анализ содержания висмута, анализ висмута, определение содержания висмута Bi

Bi — Висмут - твёрдый хрупкий металл стального цвета с розоватым отливом Свойства атома Атомная масса (молярная масса) 208,98037 а. е. м. (г/моль) Радиус атома 170 пм Энергия ионизации (первый электрон) 702,9 (7,29) кДж/моль (эВ) Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3 Химические свойства Ковалентный радиус 146 пм Радиус иона (+5e) 74 (+3e) 96 пм Электроотрицательность (по Полингу) 2,02 Электродный потенциал Bi?Bi3+ 0,23 В Степени окисления 5, 3 Термодинамические свойства простого вещества Плотность 9,747 г/см? Молярная теплоёмкость 26,0[1] Дж/(K•моль) Теплопроводность 7,9 Вт/(м•K) Температура плавления 544,5 K Теплота плавления 11,00 кДж/моль Температура кипения 1883 K Теплота испарения 172,0 кДж/моль Молярный объём 21,3 см?/моль Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки ромбоэдрическая Параметры решётки 4,750 ? Отношение c/a n/a Температура Дебая 120,00 K

Висмут в достаточной степени редкий металл, и его мировая добыча/потребление едва превышает 6000 тонн в год (от 5800 до 6400 тонн в год).

• Применение РФ метода для анализа содержания Висмута в Металлургии: Висмут имеет большое значение для производства так называемых «автоматных сталей», особенно нержавеющих и очень облегчает их обработку резанием на станках-автоматах (токарных, фрезерных и др.) при концентрации висмута всего 0,003 %, в то же время не увеличивая склонность к коррозии. Висмут используют в сплавах на основе алюминия (примерно 0,01 %), эта добавка улучшает пластические свойства металла, резко упрощает его обработку. Рентгенофлуоресцентный метод применяется для анализа и контроля процентного содержания Висмута в сталях.

• Катализаторы. В производстве полимеров трёхокись висмута служит катализатором, и её применяют, в частности, при получении акриловых полимеров. При крекинге нефти некоторое применение находит оксохлорид висмута.
• Термоэлектрические материалы. Одним из важнейших направлений применения висмута является производство полупроводниковых материалов и в частности теллуридов (термо-э.д.с. теллурида висмута 280 мкВ/К) и селенидов висмута. Получен высокоэффективный материал на основе висмут-цезий-теллур для производства полупроводниковых холодильников суперпроцессоров. Детекторы ядерных излучений Некоторое значение для производства детекторов ядерного излучения имеет монокристаллический иодид висмута. Германат висмута (Bi4Ge3O12, краткое обозначение BGO) — сцинтилляционный материал, применяется в ядерной физике, физике высоких энергий, компьютерной томографии, геологии.
• Легкоплавкие сплавы. Сплавы висмута с кадмием, оловом, свинцом, индием, таллием, ртутью, цинком и галлием, обладают очень низкой температурой плавления и применяются в качестве теплоносителей и припоев, а так же в медицине в качестве фиксирующих составов для сломанных конечностей. Некоторые легкоплавкие сплавы применяются в качестве элементов противопожарной сигнализации, в качестве специальных смазок работающих в вакууме и тяжелых условиях, в качестве клапанов (при расплавлении открывающих просвет для протекания жидкостей и газов (например ракетных топлив), в качестве предохранителей в мощных электрических цепях, в качестве уплотнительных прокладок в сверхвысоковакуумных системах, как термометрические материалы, как материалы для изготовления выплавляемых моделей в литье и т. д.

• Измерение магнитных полей. Металлический висмут особой чистоты служит материалом для производства обмотки для измерения сверхсильных магнитных полей, ввиду того, что при увеличении магнитного поля электросопротивление висмута резко возрастает, и в то же время достаточно равномерно для того, чтобы по изменению сопротивления обмотки, изготовленной из него, судить о напряженности внешнего магнитного поля.
• Производство полония-210. Некоторое значение висмут имеет в ядерной технологии при получении полония — важного элемента радиоизотопной промышленности.

• Химические источники тока. Издавна оксид висмута в смеси с графитом используется в качестве положительного электрода в висмутисто-магниевых элементах (ЭДС 1,97—2,1 В, 120 Вт•ч/кг, 250—290 Вт•ч/дм?). Также в качестве положительного электрода в литиевых элементах находит применение висмутат свинца. Висмут в сплаве с индием находит применение в чрезвычайно стабильных и надежных ртутно-висмуто-индиевых элементах. Такие элементы прекрасно работают в космосе и в тех условиях, где важна стабильность напряжения, высокая удельная энергия, а снижение частоты отказов играет первостепенную роль (например, военные применения). Трёхфтористый висмут применяется для производства чрезвычайно энергоёмких (3000 Вт•ч/дм), практически достигнутое — 1500—2300 Вт•ч/дм) лантан-фторидных аккумуляторов.
• Обработка прочных металлов и сплавов. В сплавах висмута (например, сплав Вуда, сплав Розе и др.) производят токарную, фрезерную обработку и сверление урана, вольфрама и его сплавов и других материалов, трудно поддающихся обработке резанием.
• Ядерная энергетика. Малое сечение захвата висмутом тепловых нейтронов и значительная способность к растворению урана вкупе со значительной температурой кипения и невысокой агрессивностью к конструкционным материалам позволяют использовать висмут в гомогенных атомных реакторах.
• Магнитные материалы. РФ метод контроля применяется для контроля качественного и колличественного остава интерметаллида марганец-висмут ,который сильно ферромагнитен и производится в больших количествах промышленностью для получения пластичных магнитов. Особенностью и преимуществом такого материала является возможность быстрого и дешёвого получения постоянных магнитов (к тому же не проводящих ток) любой формы и размеров. Кроме того этот магнитный материал достаточно долговечен и обладает значительной коэрцитивной силой. Кроме соединений висмута с марганцем, также известны магнитотвёрдые соединения висмута с индием, хромом и европием, применение которых ограничено специальными областями техники вследствие либо трудностей синтеза (висмут-хром), либо высокой цены второго компонента(индий, европий).
• Применение РФ анализа в аэро-космической промышленности при контроле качества производства топливных элементов Керамические фазы ВИМЕВОКС, включающие в свой состав оксид висмута с оксидами других металлов (ванадий, медь, никель, молибден и др.), обладают очень высокой проводимостью при температурах 500—700 К и применяются для производства высокотемпературных топливных элементов. Высокотемпературная сверхпроводимость Керамики, включающие в свой состав оксиды висмута, кальция, стронция, бария, меди, иттрия и др. являются высокотемпературными сверхпроводниками. В последние годы при изучении этих сверхпроводников выявлены фазы, имеющие пики перехода в сверхпроводящее состояние при 155 К, и 175 К..Производство тетрафторгидразина-висмут в виде мелкой стружки или порошка применяется в качестве катализатора для производства тетрафторгидразина из трехфтористого азота, используемого в качестве мощнейшего окислителя ракетного горючего.
• Электроника. Сплав состава 88 % Bi и 12 % Sb в магнитном поле обнаруживает аномальный эффект магнитосопротивления; из этого сплава изготовляют быстродействующие усилители и выключатели. Вольфрамат, станнат-ванадат, силикат и ниобат висмута входят в состав высокотемпературных сегнетоэлектрических материалов. Феррит висмута применяется в качестве магнитоэлектрического материала.
• Медицина. Из соединений висмута в медицинском направлении шире всего используют его трехокись Bi2O3. В частности, её применяют в фармацевтической промышленности для изготовления многих лекарств от желудочно-кишечных заболеваний, а также антисептических и заживляющих средств. Оксохлорид висмута находит применение в медицине в качестве рентгеноконтрастного средства и в качестве наполнителя при изготовлении кровеносных сосудов. Кроме того в медицине находят широкое применение такие соединения висмута как: галлат, тартрат, карбонат, субсалицилат, субцитрат, трибромфенолят висмута. На основе этих соединений разработано множество медицинских препаратов. В качестве противоязвенных средств используются: висмута трикалия дицитрат (висмута субцитрат) (код АТХ A02BX05), висмута субнитрат (A02BX12), ранитидина висмута цитрат (A02BA07).
• Пигменты. Ванадат висмута применяется в качестве пигмента.
• Косметика. производстве лака для ногтей, губной помады, теней и др, оксохлорид применяется как блескообразователь.
• Висмут используется во многих отраслях промышленности,в том числе — высокоточных и наукоёмких,соответственно необходимы современные методы контроля,одним из таких методов является метод РФА — Рентгено-Флуоресцентного Анализа. Его неоспоримым преимуществом перед остальными методами, является быстрота и простота анализа, малые затраты на пробоподготовку, и неразрушение контрольного образца.