铋（Bismuth）是一种化学元素，它的化学符号是Bi，它的原子序数是83，是有银白色光泽的金属。

铋的化学性质与砷及锑类似。铋是最反磁性（又稱抗磁性）的金属，亦是除汞以外有最低热导率的金属。铋还拥有最高的霍尔系数 ，它具有较高的电阻 。当铋已極薄的层，在物体表面沉积是有半导体的性质，尽管铋是一个后过渡金属。可用于制备易熔合金及与锡融合防止锡疫。

鉍是一種脆性金屬，在自然界中，常以單質形式出現。鉍晶體的表面有時會呈現出不同顏色的色調，這是由於鉍晶體在空氣中氧化時形成的氧化層厚度不一，導致不同波長的光受到不同程度的反射，因此呈現出彩虹的顏色。

以前鉍被認爲是最重的穩定元素，然而在2003年時发现，铋唯一的天然同位素铋209可經α衰變變爲鉈-205。^[2]其半衰期為1.9*10¹⁹年左右，達到宇宙年龄的10億倍。所以，鉛被认为是質量最大的穩定元素。

與其他重金屬不同的是，铋的毒性與鉛或銻相比是相對的較低。铋不容易被身體吸收、不致癌、不損害DNA構造、可透過排尿帶出體外。基於這些原因，鉍經常被用於取代鉛的應用上（目前约铋产量的三分之一）。例如用於無鉛子彈，無鉛銲錫、藥物和化妝品上，特别是水杨酸铋，用来治疗腹泻。而铋的化合物的产量约占铋总产量的一半。

金属冶炼

工业上将冶炼铋主要是通过氧化铋的氧化还原反应，冶炼炉中的反应方程式主要为：

Bi₂O₃+3C→2Bi+3CO↑

Bi₂O₃+3CO→2Bi+3CO₂

其中，产生的一氧化碳还可能把杂质金属的氧化物还原：

PbO+CO→Pb+CO₂

这些杂质溶于金属铋中组成还原熔炼产物粗铋。如果铋矿中还含有铜，则通常加入黄铁矿来回收铜：

2Cu+FeS₂→Cu₂S+FeS

硫化铋矿可以加入铁屑来冶炼铋，主要的反应方程式是：

Bi₂S₃+3Fe→2Bi+3FeS

同样，有部分杂质熔入金属铋得到粗铋。

氧化铋和硫化铋的混合矿则可以通过混合熔炼法来冶炼金属铋，冶炼过程是根据氧化铋和硫化铋彼此之间的氧化还原反应：

Bi₂S₃+2Bi₂O₃→6Bi+3SO₂↑。

湿法冶炼铋常用氯化铁-盐酸法和铁粉置换法。氯化铁-盐酸法是将硫化铋矿溶解在三氯化铁和盐酸（HCl）的混合溶液中：

Bi₂S₃+6FeCl₃→2BiCl₃+6FeCl₂+3S

其中，FeCl₃还能溶解铋矿中的天然铋：

3FeCl₃+Bi→BiCl₃+3FeCl₂

矿中如果有氧化铋则直接被盐酸溶解：

Bi₂O₃+6HCl→2BiCl₃+3H₂O。

盐酸的另外一个作用是防止生成的BiCl₃水解成不溶性的BiOCl沉淀。铁粉置换法则是把生成的氯化铋中的铋置换出来：

3Fe+2BiCl₃→2Bi+3FeCl₂。

这时沉淀出来的铋为海绵状的。海绵铋如果直接在空气中加热会导致氧化，因此工业上熔融铋是在熔融的氢氧化钠中进行的，这样既可以防止铋的氧化，又可以让生成的液态铋下沉易于聚集，铋中的氧化物及杂质能被氢氧化钠溶解。^[3]

化学性质

铋的化学性质和砷、锑相似，常温下不与水及氧作用，因此，铋在空气中稳定。在加热至熔点时，铋表面逐渐生成灰黑色的氧化物。金属铋可以在一定条件下和卤素直接反应生成三卤化铋。高温下，金属铋能和很多非金属及金属生成三价铋的化合物，铋的还原电势为正值，即在电动序中位于氢后，所以铋不和非氧化性酸反应。铋能溶于热的浓硫酸中，也能顺利地和硝酸反应。与砷、锑不同，铋有生成含氧酸盐的明显趋势，如硫酸铋、硝酸铋、砷酸铋等。铋不和碱反应。

需要指出的是，铋与氧化剂作用时通常只生成3价铋而不是5价铋。+5氧化态的铋远不如砷(V)以及锑(V)稳定。这不仅仅是因为铋的第IV电离能及第V电离能之和(9.776mJ·mol^-1)，而且还因为6s²的一个电子激发到6d空轨道需要很大的能量，所以由低氧化态的铋生成Bi(V)的化合物是很艰难的。^[4]

此外，铋还能形成原子簇化合物。

铋唯一的天然同位素铋是铋209，在传统上也被视为最重的稳定同位素，但它长期以来一直怀疑是不稳定的。在2003年最终表明，当研究人员在法国的the Institut d'Astrophysique Spatiale in Orsay，测得铋209的半衰期为1.9×10¹⁹ 年s ，相当于十亿倍于现在宇宙年龄。由于其特别长的半衰期，为所有目前已知的医疗和工业应用，铋可以被视为稳定的非放射性。而对它的放射性是纯粹是学术兴趣，因为铋是少数几个元素，它的放射性首先在理论上被怀疑而不会在实验室中被发现。铋具有最长已知α衰变半衰期，虽然碲-128具有双重β衰变以上的半衰期 2.2×10²⁴ 年s .

具有短半衰期的几种同位素也已被发现，可以衰变为锕，镭和钍。铋213还被发现衰变成铀233。

在商业上，放射性同位素铋-213可以通过一个子直线粒子加速器轰击产生镭用制造辐射。在1997年，抗体结合物与铋213，其具有45分钟的半衰期和衰变与α粒子的排放，被用来治疗患者的白血病。这种同位素也已尝试了在癌症治疗中，例如，在靶向α治疗（TAT）程序。

参考资料