ビスマス

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ビスマス ポロニウム
Sb

Bi

Mc
Element 1: 水素 (H),
Element 2: ヘリウム (He),
Element 3: リチウム (Li),
Element 4: ベリリウム (Be),
Element 5: ホウ素 (B),
Element 6: 炭素 (C),
Element 7: 窒素 (N),
Element 8: 酸素 (O),
Element 9: フッ素 (F),
Element 10: ネオン (Ne),
Element 11: ナトリウム (Na),
Element 12: マグネシウム (Mg),
Element 13: アルミニウム (Al),
Element 14: ケイ素 (Si),
Element 15: リン (P),
Element 16: 硫黄 (S),
Element 17: 塩素 (Cl),
Element 18: アルゴン (Ar),
Element 19: カリウム (K),
Element 20: カルシウム (Ca),
Element 21: スカンジウム (Sc),
Element 22: チタン (Ti),
Element 23: バナジウム (V),
Element 24: クロム (Cr),
Element 25: マンガン (Mn),
Element 26: 鉄 (Fe),
Element 27: コバルト (Co),
Element 28: ニッケル (Ni),
Element 29: 銅 (Cu),
Element 30: 亜鉛 (Zn),
Element 31: ガリウム (Ga),
Element 32: ゲルマニウム (Ge),
Element 33: ヒ素 (As),
Element 34: セレン (Se),
Element 35: 臭素 (Br),
Element 36: クリプトン (Kr),
Element 37: ルビジウム (Rb),
Element 38: ストロンチウム (Sr),
Element 39: イットリウム (Y),
Element 40: ジルコニウム (Zr),
Element 41: ニオブ (Nb),
Element 42: モリブデン (Mo),
Element 43: テクネチウム (Tc),
Element 44: ルテニウム (Ru),
Element 45: ロジウム (Rh),
Element 46: パラジウム (Pd),
Element 47: 銀 (Ag),
Element 48: カドミウム (Cd),
Element 49: インジウム (In),
Element 50: スズ (Sn),
Element 51: アンチモン (Sb),
Element 52: テルル (Te),
Element 53: ヨウ素 (I),
Element 54: キセノン (Xe),
Element 55: セシウム (Cs),
Element 56: バリウム (Ba),
Element 57: ランタン (La),
Element 58: セリウム (Ce),
Element 59: プラセオジム (Pr),
Element 60: ネオジム (Nd),
Element 61: プロメチウム (Pm),
Element 62: サマリウム (Sm),
Element 63: ユウロピウム (Eu),
Element 64: ガドリニウム (Gd),
Element 65: テルビウム (Tb),
Element 66: ジスプロシウム (Dy),
Element 67: ホルミウム (Ho),
Element 68: エルビウム (Er),
Element 69: ツリウム (Tm),
Element 70: イッテルビウム (Yb),
Element 71: ルテチウム (Lu),
Element 72: ハフニウム (Hf),
Element 73: タンタル (Ta),
Element 74: タングステン (W),
Element 75: レニウム (Re),
Element 76: オスミウム (Os),
Element 77: イリジウム (Ir),
Element 78: 白金 (Pt),
Element 79: 金 (Au),
Element 80: 水銀 (Hg),
Element 81: タリウム (Tl),
Element 82: 鉛 (Pb),
Element 83: ビスマス (Bi),
Element 84: ポロニウム (Po),
Element 85: アスタチン (At),
Element 86: ラドン (Rn),
Element 87: フランシウム (Fr),
Element 88: ラジウム (Ra),
Element 89: アクチニウム (Ac),
Element 90: トリウム (Th),
Element 91: プロトアクチニウム (Pa),
Element 92: ウラン (U),
Element 93: ネプツニウム (Np),
Element 94: プルトニウム (Pu),
Element 95: アメリシウム (Am),
Element 96: キュリウム (Cm),
Element 97: バークリウム (Bk),
Element 98: カリホルニウム (Cf),
Element 99: アインスタイニウム (Es),
Element 100: フェルミウム (Fm),
Element 101: メンデレビウム (Md),
Element 102: ノーベリウム (No),
Element 103: ローレンシウム (Lr),
Element 104: ラザホージウム (Rf),
Element 105: ドブニウム (Db),
Element 106: シーボーギウム (Sg),
Element 107: ボーリウム (Bh),
Element 108: ハッシウム (Hs),
Element 109: マイトネリウム (Mt),
Element 110: ダームスタチウム (Ds),
Element 111: レントゲニウム (Rg),
Element 112: コペルニシウム (Cn),
Element 113: ニホニウム (Nh),
Element 114: フレロビウム (Fl),
Element 115: モスコビウム (Mc),
Element 116: リバモリウム (Lv),
Element 117: テネシン (Ts),
Element 118: オガネソン (Og),
83Bi
外見
銀白色
Bismuth crystals and 1cm3 cube.jpg
一般特性
名称, 記号, 番号 ビスマス, Bi, 83
分類 貧金属
, 周期, ブロック 15, 6, p
原子量 208.98040(1) 
電子配置 [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
電子殻 2, 8, 18, 32, 18, 5(画像
物理特性
固体
密度室温付近) 9.78 g/cm3
融点での液体密度 10.05 g/cm3
融点 544.7 K, 271.5 °C, 520.7 °F
沸点 1837 K, 1564 °C, 2847 °F
融解熱 11.30 kJ/mol
蒸発熱 151 kJ/mol
熱容量 (25 °C) 25.52 J/(mol·K)
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 941 1041 1165 1325 1538 1835
原子特性
酸化数 3, 5
(弱酸性酸化物)
電気陰性度 2.02(ポーリングの値)
イオン化エネルギー 第1: 703 kJ/mol
第2: 1610 kJ/mol
第3: 2466 kJ/mol
原子半径 156 pm
共有結合半径 148 ± 4 pm
ファンデルワールス半径 207 pm
その他
結晶構造 三方晶系[1]
磁性 反磁性
電気抵抗率 (20 °C) 1.29 µΩ·m
熱伝導率 (300 K) 7.97 W/(m·K)
熱膨張率 (25 °C) 13.4 µm/(m·K)
音の伝わる速さ
(微細ロッド)
(20 °C) 1790 m/s
ヤング率 32 GPa
剛性率 12 GPa
体積弾性率 31 GPa
ポアソン比 0.33
モース硬度 2 - 2.5
ブリネル硬度 94.2 MPa
CAS登録番号 7440-69-9
主な同位体
詳細はビスマスの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
207Bi syn 31.55 y ε, β+ 2.399 207Pb
208Bi syn 368,000 y ε, β+ 2.880 208Pb
209Bi 100% (1.9 ± 0.2) × 1019 y α 3.14 205Tl
210mBi syn 3.04 × 106 y IT 0.271 210Bi

ビスマス: bismuth)は原子番号83の元素元素記号Bi第15族元素の一つ。日本名は蒼鉛(そうえん)。

特徴[編集]

淡く赤みがかった銀白色の金属で、柔らかく脆い。多彩な色を示すことがあるが、これは表面の酸化膜で光が干渉することによる構造色であり、ビスマス本来の色ではない。電気伝導性熱伝導性は高くない。融点は271.3 °Cと低い。

常温で安定に存在し、凝固すると体積が増加するのが特徴。またビスマス化合物には医薬品の材料となるものがあり、他の窒素族元素(ヒ素アンチモン)の化合物に毒性が強いものが多いことと対照的である。

産出[編集]

天然には硫化物(輝蒼鉛鉱)として主に産出するが、自然蒼鉛として単体での産出も知られている。なお、鉱工業上はこれらの鉱物ではなく、主にモリブデンタングステン精錬の副産物として生産される[2]。ビスマスのドイツ語Wismutは、1472年に与えたシュネーベルクの草原 (Wiese) の採掘許可権 (Mutung) から生まれた語Wiesemutungに由来するが、当時はビスマスはアンチモン亜鉛などと混同されていた[3]18世紀フランスクロード・F・ジョフロアにより、単体であることが確認された。

ビスマス鉱石[編集]

ビスマス鉱石を構成する鉱石鉱物には、次のようなものがある。

日本ではビスマス単産の鉱山は無く、恵比寿鉱山(タングステン)、足尾鉱山(銅)などで副産物としてビスマスが生産された。

用途[編集]

医薬品(整腸剤)の原料として、日本薬局方に収載されている。

単体のビスマスと他の金属(カドミウムインジウムなど)との合金は、それぞれの金属単体より低い融点となる。このため、鉛フリーはんだに添加されたり、あるいはより低温で溶けるウッド合金のような低融点合金に使われる。また、ビスマスは大きな熱電効果を示す物質であり、特にテルルとの合金は熱電変換素子として実用化されている。

化合物としては、銅酸化物高温超伝導体の1成分としても用いられ、ビスマスを含む超伝導物質はしばしばビスマス系高温超伝導物質または単にビスマス系と呼ばれる。

上記以外にも、高比重・低融点で比較的柔らかく無害である事から鉛の代替として注目され、散弾や釣り用の、鉛・カドミウムの代替として黄銅への添加剤、ガラスの材料などとして用いられている。

同位体[編集]

天然に存在するビスマスの同位体はすべて放射性同位体である。主要な同位体である 209Bi は長らく安定同位体とされてきたが、理論的計算に基づいて不安定である可能性が指摘されていた。2003年、精密な測定で非常に長い半減期を持つ放射性同位体であることが判明し[4]、最重安定同位体の地位を (208Pb) に譲ることとなった。

209Bi はごくわずかにα崩壊により崩壊するが、その半減期2003年に測定された値で (1.9 ± 0.2) × 1019 年(≒ 1700京〜2100京年)である。この値は現在の宇宙年齢の9桁以上も長い[5]

その他にも、半減期は短いが自然界には5つの同位体が存在する。いずれも、壊変系列の崩壊過程によって発生する同位体である。ウラン233の崩壊過程でできるビスマス213はα崩壊核種であり、α線を用いたがんの治療に期待されている(Actimab-B TM[6]

ビスマスの化合物[編集]

収斂作用を持つビスマスの化合物は、腸粘膜のタンパク質と結合して被膜を作り炎症を起こした粘膜への刺激を和らげる効果があり、整腸剤として利用される。

結晶[編集]

ビスマスの結晶

人工的に作ったビスマスの結晶は、酸化膜による多彩な着色と骸晶による特徴的な形状から、観賞用として市販される場合がある。


脚注[編集]

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  1. ^ Bismuth, mindat.org
  2. ^ Bismuth, Mineral Commodity Summaries (1996) Bismuth, USGeological Survey.
  3. ^ 大学教育研究会編 「化学―物質と人間の歴史―」開成出版、1985年、ISBN 4-87603-044-8
  4. ^ セオドア・グレイ著 「世界で一番美しい元素図鑑」193ページ 2015年10月1日閲覧
  5. ^ de Marcillac, P. Coron, N. Dambier, G. Leblanc, J. & Moalic, J.-P. Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth. Nature 422, 876-878 (2003).
  6. ^ Allen BJ., "Clinical trials of targeted alpha therapy for cancer.", Rev Recent Clin Trials. 2008 Sep;3(3):185-91. (PubMed) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18782076

関連項目[編集]