparowanych elektronów na orbicie walencyjnej 6p, a wartość podatności molowej wynosi −280.1×10^-6 cm³/mol.

Wnioski

Bi to poprzejściowy element metalowy pniktogenowy. Ze względu na swoją słabą radioaktywność może być wykorzystany do tworzenia różnych izotopów innego pierwiastka, które mogą być przydatne.

Biswarup Chandra Dey

Cześć… Nazywam się Biswarup Chandra Dey i ukończyłem studia magisterskie z chemii na Uniwersytecie Centralnym w Pendżabie. Moją specjalizacją jest Chemia Nieorganiczna. Chemia to nie tylko czytanie linijka po linijce i zapamiętywanie, to koncepcja, którą można łatwo zrozumieć i tutaj dzielę się z Wami koncepcją chemii, której się uczę, bo warto się nią dzielić.