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bismuto

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Chimica: generalità

sm. [sec. XVI; dal latino scientifico bisemutum, latinizzazione di wiszmut, prima denominazione data da Paracelso]. Elemento chimico di simbolo Bi, numero atomico 83, peso atomico 208,98. Il bismuto si trova in piccole quantità allo stato nativo; cristallizza nella classe scalenoedrica ditrigonale del sistema trigonale, formando generalmente masserelle microcristalline o dendriti di colore bianco roseo con lucentezza metallica. Più comuni sono i suoi composti, tra cui l'ossido, l'ossicarbonato o bismutite e il solfuro o bismutinite. Anche minerali di rame, piombo, stagno e di altri metalli pesanti possono contenere piccole quantità di bismuto. Nei minerali di bismuto è presente solo l'isotopo di numero di massa 209, ma sono noti parecchi suoi isotopi naturali che si formano nel corso di disintegrazioni radioattive spontanee e altri che si preparano artificialmente.

Chimica: produzione e caratteristiche

Anticamente il bismuto puro si ricavava dall'elemento nativo separandolo per fusione dai minerali ai quali era frammisto; in seguito vennero sfruttati i suoi minerali ossigenati e solforati, riducendo i primi direttamente con carbone in forno e sottoponendo a fusione con ferro gli altri:

La maggior parte del bismuto è stata ottenuta come sottoprodotto nella lavorazione dei minerali che lo contengono come impurezza; la sua metallurgia si identifica con la separazione dal piombo: infatti, nella lavorazione dei minerali di rame, durante i successivi trattamenti di purificazione, il bismuto rimane legato al piombo, anch'esso presente come impurezza; analogamente, durante tutti gli stadi di lavorazione dei minerali di piombo, il bismuto rimane legato a questo. I metodi più usati di debismutazione del piombo sono: il processo di cristallizzazione frazionata della lega piombo-bismuto e l'elettrolisi della lega condotta con particolari accorgimenti. La raffinazione del bismuto greggio così ottenuto viene condotta trattando dapprima il metallo fuso con idrossido di sodio, col quale si allontanano le impurezze acide; per lento raffreddamento si eliminano poi le scorie contenenti il rame e, successivamente, con la quantità calcolata di zinco si lega l'argento presente asportandolo sotto forma di schiuma. Dopo la disargentazione restano tracce di piombo e zinco che vengono trasformate in cloruri da una corrente di cloro a 500 ºC e allontanate. Si ottiene così bismuto al 99,99%. Il bismuto allo stato puro è un metallo fragile, tenero, lucente, di colore argenteo leggermente rossiccio che in aria umida si ossida rapidamente, mentre è stabile in atmosfera perfettamente secca; fonde a 271,3 ºC. Allo stato solido il bismuto presenta una resistenza elettrica circa doppia di quella che esso ha allo stato liquido; gli altri metalli invece si comportano solitamente in modo opposto. Come l'acqua, il gallio e l'antimonio, il bismuto è una delle poche sostanze che, passando dallo stato liquido a quello solido, aumentano di volume. Il bismuto è praticamente inerte all'acido cloridrico; l'acido nitrico lo attacca sviluppando vapori nitrosi e formando nitrato di bismuto; con l'acido solforico a caldo si trasforma in solfato svolgendo biossido di zolfo:

Il bismuto finemente suddiviso si combina col cloro a temperatura ambiente incendiandosi; a caldo reagisce col bromo, lo iodio, lo zolfo, il selenio e il tellurio. Non si combina direttamente con l'azoto e il fosforo. Le scadenti proprietà meccaniche precludono ogni applicazione di rilievo del bismuto come metallo puro; generalmente in piccole quantità, costituisce invece un utile elemento di lega, specialmente con lo stagno, il cadmio e il piombo. Il bismuto presenta un basso valore di sezione di cattura dei neutroni e trova perciò impiego nei reattori nucleari; per le sue caratteristiche viene anche usato nella preparazione di magneti permanenti. Alcuni sali di bismuto trovano applicazione nell'industria ceramica e vetraria e, nella produzione di vernici e smalti, come pigmenti.

Chimica: i composti del bismuto

Nei suoi composti il bismuto si comporta da trivalente o da pentavalente. Con l'idrogeno il bismuto forma un idruro gassoso di formula BiH3, estremamente instabile, che già a temperatura ambiente si decompone depositando uno specchio di bismuto metallico. Trattando il bismuto metallico con ossigeno a ca. 800 ºC si ottiene l'ossido, Bi2O3; questo composto si forma anche per decomposizione termica del carbonato e del nitrato di bismuto o per disidratazione dell'idrossido. Tale ossido ha carattere basico e si scioglie negli acidi coi quali dà luogo ai sali corrispondenti. Trattato con agenti ossidanti, quali il cloro, il bromo o l'ipoclorito, l'ossido di bismuto (III) fornisce l'ossido di bismuto (V) instabile e dotato di energiche proprietà ossidanti. Con gli alogeni il bismuto (III) forma gli alogenuri corrispondenti: il fluoro, il cloro e il bromo reagiscono direttamente col metallo, mentre lo ioduro si ottiene precipitandolo dalle soluzioni acquose di sali di bismuto (III) con ioduro di potassio. In accordo col carattere debolmente metallico del bismuto questi alogenuri in soluzione acquosa si idrolizzano parzialmente e, per esempio, le soluzioni acquose del tricloruro, BiCl3, rapidamente si intorbidano separando l'ossicloruro, BiOCl. L'unico alogenuro di bismuto (V), il pentafluoruro, BiF5, si prepara trattando il bismuto o il trifluoruro con fluoro a ca. 600 ºC. È molto igroscopico e viene idrolizzato violentemente dall'acqua. Gli ossiacidi forti sciolgono l'ossido Bi2O3 con formazione degli ossisali corrispondenti; sono noti il perclorato Bi(ClO4)3, il nitrato Bi(NO3)3 ·5H2O, il solfato Bi(SO4)3, il fosfato Bi(PO4), ecc. Trattando a caldo il bismuto con lo zolfo, oppure saturando con solfuro di idrogeno le soluzioni dei sali, si ottiene il solfuro, Bi2S3. Sono noti composti bismutorganici, nei quali è presente un legame carbonio-bismuto, come per esempio il trimetilbismuto (CH3)3Bi e il trifenilbismuto (C6H5)3Bi; instabili sono invece per lo più i corrispondenti derivati del bismuto (V), tra i quali è noto il pentafenilbismuto (C6H5)5Bi. L'importanza di questi composti è soltanto scientifica.

Farmacologia

L'impiego del bismuto in medicina risale al suo uso come chemioterapico specialmente nella terapia della sifilide. La sua efficacia chemioterapica era anche correlata alla sua azione antinfiammatoria nella cura di alcune forme di ulcera gastroduodenale. Altre proprietà riconosciute al bismuto erano quelle antidiarroiche e veniva usato in dermatologia per applicazioni locali durante la disinfezione di ferite o altre lesioni cutanee. Il progresso farmacologico ha però portato al graduale abbandono del bismuto che è stato sostituito da farmaci più specificamente attivi e meno tossici (si pensi che le iniezioni intramuscolari di bismuto lasciavano, per esempio, accumuli radiopachi persistenti e ben riconoscibili sulle radiografie anche dopo decenni).