BISMUTO
Nombre: Bismuto (supuestamente del alemán o alto alemán “Weissmasse” o “Weissmuth”, “masa blanca”)
Símbolo: Bi
Grupo: 15
Período: 6
Bloque: p
Categoría: Metales de post-transición
Número atómico: 83
Masa atómica: 208,9804 u
Electrones por capa: 2, 8, 18, 32, 18, 5
Electronegatividad: 2,02
Densidad: 9,78 gr/cc
Punto de Fusión: 271,3ºC
Punto de Ebullición: 1569ºC
Conductividad Térmica: 8 W (m·K)
Conductividad Eléctrica: 770000 S/m
Orden Magnético: Diamagnético
Estado Ordinario: Sólido
Estados de Oxidación: +3
Dureza Mohs: 2,25
Dureza Vickers: Sin datos
Dureza Brinell: 94,2 MPa
Isótopos más estables: Bi-209 (100% - elemento monoisotópico)
Descubridor: Claude François Geoffroy, francés (1735)
Breve historia del elemento
En realidad, se lleva usando el Bismuto desde mucho antes de 1735, el mérito de Claude Geoffroy fue demostrar que era un elemento único, y no una “forma” o “compuesto” del Plomo, el Estaño o el Antimonio, metales a los que se asemeja por razones lógicas (todos son de la misma categoría). A tal punto ésto es así, que el propio nombre del metal es de origen alemán y hace alusión a su color, “Masa blanca”, o Weissmasse, Weissmuth, latinizado Bisimutum o Bismutum, del cual obtenemos el nombre en castellano, “Bismuto”.
Es lo suficientemente noble químicamente como para aparecer nativo en la corteza terrestre, y su inercia química es tal que en cierto modo, se comporta como un metal semi-precioso (similar al Cobre o el Plomo).
Tiene el átomo meta-estable (o estable, si consideramos el tiempo que tarda en desintegrarse mediante caída alfa) más pesado de toda la Tabla Periódica. El Torio, Uranio, Neptunio y Plutonio son aún más pesados, pero sus núcleos son eminentemente radiactivos. El Bismuto es tan inestable como sus vecinos, con la diferencia de que en su caso sí se ha encontrado “actividad”. En 2003 un equipo francés detectó caídas mediante la ruta de desprendimiento de partícula alfa en muestras de Bismuto, con la siguiente reacción:
Bi-209 >> Tl-205
Éste proceso es más de un billón de veces más lento que la edad estimada del Universo, por lo que a todos los efectos se puede considerar estable.
El Bismuto aparece tanto en minerales Óxidos como la Bismita (Bi2O3) y la Bismutinita (Bi2S3), un Sulfuro, pero clasifica como chalcófilo (como la mayoría de metales de su categoría, salvo el Aluminio y dependiendo del contexto, el Estaño).
Durante mucho tiempo intenté que un artesano me forjara un anillo o como mínimo un colgante de Peltre con contenidos de Bismuto, pero ninguno se atrevió con el proyecto.
Características principales
Es un metal del bloque p (post-transición) no-tóxico y en comparación al plomo, respetuoso con el medio ambiente. En estado puro es de color gris con un leve tono rosa. Es muy quebradizo, se pulveriza con facilidad. Tiene muchas propiedades interesantes.
Físicamente se asemeja al estaño y al plomo en el lustre y tacto, pero tiene una respuesta “cristalina” a la tensión: como el antimonio, es muy frágil. Es el elemento estable más pesado, atómicamente hablando. Con un valor de 208,980 uma, es el elemento no-radiactivo más masivo que existe. El peor conductor térmico (después del mercurio) y también eléctrico, entre todos los elementos químicos. Fácilmente fusible incluso en presencia de oxígeno, expande al solidificar (se contrae en estado líquido). Comparado al hierro, cobre, níquel etc es más pesado, aunque no tanto como el plomo o la plata. Se parece al antimonio, su metal “hermano” en la tabla periódica.
Se combina con todos los metales del bloque p con facilidad. Con los metales de transición de alto punto de fusión, la solubilidad es muy pobre, sino virtualmente nula, aunque forma aleaciones importantes con los metales de la familia del zinc (cadmio y mercurio).
De todos los elementos químicos -en su forma natural- el Bismuto es el más diamagnético de todos. Esto significa que -repele- campos magnéticos mejor que cualquier otro elemento químico.
Resistencia a la corrosión
El bismuto es muy resistente a la corrosión, puede fundirse y soldarse con métodos tradicionales. En la tabla del potencial de electrodo, se encuentra por encima del cobre. A temperatura ambiente es prácticamente un metal noble o al menos, semi-noble: resiste el ataque por parte de los ácidos reductores a cualquier concentración (excepto fluorhídrico), bases y álcalis. En caliente la reactividad aumenta, por ejemplo, con los halógenos (flúor, cloro, bromo, etc). Puede usarse en joyería (bisutería) en algunos bronces: aumenta la resistencia a la corrosión.
Usos típicos
Se utiliza en muchas aplicaciones, algunas de las cuales se basan en su no-toxicidad (comparado al plomo es inofensivo). El metal puro tiene pocos usos en metalurgia debido a su fragilidad, por lo que es eminentemente un aleante. Su principal uso es como aleante en aleaciones de bajo punto de fusión, aleaciones eutéticas, soldadores (por ejemplo, para soldar contactos eléctricos) etc, siempre buscando reemplazar al plomo, por cuestiones de seguridad en lo tocante a la toxicidad de éste último, que se usa cada vez menos.
Es compatible con el cadmio, el estaño, el indio, el plomo, el talio, el mercurio, el galio. Con el zinc y el aluminio la afinidad es menor, no se suele utilizar. Añadido al plomo incrementa su dureza y resistencia a la corrosión. Con el estaño forma un peltre de gran calidad que retiene su brillo durante más tiempo, aunque se agrega en pequeñas dosis; en este sector se ha reemplazado por el antimonio debido a que otorga mayor tenacidad. Otras combinaciones con estaño en las que el bismuto se encuentra en grandes cantidades (cerca de un 45%) no son peltres, sino aleaciones para soldaduras pequeñas que no necesitan ser mecánicamente resistentes. También se puede usar con fines decorativos, por ejemplo, para la fabricación de juguetes, piezas ornamentales, etc.
Como alternativa al plomo en el terreno militar, se utiliza en aleaciones pesadas para la fabricación de balas, aunque no son de bismuto puro, como se suele pensar erróneamente, sino de una aleación de este (una bala de bismuto puro se fragmentaría justo al salir del cañón de un arma).
En los bronces puede usarse entre un 0.5% y un 2%, aunque algunos grados de bronce llevan hasta un 6% de bismuto. Al igual que en el caso de los bronces al plomo, tienen propiedades auto-lubricantes. Son muy resistentes a la corrosión y retienen su lustre mejor que los bronces cobre-estaño tradicionales. Se parecen a los bronces al plomo, pero son menos “fuertes”, aunque no tóxicos. El bismuto, al igual que el plomo, es insoluble en cobre, por lo que hay que añadirlo con estaño, a menos que se agrege deliberadamente para la formación de virutas (para facilitar el mecanizado del bronce y su auto-lubricación). La solubilidad en el zinc es mejor, pero da como resultado aleaciones frágiles, indeseadas.
El bismuto no moja el vidrio y puede ser fundido con tranquilidad: los vapores no son tóxicos.
Se utiliza en joyería, pero es muy raro encontrarlo.
Como alternativa al plomo y al carburo de wolframio, se puede usar como blindaje nuclear.
Antigüamente se utilizaba para fabricar imanes (aleación bismuto – manganeso).