Bismuto (Bi)

O bismuto é um metal de transição do grupo 15 da Tabela Periódica. Possui alta densidade e brilho metálico, com tons de rosa iridescentes. O bismuto é um metal duro e quebradiço, mas em razão de seu baixo ponto de fusão é muito usado na formação de ligas metálicas, atribuindo-lhes maleabilidade.

Por causa de sua baixa toxicidade e efeito antibactericida, o bismuto encontra aplicação no setor farmacêutico, médico e de beleza, participando da composição de medicamentos para disfunções do sistema gastrointestinal, como marcador em exames de imagem e na composição de maquiagens e cosméticos, dando o aspecto perolado a esses produtos.

Na natureza, o bismuto pode ocorrer na forma de metal nativo ou associado a carbonatos, sulfetos e óxidos, normalmente junto ao chumbo, prata, estanho e zinco.

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Resumo sobre o bismuto

• O bismuto é um metal de transição da família do nitrogênio (grupo 15) e possui número atômico 83.

• Possui brilho metálico e tons rosa iridescentes.

• É um metal denso, duro, quebradiço e com ponto de fusão relativamente baixo.

• É usado para fornecer maleabilidade às ligas metálicas.

• Participa da composição de maquiagens e cosméticos, atribuindo-lhes o efeito perolado.

• Faz parte de fármacos para tratamento de alterações do sistema digestivo, em razão de sua baixa toxicidade e ação antibactericida.

• Na área médica, é usado como marcador em alguns exames de imagens.

• Na natureza, ocorre na forma nativa e associado a óxidos, sulfetos e carbonatos e em combinação a outros metais.

Propriedades do bismuto

• Símbolo: Bi.

• Número atômico: 83.

• Massa atômica: 208,98 u.

• Configuração eletrônica: [Xe] 3f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³.

• Estado físico: sólido (20 °C).

• Ponto de fusão: 271 °C.

• Ponto de ebulição: 1564 °C.

• Densidade: 9,79 g/cm³.

• Eletronegatividade: 1,91 (escala de Pauling).

• Série química: metal de transição.

• Localização na Tabela Periódica: grupo 15, período 6, bloco p.

• Isótopo natural: ²⁰⁹Bi (100%).

Características do bismuto

O bismuto é um metal pertencente ao grupo 15, conhecido como grupo do nitrogênio. É o elemento de maior caráter metálico e de menor abundância desse grupo.

Trata-se de um metal de alta densidade, prateado e que apresenta tons de rosa iridescentes. É naturalmente duro, quebradiço e possui estrutura grosseiramente cristalina. O bismuto apresenta uma característica particular de sofrer expansão ao cristalizar, de forma distinta da grande parte dos materiais.

Apesar de ser um metal, o bismuto não apresenta o comportamento esperado em termos de condutividade. Sua condutividade elétrica em estado sólido é relativamente baixa, aumentando quando o metal está no estado fundido, e sua condutividade térmica está entre as piores entre os elementos metálicos.

Ao formar ligações químicas, o bismuto realiza três ligações simples, pois possui a mesma configuração de valência do nitrogênio, apresentando estados de oxidação +3 ou -3.

O bismuto se liga diretamente ao enxofre e aos halogênios (flúor, cloro, bromo e iodo) e apenas reage com oxigênio em altas temperaturas. Ao contrário de outros metais, não é atacado por ácido clorídrico, sendo levemente sensível ao ácido sulfúrico e sofrendo dissolução em contato com ácido nítrico.

Possui apenas um isótopo estável, de massa atômica 208,98. Isótopos radioativos são conhecidos para esse elemento, no entanto são muito instáveis.

Como se obtém o bismuto?

Quando o bismuto está sob a forma de óxidos ou carbonatos, pode ser tratado com ácido clorídrico concentrado. O ácido atua dissolvendo o minério, e os íons bismuto precipitam sob a forma de oxicloreto (BiOCl), o qual é aquecido com cal e carvão, obtendo-se bismuto metálico.

No entanto, a principal forma de obtenção do bismuto é por meio do refino de outros metais. O bismuto é volátil em elevadas temperaturas, mas costuma permanecer junto a outros metais após a operação de fundição, formando a escória.

No processamento do chumbo, o bismuto pode ser obtido por meio da fusão dos lingotes de chumbo, que ainda mantêm elevada quantidade de impurezas. Os lingotes são fundidos a 380 °C com adição de cálcio e magnésio metálicos, os quais reagem com o bismuto formando um filme sólido de fácil remoção na superfície.

\(\mathbf{Ca+2\ Mg+2\ Bi ⟶CaMg_2 Bi_2}\)

A recuperação do bismuto se dá pelo tratamento com cloro, removendo o cálcio e magnésio. Esse processo tem o nome de seus inventores, Betterton-Kroll, e é capaz de gerar chumbo com elevada pureza.

O processo Betts é um processo eletroquímico de purificação do chumbo e ocorre pela dissolução dos lingotes impuros de chumbo em solução de fluossilicato de chumbo e ácido fluossilícico, sendo o bismuto recuperado da lama do ânodo após a realização da eletrólise.

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Para que serve o bismuto?

O bismuto é naturalmente quebradiço, por isso é normalmente utilizado na composição de ligas com outros metais, formando ligas mais maleáveis. O bismuto também compõe ímãs permanentes fortes.

Em combinação com o cádmio e o estanho, forma uma liga de baixo ponto de fusão, empregada em detectores de incêndio, fusíveis e soldas.

Sob a forma de fosfomolibdato de bismuto, esse metal é usado como catalisador de reações no processo de fabricação de fibras acrílicas, tintas e plásticos.

No setor farmacêutico, ele é encontrado sob a forma de carbonato de bismuto (Bi₂(CO₃)), administrado para a indigestão sob a forma de “mistura de bismuto” e compõe fármacos para tratamento de úlceras nas mucosas do trato digestivo, principalmente aquelas causadas por bactérias, pois possui ação bactericida. Sais pouco solúveis são usados em exames de imagens como marcador. Isótopos radioativos artificiais do bismuto são empregados em tratamento de câncer.

O óxido de bismuto é aplicado industrialmente como pigmento amarelo na produção de tintas e cosméticos. O cloreto de bismuto (III) (BiClO) é usado em esmaltes, batons e sombras, atribuindo-lhes o efeito perolado.

Como o bismuto é pouco tóxico e possui algumas propriedades físico-químicas similares ao chumbo, é candidato à substituição desse metal tóxico em diversas aplicações.

Ocorrência do bismuto

O bismuto possui abundância muito próxima à da prata, formando cerca de 8,5×10^-3 mg/kg da crosta terrestre.

Ocorre como metal nativo, isto é, pode ser encontrado na sua forma metálica e é principalmente encontrado em veios associados a minérios de chumbo, estanho, prata e zinco em regiões do Canadá, Inglaterra, Alemanha e Bolívia.

Bismuto também ocorre na forma de óxidos, conhecido como bismita (Bi₂O₃), como sulfetos, sob a forma de bismutinita (Bi₂S₃), e na forma de carbonatos, na bismutita ((BiO)₂CO₃).

Para fins comerciais, a principal fonte de obtenção do bismuto é como subproduto na fundição e refino de minérios de cobre, estanho, tungstênio, chumbo, prata e ouro, derivados de países como a Coreia do Sul, México, Bolívia, Japão e China. A China é o país líder na mineração e refino do bismuto no início do século 21.

O bismuto metálico pode ser obtido pela reação de redução entre o óxido de bismuto e carbono ou aquecendo o minério de sulfeto com carvão e ferro metálico, garantindo a saída do enxofre.

Precauções com o bismuto

Entre os metais pesados, o bismuto é o que apresenta menor toxicidade. Esse metal não costuma estar relacionado a casos graves de intoxicação.

Algumas aplicações do bismuto envolvem usos terapêuticos, aplicação que vem sendo desencorajada por alguns especialistas por ser tratar de um metal pesado, mesmo que de baixa toxicidade. O uso do metal e de seus sais pode causar danos ao fígado e alterações nos rins.

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História do bismuto

Como o bismuto ocorre na forma de metal nativo, assim como a prata e o ouro, é conhecido desde muito tempo, não sendo seu descobridor de identidade conhecida, mas os primeiros registros desse metal datam de 1400 d.C. O bismuto era conhecido por ser combinado ao chumbo, formando ligas que eram usadas para fabricar caixões decorados.

Em razão de seu ponto de fusão relativamente baixo, o bismuto era frequentemente confundido com o chumbo, estanho ou antimônio e, por isso, demorou a ser reconhecido como um elemento distinto.

Em torno de 1500, o mineralogista Georgius Agricola reconheceu suas propriedades particulares e definiu que se tratava de um elemento químico diferente. Contudo, o bismuto apenas foi oficialmente reconhecido como metal após os estudos de Johann Heinrich Pott, em 1739, e de Claude-François Geoffroy, em 1753.

O termo “bismuto” deriva da palavra alemã wismut, que significava “massa branca”, possivelmente em decorrência de sua coloração prateada clara.

Créditos da imagem

[1] Leon Hupperichs / Wikimedia Commons