Bizmut Nedir? Özellikleri, Kullanım Alanları ve Çıkarıldığı Yerler

Eski zamanlardan bu yana bilinen ve kullanılan bizmut elementine dair çeşitli kaynaklarda farklı bilgiler yer almaktadır. Bu verilerden bir tanesi de elementin antik çağda Mısır, Roma, Asya ve Çin’de kullanıldığına dairdir. O tarihlerde bazı cevherlerle karıştırılmış, ilerleyen yıllarda ise kimyanın önde gelen bilim adamları sayesinde çözümlenerek öz halinin tüm gerçekleri ortaya çıkarılmıştır.

Su (H₂O), germanyum (Ge) ve antimon (Sb) donarken, bizmutun hacmi küçülmek yerine ilginç bir şekilde genleşir ve hacmi büyür. Nadir olarak görülen bu durum bizmutun donmasında da aynı şekilde gerçekleşmektedir. Pek çok bilim insanını hayrete düşüren olay, aynı zamanda bilimsel bir gerçekliğinde ortaya çıkmasına ortam hazırlamıştır.

Kalay Nedir? Özellikleri, Kullanım Alanları ve Çıkarıldığı Yerler

Öte yandan yanardöner görünümü ile dikkat çeken element, uzun yarılanma ömrü itibari ile en kararlı ve radyoaktif olmayan madde olarak kabul edilir. Şaşırtıcı özellikleri ile bilinen ve sahip olduğu kimyasal niteliklerinden dolayı tıptan sanayiye kadar birçok alanda kullanılan cevher, eminiz sizlerde de ilgi uyandıracaktır. Dilerseniz merak ettiğiniz tüm detaylara makalemizi inceleyerek ulaşabilirsiniz.

#navFrame,#navMobButton{background:linear-gradient(to top,white,rgba(227,221,192,1));padding:10px;border-radius:6px;box-shadow:0 1px 4px rgba(0,0,0,.23);margin:0;position:fixed;bottom:0;left:0;overflow:hidden;width:100%;display:flex;align-items:center;font-weight:600;font-size:14px!important;z-index:9999999999}.navListScroll{overflow-y:auto;height:250px}.navListScroll::-webkit-scrollbar-track{-webkit-box-shadow:inset 0 0 6px rgba(0,0,0,.3);background-color:#F5F5F5}.navListScroll::-webkit-scrollbar{width:5px;background-color:#F5F5F5}#navFrame{display:none}#navMobHand{display:block;width:37px;height:34px}#navMobButton{height:50px;z-index:99}.navFrameHeader{font-weight:600;font-size:13px;display:flex;justify-content:space-between;align-items:center;padding:5px}#newNavPost{margin-left:0;list-style-type:none;padding:0;margin:0;border-radius:4px;font-weight:600}.nav-frame-header:first-child .nav-frame{display:block}.nav-frame{list-style-type:none;padding:0;margin:0;border-radius:4px;font-weight:600;margin-left:10px}.nav-frame-sub a{display:none}.nav-frame-sub{font-size:100%;margin-left:10px}.nav-frame li a.active{position:relative;color:#000;transition:all 0.1s ease-in;padding-left:10px;background:linear-gradient(to right,#3cb7eb,transparent)}#newNavPost a:hover{transition:all 0.1s ease-in;padding-left:4px;color:#29abe2!important}@media screen and (min-width:900px){#sidebar-home #navFrame{top:0}.content{margin-bottom:-30px}#navFrame{display:block;width:unset;position:relative;border-bottom:4px solid #37b8eb}.navListScroll{height:100%;margin-left:15px}#navMobButton{display:none;position:relative}#navFrame{position:relative}.navFrameHeader .close{display:none}.nav-frame a{padding:5px}.nav-frame-sub{font-size:13px}}.nav-frame a{text-decoration:none;display:block;width:100%;font-size:12px;font-family:Arial,Helvetica,sans-serif;color:#444;font-weight:400;line-height:20px;padding:5px;margin:2px 0}.navFrameHeader .close{color:#fff;background:red;padding:5px 10px;border-radius:4px;border:1px solid darkred}span.listCounter{margin-right:5px;letter-spacing:1px;color:#000;font-weight:700}.nav-frame-header>a.active{color:#000;transition:all 0.1s ease-in;background:linear-gradient(to right,#3cb7eb,transparent)}.nav-frame-header a{border:none!important}.nav-frame-header>a{display:block;color:black!important;font-weight:600!important;text-decoration:none;line-height:23px;padding:5px}

Bizmut Nedir?

Element serisi yarı metal (metallerle tepkime verirken ametal, ametallerle tepkime verirken metal gibi davranır) olan bizmut, şaşırtıcı görselliği kimyada özel bir yere sahip olan, türlü sektörlerde çeşitli amaçlar için kullanılan, dünyanın bazı ülkelerinde yatakları bulunan önemli bir cevherdir.

Bulunduğu grubun son elementi olan bizmut; çok eski çağlardan beri bilinen ve ilk bulunduğu zamanlarda kalay (Sn) ve kurşun (Pb) ile karıştırılan, çeşitli bilim adamlarının çalışmaları sonucu günümüzdeki bilinen özellikleri keşfedilen bir metaldir.

Bizmut ilk defa 1450 yılında, kimya alanındaki başarıları dolayısıyla kendisine modern kimyanın babası unvanı verilen ve sayesinde birincil derecede önemli olan kimya sürecinin öğrenilmesi sağlanan, Alman keşiş (rahip) Basil Valentine tarafından tanımlanmıştır. Bizmut 1737 yılında elementel formda ilk defa Hillot aracılığıyla elde edilmiştir.

Kurşun ve kalay ile karıştırılan bizmutun; 1753 yılında Fransa’da doğup ölen, kimyanın önemli temsilcilerinden olan Claude François Geoffroy tarafından çözümlenerek, kalaydan daha ağır bir metal olduğu ve kurşun halinde olmadığı saptanmıştır.

Bizmut için eski Almancada beyaz madde, beyaz kütle manalarında wissmuth kelimesi kullanılmış ve sonraki yıllarda ise wissmuth yerine, Latince bisemutum kelimesi kullanılmıştır.

Kendine has özellikleri ile kimyacılar tarafından, ilginç bir element olarak gösterilen bizmutun kimyasal ve fiziksel özelliklerini yazımızın devamını okuyarak öğrenebilirsiniz.

Bizmutun Özellikleri Nelerdir?

Rengi ve fiziki görünüşü ile diğer metallerden farklı bir görselliğe sahip olan bizmut elementi, kırmızıya yakın pembemsi, kalay beyazı tonlardadır. Çok sayıda renk yansıtma özelliği gösteren bizmut kristalleri ısıtıldığında, yüzeyinde kahverengiye yakın sarı tonlarda oksit tabakası oluşturur.

Meydana gelen ve diğer metal oksitlerinin hiçbirine benzemeyen bu tabaka, maddenin yanardöner özelliği göstermesinden kaynaklanmaktadır. Bu durum ise; yüzeyde bulunan mikro yapıların ışıkla etkileşimi neticesinde yapısal renklilik ile oluşmaktadır.

Oksit tabakası kalınlığındaki değişiklikler, farklı dalga boylarına sahip ışımaları meydana getirir. Sonucunda da etkileyici renkler oluşur. Bizmut kristallerinin merdiven basamaklı spiral bir yapıda olmasına ise dış kenarlarındaki büyümenin, iç kenarlarına oranla daha yüksek olması durumu sebebiyet vermektedir.

Şimdi bildiğimiz metallerden oldukça farklı ve şaşırtıcı nitelikleri olan bizmut elementinin kimyasal ve fiziksel özelliklerini tüm detaylarıyla inceleyelim.

• Simgesi; “Bi” dir.
• Periyodik tabloda; 5A (VA) grubunda yer alır.
• Atom numarası (proton sayısı); 83’tür.
• Nötron sayısı; 126’dır.
• Elektron sayısı; 83’tür.
• Atom ağırlığı (bağıl atom kütlesi); 208,98’dir.
• Yoğunluğu; 9,78 grcm³’tür.
• Özgül ısı kapasitesi; 0,034’tür.
• Buharlaşma ısısı; 42,7⁰C’dir.
• Elektrik direnci; bir metal için şaşırtıcı derecede yüksektir.
• Kaynama noktası; 1564⁰C’dir.
• Erime noktası; 271,5⁰C’dir.
• Yükseltgenme basamağı; 3,5’tir.
• Isıl genleşme katsayısı; 13.4×10^-6 K^-1
• Termal iletkenlik; 0.0787 W/cmK
• Elastisite modülü; 34×10³MPa
• Mohs sertliği; 2,25
• Atom hacmi; 221.3 cm³/mol
• Atom çapı; 1,63 A
• İyonik yarıçapı; 1.03 (3) A
• Kovalent yarıçapı; 1.46 A
• İyonlaşma enerjisi; 703,3 (kJ/mol)
• Elektron ilgisi; 110 (kJ/mol)
• Elektronegatifliği; 2,02’dir.
• Elektron dizilimi; 1s²2s²p⁶3s²p⁶d¹⁰4s²p⁶d¹⁰f¹⁴5s²p⁶d¹⁰6s²p³ şeklindedir.
• Enerji seviyesi başına düşen elektronlar; 2, 8, 18, 32, 18, 5’tir.
• 1. iyonizasyon potansiyeli; 7.289 V
• 2. iyonizasyon potansiyeli; 16.687 V
• 3. iyonizasyon potansiyeli; 25.559 V
• Yarılanma ömrü; 1.902587519026×10¹⁹ yıl
• Bozunma şekli; alfa emisyonu.
• Oksidasyon durumu; (3),5
• Yer kabuğundaki bolluğu; 2.5x 10^-6%
• Deniz suyundaki bolluğu; 2×10^-9%
• İnsan vücudundaki miktarı; yok.
• Madde hali; katıdır. Kolayca toz haline getirilebilir.
• Manyetiklik; diyamanyetik.
• Kristal yapısı; rombohedraldir. Ender bulunan kristalleri genellikle düz altıgendir.
• Büyük, parlak ve kaba yapıda olan kristali; gevrek ve kırılgan niteliktedir.
• Aşırı sert özellik göstermez. Dövülebilir, tel haline getirilebilir ve geri dönüştürülebilir.
• Elektrik iletkenliği düşüktür.
• Isı iletkenliği ise cıvadan (Hg) daha düşüktür.
• Diğer tüm metallere nazaran, mıknatıslanma özelliği en güç olan metal bizmuttur. Yani mıknatıslanmaya karşı ciddi bir dirence sahiptir.
• Oda sıcaklığında (25⁰C) ve havada kararmaz. Havada mavi alevle yanar ve etrafa sarı renkte oksit dumanları verir.
• Havasız ortamda soğuk sudan etkilenmez.
• Hidroklorik asitten (HCl) etkilenmez.
• Sıcak sülfürik asitten (H₂SO₄) azda olsa etkilenir.
• Seyreltik ya da derişik nitrik asitte hızla çözünür.
• Kor sıcaklığında su buharıyla reaksiyon verir.
• Soğurken ve katılaşırken hacmi büyür. Yani; 3,3 oranına sahip bir genleşme gösterir.
• Sodyum hidroksitte (NaOH) ve klorür asidiyle beyaz renge sahip bir çökelti verir. Oluşan bu çökelti, kaynatıldığında ise sarı bir renge bürünür. Klorür asiti ve nitrat asiti çözeltileri seyreltildiğinde oluşan beyaz çözelti hidrojen sülfürle siyahlaşır.
• Kükürt (S) ve halojenlerle (7A grubu, ametallerin özel bir sınıfı) doğrudan birleşebilme özelliği gösterebilir. (Direkt olarak etkilenir.)
• Doğada çoğunlukla serbest halde bulunur. (Bizmut oksit ve bizmut sülfür gibi bileşik halde de bulunabilir.)
• Doğada, kütle numarası 209 olan tek izotoptan oluşmaktadır. Bu izotopun yarılanma ömrü ise oldukça uzundur. Bu izotopu haricinde, atom kütle numarası 185-217 aralığında değerlere sahip olan 33 tane radyoaktif izotopu daha mevcuttur. Radyoaktif izotoplarından en önemli olanı ise Bi-210 izotopudur.
• Doğada, radyoaktif olmayan cevherler arasında en yüksek atom numarasına sahip olan elementtir.
• Bizmut trisülfür ya da bizmutinit en değerli bizmut minerallidir. Bu mineral bizmutglans olarak da isimlendirilebilir.
• Bizmutun önemli olan diğer minerali; magmatik kayalarda pirit, kalkopirit, manyetit, galenit ve sfalerit gibi çeşitli minerallerle birlikte kalay-tungsten yataklarında yer alan bu sülfürlü mineralin oksitli ürünü olan bizmit ise bizmut trioksittir. Sıklıkla kurşun, bakır ve kalay elementleri ile bir arada bulunur.

Bizmutinit, pirit ve tetradimit minerallerinin özelliklerinin neler olduğuna genel hatlarıyla değinelim.

• Bizmutinit (Bi₂S₃); %81,2 Bi, %18,8 S’den oluşur. Kurşun grisi tonlarda beyaz renkli, ekseriye sarı ya da muhtelif bir renge sahiptir. Çizgi rengi parlak gri, sertliği 2 ve yoğunluğu 6,8-7,2’dir. Nitrik asitte (HNO₃) çözünür ve üfleçte basitçe ergir. Ortorombik sistemde kristallenir. Nabit gümüş, nabit altın, topaz pirit, kalkopirit, kuvars ve galenit mineralleriyle rastlanır.
• Bursa Uludağ’da, Dumluca, Divriği ve Efendidere’de, Balya ve Kevik’te, Yıldızeli, Esbiye ve Lahanos’da bulunur. Ayrıca Rusya, Bolivya ve Peru’da büyük yatakları vardır. Top ve kozmetik endüstrisinde, perparat imalatında, elektrik sigortası tellerinin yapımında ve kolay eriyen alaşımlarda kullanılır.
• Pirit (FeS₂); %46,6 Fe, %53,4 S’den oluşur. Rengi koyu/grimsi kahverengi tonlarda açık pirinç rengi sarısıdır. Kenarlara paralel kombinasyon karakteristik çizgilerinin rengi siyahtır. Sertliği 6-6,5 ve yoğunluğu 4,9-5,2’dir. Basitçe ayrışarak limonit ve H₂SO₄’e dönüşür. Sülfit mineralleri içinde camı çizen kabuğu şeklindedir. Nitrik asitte (HNO₃) çözünür, HCl’de (hidroklorik asit) çözünmez. Üfleçte manyetik dalgalar oluşturur.
• Pirit, hidrotermal, magmatik ve sedimanter yataklarda bulunur. Felsik kayaçlarda skarn minerali ve tali mineral halinde bulunur. Ülkemizde; Trabzon, Artvin, Giresun, Denizli, Elazığ, Kastamonu ve Siirt’te yatakları bulunur. Dünyada ise; ABD, Almanya, İtalya, İspanya, Japonya, İsveç ve Norveç’te yatakları bulunur ve işletilir.
• Tetradimit (Bi₂Te₂S) %59,3 Bi, %36,2 Te, %4,5 S’den oluşur. Sertliği 1,5-2 ve yoğunluğu 7,2-7,9’dur. İzomorf karışımlar halinde düşük oranda; bakır (Cu), selenyum (Se), altın (Au) ve kurşun (Pb) içerir. Trigonal sistemde kristallenir. Doğada genellikle yaprağımsı, levhamsı yığınlar halinde bulunur. Elastiktir ve ince levhalar halinde bükülebilir. Nitrik asitte çözünür ve çözeltiyi menekşe rengine boyar. Dünyada; Rusya, Meksika, ve Urallar’da yatakları bulunur.

Bizmutun Kullanım Alanları Nelerdir?

Bizmut çeşitli sektörlerde, farklı amaçlarda ve bazı ürünlerin üretiminde kullanılan önemli bir cevherdir.

• Bizmut bileşikleri; tıpta sindirim bozukluklarının tedavisinde ve mide rahatsızlıklarında kullanılan ilaçlarda yer alır. Bizmut subgallat egzamada toz olarak kullanılır.
• Bizmut oksit tuzları eczacılıkta ve kozmetik sanayide kullanılır. Ruj, oje ve göz farına sedef parlaklığı kazandırması için yararlanılır.
• Karmaşık tuzlarından bizmut fosmolibdatın akrilonitrilin (akrilik elyafın ve çeşitli plastik maddelerin imalatında bir ara ürün) sentezinde katalizör (kimyasal tepkimeyi sağlayan ya da tepkimenin hızının değişmesine yol açan madde) olarak kullanılır.
• Bizmut bileşikleri bizmut oksit ve bazik bizmut nitrattır. Bu bileşikler; mineleme ve boyamada yer alır, cam, seramik porselen üretiminde kullanılır.
• En iyi bilinen radyoaktif izotoplarından Bi-210 nükleer sayma aletlerinin ayarlanmasında beta standardı olarak kullanılır.
• Bizmuttan, nükleer reaktörlerde soğutma sıvısı olarak yararlanılmaktadır.
• Yangın söndürücülerde kullanılır. Bizmut; kurşun (Pb), kalay (Sn), kadmiyum (Cd) ve demir (Fe) gibi metallerle birleşerek basit şekilde eriyebilen alaşımlar oluşturur. Bu alaşımlardan bazıları ise otomatik yangın söndürme araçlarının ve yangına karşı güvenlik sistemlerinin yapımında yer alır.
• Yangın söndürücü niteliğinden dolayı elektrik sigortalarında yararlanılır.
• Bizmut, lehimlerde kurşun yerine kullanılabilir.
• Bizmut; plazma ekranlar, özel yapıştırıcılar, diskler, gres yağları, basınçlı gaz silindirlerinin güvenlik tapaları, yakıt depoları emniyet aparatları, radyografi ve tüfeklerde de kullanılır.

Bizmutun Çıkarıldığı Yerler Nerelerdir?

Yazımızın bu bölümünde, dünyanın çeşitli yerlerinde yatakları bulunan bizmut cevherinin nerelerden çıkarıldığını ve nasıl elde edildiğini inceleyeceğiz.

Bizmut kurşun ve bakır cevherlerinde bulunur. Bunların işlenmesi sırasında bizmut yan ürün olarak elde edilir. Ticari olarak elde edilen bizmut %99,999 saflıktadır. Bu saflığa sahip olan bizmut, dört farklı yolla elde edilmektedir. Bu yollar ise; speryy metodu, betterton kroli metodu betts elektrolitik metodu ve kristallendirme metodu olarak sınıflandırılmıştır.

Bizmut elementi; bu işleme nazaran daha maliyetli olan, direkt filizlerinden de elde edilmektedir. Bu işlemi ise şu şekilde tanımlayabiliriz. Sülfürlü filizler ilk önce kavrulur ve oksit formuna dönüştürülür. Daha sonra bu oksit ya da doğrudan oksitli filizler karbonla indirgenir. Bu işlemler sırasında biraz bizmut kaybı olacağından, işlem mümkün mertebe düşük sıcaklıkta yapılır.

Altın Nedir? Özellikleri, Kullanım Alanları ve Çıkarıldığı Yerler

Bakır ve kurşunun elektroliz tekniğiyle arıtılmasında bizmut diğer metaller ile beraber anot çamurunu oluşturur. Bu çamurun oksitlenmesiyle bizmut oksit biçimine çevrilir. Sonra bazı yollar ile %80-95 arasında bizmut ihtiva eden metal elde edilir ve bizmutun kesinlikle arıtılması gerekir. Arıtma ise, elektroliz tekniği ya da çeşitli kimyasal yollarla yapılır.

Yıllık üretimi 2000- 3000 ton arası olan bizmutu en çok üreten ve filizlerinin en fazla olduğu ülkeler; ABD, Meksika, Kanada, ispanya, Bolivya ve Peru’dur. Ayrıca bizmuta nadiren de olsa volkanik kayalarda rastlanılmaktadır.

Bizmutun Faydaları Nelerdir?

Özellikle yangın söndürücü alanlarda çeşitli amaçlarla kullanılarak birçok durumda hizmet kolaylığı sağlamaktadır. Ayrıca kozmetik ürünlerde sağladığı yararlarının yanı sıra tıbbi ilaç sektöründe yer alarak, başta mide rahatsızlıkları olmak üzere çeşitli hastalıkların tedavisinde kullanıldığından hayati faydaları söz konusudur.

Bizmutun Zararları Nelerdir?

Bizmut elementi, sağladığı yararlarının yanı sıra bazı zararlı etkilere de sebep olabilir. 

• Bizmut organlarda kalıcı hasarlara neden olabilmektedir. En tahriş edici etkiyi ise, hassasiyeti yüksek olan organlar almaktadır. Örneğin; göz bu durumdan ağır şekilde etkilenerek görme sorunu yaşanabilir.
• Bizmut kapsülünden çıkan gaz sağlığı olumsuz yönde etkileyerek; solunum yollarında ve beyin fonksiyonlarında ciddi sorunlara yol açabilir. Ayrıca astım hastaları bu durumdan doğrudan etkilenebilir.
• Bizmuta aşırı oranda maruz kalındığında; koordinasyon eksikliği, hafıza kaybı, eklem ağrıları, spazmlar ve kalp rahatsızlığı gibi çeşitli sorunlar meydana gelebilir.
• Kozmetik sanayinde yer alan bizmut özellikle, makyaj ürünlerinin sık kullanımından dolayı ciltte bazı istenmeyen problemlerin oluşmasına neden olabilir. Örneğin; yüzde küçük gözeneklerin açılması durumu meydana gelebilir. Bizmutun bu etkisini minimuma indirmek için özellikle, ucuz makyaj malzemelerinin yerine daha kaliteli ürünlerin kullanımı tercih edilmelidir.