Bismuto – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Bismuto

O bismuto é um metal quebradiço com uma cor branca prateada quando recém-produzido, mas a oxidação da superfície pode dar-lhe um tom rosado. O bismuto é um metal pós-transição pentavalente e um dos pnictógenos, quimicamente se assemelha a seus homólogos mais leves arsênico e antimônio.

Resumo

Elemento	Bismuto
Número atômico	83
Categoria do elemento	Pobre Metal
Fase em STP	Sólido
Densidade	9,78 g/cm3
Resistência à tração	4 MPa
Força de rendimento	2 MPa
Módulo de elasticidade de Young	32 GPa
Escala de Mohs	2,5
Dureza Brinell	70 MPa
Dureza Vickers	N/D
Ponto de fusão	271 °C
Ponto de ebulição	1560 °C
Condutividade térmica	8 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	13,4 µm/mK
Calor específico	0,12 J/gK
Calor de fusão	11,3 kJ/mol
Calor da vaporização	104,8 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	1290
Suscetibilidade Magnética	−280e-6 cm3/mol

Aplicações de Bismuto

O metal de bismuto é quebradiço e, portanto, geralmente é misturado com outros metais para torná-lo útil. Suas ligas com estanho ou cádmio possuem baixo ponto de fusão e são utilizadas em detectores e extintores de incêndio, fusíveis elétricos e soldas. O óxido de bismuto é usado como pigmento amarelo para cosméticos e tintas. As ligas de bismuto são usadas em solda, materiais termopares e dispositivos de memória magnética. Compostos de bismuto são usados ​​em graxas lubrificantes, materiais termoelétricos, espectrômetros infravermelhos. O oxicloreto de bismuto (BiOCl) às vezes é usado em cosméticos, como pigmento em tintas para sombras, sprays de cabelo e esmaltes.

Produção e preço do Bismuto

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do Bismuto puro estavam em torno de 110 $/kg.

Nos Estados Unidos, por exemplo, foram consumidas 733 toneladas de bismuto em 2016, das quais 70% foram para produtos químicos (incluindo produtos farmacêuticos, pigmentos e cosméticos) e 11% para ligas de bismuto. O preço do metal de bismuto puro permaneceu relativamente estável durante a maior parte do século 20, exceto por um aumento na década de 1970. O bismuto sempre foi produzido principalmente como subproduto do refino de chumbo e, portanto, o preço geralmente refletia o custo de recuperação e o equilíbrio entre produção e demanda.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Bismuto

Força do Bismuto

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Bismuto

A resistência à tração final do Bismuto é de 4 MPa.

Força de rendimento do Bismuto

O limite de escoamento do Bismuto é de 2 MPa.

Módulo de Elasticidade do Bismuto

O módulo de elasticidade de Young do Bismuto é 2 MPa.

Dureza do Bismuto

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do bismuto é de aproximadamente 70 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do bismuto é aproximadamente N/A.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O bismuto tem uma dureza de aproximadamente 2,5.

Veja também: Dureza dos Materiais

Bismuto – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Bismuto é a estrutura romboédrica.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Bismuto

Propriedades Térmicas do Bismuto

Bismuto – Ponto de fusão e ponto de ebulição

O ponto de fusão do Bismuto é 271 °C.

O ponto de ebulição do Bismuto é 1560 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Bismuto – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Bismuto é 8 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Bismuto

O coeficiente de expansão térmica linear do Bismuto é 13,4 µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Bismuto – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Bismuto é 0,12 J/g K.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Bismuto é 11,3 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Bismuto é 104,8 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Bismuto – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também:  Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Bismuto

A resistividade elétrica do bismuto é 1290 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o bismuto conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Bismuto

A suscetibilidade magnética do bismuto é -280e-6 cm³/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do bismuto em resposta a um campo magnético aplicado.