Bismuto – Propiedades – Precio – Aplicaciones – Producción

Sobre el Bismuto

El bismuto es un metal quebradizo con un color blanco plateado recién producido, pero la oxidación de la superficie puede darle un tinte rosado. El bismuto es un metal pentavalente de post-transición y uno de los pnictógenos, químicamente se asemeja a sus homólogos más ligeros, el arsénico y el antimonio.

Resumen

Elemento	Bismuto
Número atómico	83
Categoría de elemento	Pobre metal
Fase en STP	Sólido
Densidad	9,78 g / cm3
Resistencia a la tracción	4 MPa
Límite de elastacidad	2 MPa
Módulo de Young	32 GPa
Escala de Mohs	2,5
Dureza Brinell	70 MPa
Dureza Vickers	N / A
Punto de fusion	271 ° C
Punto de ebullición	1560 ° C
Conductividad térmica	8 W / mK
Coeficiente de expansión térmica	13,4 µm / mK
Calor especifico	0,12 J / g K
Calor de fusión	11,3 kJ / mol
Calor de vaporización	104,8 kJ / mol
Resistividad eléctrica [medidor de nanoOhmios]	1290
Susceptibilidad magnética	−280e-6 cm ^ 3 / mol

Aplicaciones del Bismuto

El metal de bismuto es frágil, por lo que generalmente se mezcla con otros metales para que sea útil. Sus aleaciones con estaño o cadmio tienen puntos de fusión bajos y se utilizan en detectores y extintores de incendios, fusibles eléctricos y soldaduras. El óxido de bismuto se utiliza como pigmento amarillo para cosméticos y pinturas. Las aleaciones de bismuto se utilizan en materiales de soldadura, termopares y dispositivos de memoria magnética. Los compuestos de bismuto se utilizan en grasas lubricantes, materiales termoeléctricos, espectrómetros infrarrojos. El oxicloruro de bismuto (BiOCl) se usa a veces en cosméticos, como pigmento en pinturas para sombras de ojos, lacas para el cabello y esmaltes de uñas.

Producción y precio del Bismuto

Los precios de las materias primas cambian a diario. Están impulsados ​​principalmente por la oferta, la demanda y los precios de la energía. En 2019, los precios del bismuto puro rondaron los 110 $ / kg.

En Estados Unidos, por ejemplo, se consumieron 733 toneladas de bismuto en 2016, de las cuales el 70% se destinó a productos químicos (incluidos productos farmacéuticos, pigmentos y cosméticos) y el 11% a aleaciones de bismuto. El precio del bismuto puro se ha mantenido relativamente estable durante la mayor parte del siglo XX, excepto por un pico en la década de 1970. El bismuto siempre se ha producido principalmente como subproducto del refinado del plomo y, por lo tanto, el precio generalmente refleja el costo de recuperación y el equilibrio entre la producción y la demanda.

Fuente: www.luciteria.com

Propiedades mecánicas del Bismuto

Resistencia del Bismuto

En mecánica de materiales, la resistencia de un material es su capacidad para soportar una carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. La resistencia de los materiales básicamente considera la relación entre las cargas externas aplicadas a un material y la deformación resultante o cambio en las dimensiones del material. Al diseñar estructuras y máquinas, es importante considerar estos factores, a fin de que el material seleccionado tenga la resistencia adecuada para resistir las cargas o fuerzas aplicadas y conservar su forma original. La resistencia de un material es su capacidad para soportar esta carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas.

Para la tensión de tracción, la capacidad de un material o estructura para soportar cargas que tienden a alargarse se conoce como resistencia máxima a la tracción (UTS). El límite elástico o límite elástico es la propiedad del material definida como el esfuerzo en el que un material comienza a deformarse plásticamente, mientras que el límite elástico es el punto donde comienza la deformación no lineal (elástica + plástica).

Ver también: Resistencia de los materiales

Resistencia máxima a la tracción del Bismuto

La resistencia máxima a la tracción del bismuto es de 4 MPa.

Límite de elastacidad del Bismuto

El límite elástico del bismuto  es de 2 MPa.

Módulo de Young del Bismuto

El módulo de elasticidad de Young del bismuto es de 2 MPa.

Dureza del Bismuto

En la ciencia de los materiales, la  dureza  es la capacidad de resistir  la indentación de la superficie  ( deformación plástica localizada ) y el  rayado . La prueba de dureza Brinell  es una de las pruebas de dureza por indentación, que se ha desarrollado para las pruebas de dureza. En las pruebas Brinell, se fuerza un penetrador esférico duro   bajo una carga específica en la superficie del metal que se va a probar.

La dureza Brinell del bismuto es de aproximadamente 70 MPa.

El método de prueba de dureza Vickers fue desarrollado por Robert L. Smith y George E. Sandland en Vickers Ltd como una alternativa al método Brinell para medir la dureza de materiales. El  método de prueba de dureza Vickers también se puede utilizar como método de prueba de microdureza , que se utiliza principalmente para piezas pequeñas, secciones delgadas o trabajos de profundidad de caja.

La dureza Vickers del bismuto es aproximadamente N / A.

La dureza al rayado es la medida de la resistencia de una muestra a la deformación plástica permanente debido a la fricción de un objeto afilado. La escala más común para esta prueba cualitativa es la escala de Mohs , que se utiliza en mineralogía. La escala de dureza mineral de Mohs se basa en la capacidad de una muestra natural de mineral para rayar visiblemente otro mineral.

El bismuto tiene una dureza de aproximadamente 2,5.

Ver también: dureza de materiales

Bismuto – Estructura cristalina

Una posible estructura cristalina del  bismuto  es la estructura  romboédrica  .

En los metales, y en muchos otros sólidos, los átomos están dispuestos en matrices regulares llamadas cristales. Una red de cristal es un patrón repetitivo de puntos matemáticos que se extiende por todo el espacio. Las fuerzas de los enlaces químicos provocan esta repetición. Es este patrón repetido el que controla propiedades como resistencia, ductilidad, densidad, conductividad (propiedad de conducir o transmitir calor, electricidad, etc.) y forma. Hay 14 tipos generales de patrones conocidos como celosías de Bravais.

Ver también: Estructura cristalina de materiales

Estructura cristalina del bismuto

Propiedades térmicas del Bismuto

Bismuto – Punto de fusión y punto de ebullición

Punto de bismuto de fusión es de  271 ° C .

Punto de bismuto de ebullición es  1560 ° C .

Tenga en cuenta que estos puntos están asociados con la presión atmosférica estándar.

Bismuto – Conductividad térmica

La conductividad térmica del  bismuto  es  8  W / (m · K).

Las características de transferencia de calor de un material sólido se miden mediante una propiedad llamada  conductividad térmica , k (o λ), medida en  W / mK . Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a través de un material por  conducción . Tenga en cuenta que  la ley de Fourier se  aplica a toda la materia, independientemente de su estado (sólido, líquido o gas), por lo tanto, también se define para líquidos y gases.

Coeficiente de expansión térmica del Bismuto

El coeficiente de expansión térmica lineal del  bismuto  es  13,4  µm / (m · K)

La expansión térmica  es generalmente la tendencia de la materia a cambiar sus dimensiones en respuesta a un cambio de temperatura. Por lo general, se expresa como un cambio fraccionario en longitud o volumen por cambio de temperatura unitario.

Bismuto: calor específico, calor latente de fusión, calor latente de vaporización

El calor específico de bismuto es 0,12 J / g K .

La capacidad calorífica  es una propiedad extensa de la materia, lo que significa que es proporcional al tamaño del sistema. La capacidad calorífica C  tiene la unidad de energía por grado o energía por kelvin. Cuando se expresa el mismo fenómeno como una propiedad intensiva, la  capacidad calorífica  se divide por la cantidad de sustancia, masa o volumen, por lo que la cantidad es independiente del tamaño o extensión de la muestra.

El calor latente de fusión del bismuto es 11,3 kJ / mol .

El calor latente de vaporización del bismuto es 104,8 kJ / mol .

El calor latente es la cantidad de calor que se agrega o se elimina de una sustancia para producir un cambio de fase. Esta energía rompe las fuerzas de atracción intermoleculares y también debe proporcionar la energía necesaria para expandir el gas (el  trabajo pΔV ). Cuando se agrega calor latente, no se produce ningún cambio de temperatura. La entalpía de vaporización es función de la presión a la que tiene lugar esa transformación.

Bismuto – Resistividad eléctrica – Susceptibilidad magnética

La propiedad eléctrica se refiere a la respuesta de un material a un campo eléctrico aplicado. Una de las principales características de los materiales es su capacidad (o falta de capacidad) para conducir corriente eléctrica. De hecho, los materiales se clasifican según esta propiedad, es decir, se dividen en conductores, semiconductores y no conductores.

Ver también:  Propiedades eléctricas

La propiedad magnética se  refiere a la respuesta de un material a un  campo magnético aplicado . Las propiedades magnéticas macroscópicas de un material son una consecuencia de las interacciones entre un  campo magnético externo  y los  momentos dipolares magnéticos  de los átomos constituyentes  . Los diferentes  materiales reaccionan  a la aplicación del campo magnético de manera  diferente .

Ver también:  Propiedades magnéticas

Resistividad eléctrica del Bismuto

La resistividad eléctrica del bismuto es  1290 nΩ⋅m .

La conductividad eléctrica  y su inversa,  la resistividad eléctrica , es una propiedad fundamental de un material que cuantifica cómo el bismuto conduce el flujo de corriente eléctrica. La conductividad eléctrica o conductancia específica es el recíproco de la resistividad eléctrica.

Susceptibilidad magnética del Bismuto

La susceptibilidad magnética del bismuto es  −280e-6 cm ^ 3 / mol .

En electromagnetismo, la  susceptibilidad magnética  es la medida de la magnetización de una sustancia. La susceptibilidad magnética  es un factor de proporcionalidad adimensional que indica el grado de magnetización del bismuto en respuesta a un campo magnético aplicado.