Bizmut Nedir? (Özellikleri, Kullanımı)

Olağanüstü estetik görünümü, şaşırtıcı özellikleri bizmutu elementler arasında farklı bir konuma getiriyor. Ömrünü duyanlar şaşkınlığını gizleyemiyor.

Bizmut, dünyadaki en ilginç elementlerden biridir. Yanardöner görünümü, milyarlarca yıllık yarılanma ömrü, manyetikleşmeye direnci, su gibi donarken genleşmesi, zehirli metallere benzeyen özellikleri olmasına rağmen toksik olmaması gibi birçok özelliği bilim dünyasında hayret uyandırmıştır. Birçok ürünün üretilmesinde rolü olan bizmut, mide hastalıkları başta olmak üzere bazı rahatsızlıkların tedavisinde kullanılan ilaçlarda da yer alır. Diğer elementlere oranla geçmişi de ömrü gibi uzun bir elementtir. Adını da kimya dersleri dışında pek duymamışızdır. Bu gizemli ve ilginç elementi tanımak isteyeceğinizden eminiz!

Tarihçesi

Bizmutun antik çağda Asya, Mısır, Roma ve Çin’de kullanıldığına dair bazı bilgiler var. İnkalar da bronz alaşımlarıyla bıçak yapımında kullanmış. Ancak ilk olarak 1450 yılında Alman keşiş Basil Valentine tarafından tanımlanmıştır. İlk bulunduğu yıllarda kurşun ve kalay ile karıştırılmıştır. 1753 yılında Claude François Geoffroy tarafından kalaydan daha ağır bir metal olduğu ve kurşun formu olmadığı tespit edilmiştir. Eski Almancada bizmut için “beyaz kütle”, “beyaz madde” anlamındaki “wissmuth” kelimesi kullanılmış. Daha sonra bu kelimeden Latince “bisemutum” kelimesi türetilmiş.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Bizmut, kimyasal sembolü “Bi” olan bir yarı metaldir. Atom numarası 83, atom ağırlığı 208,98, yoğunluğu 9,78 grcm3’tür. Erime noktası 271,5 derece, kaynama noktası 1564 derecedir. Periyodik element cetvelinin 5-A grubunda yer alır. Periyodik tablodaki en ağır kararlı metaldir. Bulunduğu grubun son elementidir. Kırmızıya yakın pembemsi, kalay beyazı renginde bir görünüme sahiptir. Rengi ve görünüşüyle bütün metallerden farklıdır. Parlak, büyük ve kaba kristalli, kırılgan ve gevrektir. Çok sert ve sünek değildir; ancak dövülebilir, tel haline getirilebilir, geri dönüştürülebilir.

Kristal yapısı rombohedraldir. Nadir bulunan kristalleri genellikle düz altıgendir. Bizmut kristalleri çok sayıda renk yansıtır. Isıtıldığında yüzeyinde kahverengimsi sarı renkte bir oksit tabakası oluşur. Bu tabaka, diğer metal oksitlere benzemeyen görünümdedir. Bunun sebebi, yüzeyindeki ince oksit tabakasının birçok yanardöner kırılma tonunu göstermesidir. Bu sebeple “yanardöner” özelliği olan maddeler arasında yer alır. Yanardönerlik, bazı yüzeylerin bakış açısı ya da ışık açısı değiştiğinde renk değişiyormuş gibi görünme durumudur. Bu durum genellikle yüzeydeki mikroyapıların ışık ile etkilenmesi sonucunda yapısal renklilik ile oluşur. Oksit tabakasının kalınlığındaki değişiklikler, farklı dalga boylarındaki ışıklara neden olur ve böylece gökkuşağı gibi renkler ortaya çıkar. Bizmut kristallerinin spiral, merdiven basamaklı yapısı ise, dış kenarlarındaki iç kenarlardan daha yüksek bir büyüme oranından kaynaklanır.

Bütün metaller arasında en güç mıknatıslanan (diyamagnetik) metaldir. Başka bir ifadeyle; mıknatıslanmaya karşı çok dirençlidir ve üzerindeki bir manyetik alan tarafından püskürtülür. Bir metal için olağanüstü yüksek elektrik direnci vardır. Elektrik iletkenliği ise düşüktür. Isı iletkenliği cıvadan sonra en düşük elementtir. Katılaştığında ve soğurken hafif genleşir, yani hacmi büyür. Bu genleşme yüzde 3,3 oranındadır. Bu şekilde genleşme özelliği olan diğer bir madde sudur. Donduğunda genişleyen diğer elementler ise, silikon, galyum, antimon ve germanyumdur. Oda sıcaklığında ve havada kararmaz. Havada mavi alevle yanarak sarı renkli oksit dumanları verir. Havasız ortamda soğuk sudan etkilenmez. Kor sıcaklığında su buharıyla tepkimeye girer. Sıcak sülfürik asitten az etkilenir. Hidroklorik asitten etkilenmez. Kükürt ve halojenlerle doğrudan birleşebilir. Seyreltik veya derişik nitrik asitte hızla çözünür. Sodyum hidroksitte ve klorür asidiyle beyaz bir çökelti verir. Bu çökelti kaynatıldığında sarı renge dönüşür.

Doğada genellikle serbest halde bulunur. Bizmut sülfür, bizmut oksit gibi bileşikler halinde de bulunabilir. En önemli bizmut minerali bizmutinit veya bizmut trisüfürdür. Bu minerale “bizmutglans” adı da verilir. Magmatik kayalarda manyetit, pirit, kalkopirit, sfalerit, galenit gibi minerallerle birlikte kalay-tungsten yataklarında bulunan bu sülfürlü mineralin oksitli ürünü olan bizmit ise, bizmut trioksittir. Bu mineral de bizmutun en önemli ikinci mineralidir. Genellikle kalay, kurşun ve bakır cevherleri ile bir arada bulunur. Bu cevherlerdeki metallerin ayrıştırılması sırasında yan ürün olarak elde edilir. Saf bizmut, oksidinin karbonla indirgenmesi veya sülfürünün odunkömürü ve demirle kavrulması sonucu elde edilebilir.

Doğada, kütle numarası 209 olan tek izotoptan oluşur. Bu izotopun yarılanma ömrü olağanüstü uzundur. Bu izotop dışında atom kütle numaraları 185 ila 217 arasında değişen 33 radyoaktif izotopu daha bulunur. Doğadaki radyoaktif olmayan elementler arasında en yüksek atom numaralı elementtir. Radyoaktif izotoplarından en önemlisi “Bi-210” izotopudur. Bu izotopun yarılanma süresi 5 yıldır.

Hangi Alanlarda Kullanılır? 

Bizmut, katı halde genleşme özelliği sebebiyle ince ayrıntılı metal döküm parçalarının üretiminde kullanılır. Bazı kimyasal işlemlerde iyi bir katalizördür. Bizmutun radyoaktif izotopu Bi-210, nükleer sayma aletlerinin ayarları için beta standardı olarak kullanılmaktadır. Bazı bileşikleri boyalarda pigment ürünü olarak kullanılır. Lehimlerde kurşun yerine kullanılabilmektedir. Düşük erime noktalı alaşımlar oluşturmak için kalay, demir ve kadmiyum gibi metallere bizmut katılır. Bizmut alaşımları katılaştığında hafifçe donar. Bu sebeple kalıplarda çok net ve keskin hatlar oluşturur. Bizmut alaşımlı dökümler, plastik veya başka bir malzeme ile kaplanabilir. Nükleer reaktörlerde soğutma sıvısı olarak kullanılabilmektedir.

Bizmut, bileşik ve alaşımlarının kullanıldığı bazı ürünler şunlardır; özel lehimler, otomatik püskürtme başlıkları, otomatik kapı düzenekleri, elektrik sigortaları, basınçlı gaz silindirlerinin güvenlik tapaları, yangın dedektörleri, termoelektrik sistemler, akrilik lifler, boyalar, plastikler, kozmetik ürünler, özel yapıştırıcılar, seramik, porselen, cam, radyografi, ilaçlar, akrilik elyaf, lehimler, plazma ekranlar, diskler, yakıt depoları emniyet aparatları, tüfekler, gres yağları…

Bunları Biliyor Musunuz?

• Bizmutun doğadaki tek izotopu Bi-209’un yarılanma ömrü 19 kentilyon yıldır. (1 kentilyon 18 sıfırlı bir sayıdır.) Buna göre bizmutun, evrenin yaşından 1 milyar kat daha fazla bir sürede bozunduğu anlamı çıkıyor.
  
• 100 gram bizmut, evrenin başlangıcı olarak varsayılan 14 milyar yıl önce herhangi bir yerde bulunsaydı bugüne kadar 99,9999,999 gramı bozulmadan ulaşabilirdi.
  
• Bizmut; olağanüstü uzun yarılanma ömrü sebebiyle bilinen bütün kimyasal, tıbbi ve endüstriyel uygulamalar arasında en kararlı ve radyoaktif olmayan madde gibi muamele görür.
  
• Bizmut tuzları, sindirim sistemi bozuklukları, yaralar ve enfeksiyonların tedavisi için bazı ilaçlarda kullanılır. Bazı egzama türlerinde toz formu direkt uygulanabilir.
  
• Uzun süre aşırı oranda bizmuta maruz kalan bir insanda zihin bulanıklığı, hafıza kaybı, koordinasyon eksikliği, spazmlar, eklem ağrıları ve kalp rahatsızlıkları görülebilir.
  
• Mide rahatsızlıklarında kullanılan ilaçlarda bizmut bileşenleri vardır.
  
• 2003 yılında bizmutun çok zayıf bir radyoaktif olduğu keşfedildi.
  
• Kurşun ve polonyum gibi birçok ağır toksik metalle kimyasal özellikleri bakımından benzerlik gösterir. Buna rağmen bizmutun metal formu toksik değildir. Çözülebilir inorganik bazı bileşikleri toksik özellikler gösterir.
  
• Bizmut, genellikle çirkin ve kötü görünüşlü cevherlerde oluşur; ancak görünümü estetik, parlak ve kristal şeklindedir.
  
• Rujlar, ojeler ve göz farlarına sedefli görünüm kazandıran madde; bizmut, oksijen ve klorürden oluşan bir bileşiktir.
  
• Bizmut en çok Bolivya, Çin, Peru, Meksika, Japonya, İspanya ve Kanada’da bulunur.
  
• Dünyada yılda yaklaşık 15-20 bin ton bizmut üretilmektedir.
  
• Türkiye’de bazı cevherlerde bizmut bulunsa da üretimi ve madenciliği yapılmamaktadır.