Bismuto (Bi)

O bismuto é um metal pertencente ao grupo 15 da Tabela Periódica que possui símbolo Bi e número atômico 83. Tem uma coloração branca prateada, com uma coloração rosa em sua superfície. É um metal quebradiço, e, apesar de ser um metal pesado, não é nem um pouco tóxico.

O bismuto é empregado em ligas metálicas, assim como na indústria de cosméticos e em medicamentos. É muito conhecido pela sua propriedade diamagnética e é um dos poucos materiais que se expandem ao solidificar-se (tal qual a água). É encontrado na forma de sulfetos ou óxidos mas também na forma de cristais elementares, que formam pequenas camadas de óxidos na superfície e refletem tonalidades furta-cor.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre bismuto
• 2 - Propriedades do bismuto
• 3 - Características do bismuto
• 4 - Para que serve o bismuto?
• 5 - Onde o bismuto é encontrado?
• 6 - Obtenção do bismuto
• 7 - Precauções com bismuto
• 8 - História do bismuto

Resumo sobre bismuto

• O bismuto é um metal pertencente ao grupo 15 da Tabela Periódica.
• Quimicamente é mais semelhante ao arsênio e ao antimônio do que ao nitrogênio e ao fósforo.
• É um metal que se expande ao se solidificar, além de ser diamagnético.
• Apesar de ser um metal pesado, não é tóxico, como os demais elementos desse grupo.
• Pode ser empregado em ligas metálicas, assim como cosméticos e medicamentos.
• É encontrado na forma de óxidos, sulfetos, mas também na forma elementar, com cristais coloridos e bastante chamativos.
• Sua descoberta se deu em 1753, quando Claude François Geoffrey o distinguiu do chumbo e do estanho.

Propriedades do bismuto

• Símbolo: Bi
• Massa atômica: 208,98040(1)
• Número atômico: 83
• Ponto de ebulição: 1564 °C
• Ponto de fusão: 271,4 °C
• Densidade: 9,79 g.L^-1 (20 °C)
• Configuração eletrônica: [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p³
• Série química: grupo 15, metais pesados

Características do bismuto

O bismuto, de número atômico 83 na Tabela Periódica, é o elemento químico de maior caráter metálico do grupo 15. Em sua forma pura, é quebradiço e, apesar de sua aparência ser típica de um metal (possui brilho e coloração branca prateada), são as cores rosa e vermelha que nos fazem perceber que se trata de bismuto puro.

O isótopo ²⁰⁹Bi é o único desse elemento encontrado na natureza, e é tido, frequentemente, como o isótopo estável mais pesado entre todos os elementos. Contudo, é sabido que ele é, na verdade, levemente radioativo. O tempo de meia-vida desse isótopo é muito longo, na faixa de 1,9 x 10¹⁹ anos. Para efeito de comparação, a idade estimada do Universo é de 1,4 x 10¹⁰ anos.

A química do Bi é mais próxima do arsênio e antimônio do que do nitrogênio e fósforo. Por exemplo, assim como As e Sb, o bismuto pode sofrer combustão ao ser aquecido com o ar, produzindo uma chama azul e fumos de coloração amarela por conta do óxido formado, assim como reagir com halogênios.

4 Bi (s) + 3 O₂ (g) → 2 Bi₂O₃ (s)

O bismuto resiste ao ataque de substâncias alcalinas e ácidos não oxidantes, mesmo fortes (como é o caso do HCl), mas pode reagir com o HNO₃ concentrado para formar Bi(NO₃)₃ e também com o H₂SO₄ concentrado para formar Bi₂(SO₄)₃.

É um metal com baixa condutividade térmica, sendo maior apenas que o mercúrio. Também apresenta grande resistência elétrica e é reconhecido como um dos materiais mais diagmagnéticos existentes (é repelido por campos magnéticos). O bismuto é uma das poucas substâncias, além da água, que se expandem ao se solidificar. O aumento de volume é da ordem de 3,32%.

Para que serve o bismuto?

O fato do bismuto se expandir ao se solidificar coloca-o na composição de ligas de baixo ponto de fusão, que precisam se expandir para preencher moldes. Com outros metais, como estanho, cádmio e etc, o bismuto é empregado também na forma de ligas em dispositivos de segurança, tal qual detectores de chamas. Sua propriedade diamagnética o coloca na fabricação dos trens de elevação magnética (Maglevs), os quais podem passar dos 400 km/h.

O bismuto, por ter densidade semelhante, é utilizado como substituinte do chumbo, já que este é extremamente tóxico e sofre com diversas regulações ambientais. Um exemplo em que essa substituição ocorre é nos eventos de caça esportiva.

O bismuto não é um elemento perigoso para a saúde humana e, por isso, vem sendo explorado na indústria de cosméticos e de fármacos. O BiOCl (oxicloreto de bismuto) é empregado como pigmento para dar um brilho prateado em alguns produtos de cuidado pessoal. O salicilato de bismuto monobásico, comercializado com o nome de Peptobismol, é um conhecido antiácido, a fim de tratar alguns desconfortos e infecções no trato intestinal e estômago, como azia, náusea e diarreia.

Onde o bismuto é encontrado?

Em média, há de 0,1-0,2 ppm de bismuto na crosta terrestre, uma quantidade próxima da prata. Os principais minérios de bismuto são a bismutinita (Bi2S3) e a bismita (Bi2O3).

O bismuto também pode ocorrer na sua forma elementar — na forma de cristais com camadas de óxido com larguras distintas e que refletem cores num tom furta-cor.

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Obtenção do bismuto

Como outros metais minoritários, o bismuto é obtido como subproduto do processo de obtenção de metais mais comuns, no caso, cobre e chumbo. Os principais produtores de bismuto são: China, Laos, Coréia do Sul, México, Cazaquistão e Japão.

Atualmente, os principais processos de produção são o Betts e o Kroll-Betterton. O primeiro é um método eletrolítico, que parte de uma barra de chumbo, a qual contém cobre, antimônio, arsênio, selênio, telúrio, prata, ouro e bismuto. Enquanto o chumbo é obtido no cátodo da célula eletrolítica, as impurezas (nas quais está o bismuto) são retidas na forma de uma lama bem escura, cujo teor de bismuto pode chegar a cerca de 20% em massa.

O processo Kroll-Betterton difere do anterior, pois remove seletivamente o bismuto de uma mistura de chumbo. Nesse caso, cálcio e magnésio são adicionados para a formação de CaMg₂Bi₂, bismuteto de cálcio dimagnésio. A partir daí, o bismuto pode ser recuperado pelo uso de cloro ou cloreto de chumbo, produzindo uma liga metálica de chumbo e bismuto, cujo teor de Bi é na faixa de 7% em massa.

O bismuto pode ser refinado com a utilização de cloro, podendo alcançar uma pureza de 99,99%.

Precauções com bismuto

Embora o bismuto ocupe uma posição de metal pesado na Tabela Periódica, próximo de elementos como antimônio e chumbo, o metal e seus compostos são inofensivos para nossa saúde. Para se ter noção, alguns compostos de bismuto são menos tóxicos que o sal de cozinha.

História do bismuto

O bismuto é conhecido há bastante tempo pela humanidade, como é o caso da sociedade inca, que, no século XVI, utilizava bismuto misturado ao estanho para a produção de bronze de bismuto.

Contudo, era constantemente confundido com chumbo e estanho. Até que, em 1753, o francês Claude François Geoffrey demonstrou que se tratava de um elemento distinto do chumbo e do estanho. Seu nome deriva da palavra alemã wismuth, que significa “massa branca”.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química