铋

金属冶炼

  化学元素铋的合成晶体，表面是非常薄并闪光的氧化层。

工业上将冶炼铋主要是通过氧化铋的氧化还原反应，冶炼炉中的反应方程式主要为：

其中，产生的一氧化碳还可能把杂质金属的氧化物还原：

这些杂质溶于金属铋中组成还原熔炼产物粗铋。如果铋矿中还含有铜，则通常加入黄铁矿来回收铜：

硫化铋矿可以加入铁屑来冶炼铋，主要的反应方程式是：

同样，有部分杂质熔入金属铋得到粗铋。

氧化铋和硫化铋的混合矿则可以通过混合熔炼法来冶炼金属铋，冶炼过程是根据氧化铋和硫化铋彼此之间的氧化还原反应：

湿法冶炼铋常用氯化铁-盐酸法和铁粉置换法。氯化铁-盐酸法是将硫化铋矿溶解在三氯化铁和盐酸（HCl）的混合溶液中：

其中，FeCl 3 还能溶解铋矿中的天然铋：

矿中如果有氧化铋则直接被盐酸溶解：

盐酸的另外一个作用是防止生成的BiCl 3 水解成不溶性的BiOCl沉淀。铁粉置换法则是把生成的氯化铋中的铋置换出来：

这时沉淀出来的铋为海绵状的。海绵铋如果直接在空气中加热会导致氧化，因此工业上熔融铋是在熔融的氢氧化钠中进行的，这样既可以防止铋的氧化，又可以让生成的液态铋下沉易于聚集，铋中的氧化物及杂质能被氢氧化钠溶解。

化学性质

  铋

铋的化学性质和砷、锑相似，常温下不与水及氧作用，因此，铋在空气中稳定。在加热至熔点时，铋表面逐渐生成灰黑色的氧化物。金属铋可以在一定条件下和卤素直接反应生成三卤化铋。高温下，金属铋能和很多非金属及金属生成三价铋的化合物，铋的还原电势为正值，即在电动序中位于氢后，所以铋不和非氧化性酸反应。铋能溶于热的浓硫酸中，也能顺利地和硝酸反应。与砷、锑不同，铋有生成含氧酸盐的明显趋势，如硫酸铋、硝酸铋、砷酸铋等。铋不和碱反应。

需要指出的是，铋与氧化剂作用时通常只生成3价铋而不是5价铋。+5氧化态的铋远不如砷(V)以及锑(V)稳定。这不仅仅是因为铋的第IV电离能及第V电离能之和(9.776mJ·mol )，而且还因为6s 的一个电子激发到6d空轨道需要很大的能量，所以由低氧化态的铋生成Bi(V)的化合物是很艰难的。

此外，铋还能形成原子簇化合物。

铋唯一的天然同位素铋是铋209，在传统上也被视为最重的稳定同位素，但它长期以来一直怀疑是不稳定的。在2003年最终表明，当研究人员在法国的the Institut d"Astrophysique Spatiale in Orsay，测得铋209的半衰期为 1.9 × 10 年s ，相当于十亿倍于现在宇宙年龄。由于其特别长的半衰期，为所有目前已知的医疗和工业应用，铋可以被视为稳定的非放射性。而对它的放射性是纯粹是学术兴趣，因为铋是少数几个元素，它的放射性首先在理论上被怀疑而不会在实验室中被发现。铋具有最长已知α衰变半衰期，虽然碲-128具有双重β衰变以上的半衰期 2.2 × 10 年s .

具有短半衰期的几种同位素也已被发现，可以衰变为锕，镭和钍。铋213还被发现衰变成铀233。

在商业上，放射性同位素铋-213可以通过一个子直线粒子加速器轰击产生镭用制造辐射。在1997年，抗体结合物与铋213，其具有45分钟的半衰期和衰变与α粒子的排放，被用来治疗患者的白血病。这种同位素也已尝试了在癌症治疗中，例如，在靶向α治疗（TAT）程序。

参考资料

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