Bismuto

Storia del bismuto

Sebbene relativamente conosciuta da secoli nei principali centri minerari d'Europa e della Francia, questa insolita pietra bismuto con il suo corpo puro (autoctono) e i suoi composti principali è stata accuratamente identificata e descritta nel corso degli anni 1753 dal chimico Claude Geoffroy il Giovane separandolo dal piombo. Nel 1814 il chimico svedese Berzelius propose il simbolo chimico Bi. I fisici hanno sempre riconosciuto che il Bi fosse un elemento stabile, l'ultimo della classificazione. Sembra addirittura che le sue proprietà tossiche (quelle del cadmio e dei suoi composti) siano state da tempo paragonate a quelle dello stagno o del piombo. Per bismuto originale intendiamo un corpo chimico semplice con il 50% di contenuto metallico avente la formula Bi, che è una sostanza minerale classificata con gli altri componenti originali corrispondenti a questa sostanza. La sua composizione include regolarmente l'eventuale presenza di zolfo, nonché piombo-82, argento, ferro, arsenico, tellurio, antimonio-51, ecc.

È un minerale abbastanza raro e settile, che non può essere lavorato in condizioni ambientali. È fragile, ma anche molto denso, con un aspetto opaco e una lucentezza metallica lucida. Vene idrotermali e geotermiche caratterizzano questo minerale, nel quale troviamo:

• Solfuri misti a base di nichel e stagno-50
• Cobalto e un po' d'argento,
• Uranio
• Arsenico
• Vinule a base di topazio, stagno Sn o tungsteno W
• Pegmatiti granitiche di cassirite.

Si presenta molto spesso sotto forma di masse lamellari ed è una delle sostanze a base di arsenico.

La sua scoperta nell'Europa occidentale risale al XIII secolo nel massiccio dei Monti Metalliferi. Campioni prelevati dai minatori sassoni della regione di Monteneve furono infatti forniti agli alchimisti, che identificarono parzialmente questo minerale con entità vicine alla sostanza nativa dell'antimonio. Ciò spiega perché il nome tedesco Wismut o Wismuth sia stato preso dal nome arabo Bi ismid o bi » « ithmid. Secondo il famoso dizionario (romanzo) tedesco Duden, il termine “das Wismuth” si spiega con una strana leggenda che mette in luce un'etimologia misteriosa. Ciò insegna che il prato "die Wiese" o più precisamente "in der Wiesen", divenne un distretto minerario a Monteneve dove, fin dal XIV secolo e più particolarmente nel XVI secolo, esisteva una forte attività mineraria identificata con il nome generico “Muto”.

Per essere efficienti, le operazioni minerarie e la loro estrazione richiedono una certa organizzazione. Così, al fine di promuovere la metallurgia medievale nazionale, gli scienziati tedeschi o pan-tedeschi hanno moltiplicato le iniziative volte a germanizzare l’origine di questo massiccio semimetallo. Tuttavia, la proposta di wîkschepel – una parola (punto) che in tedesco significa “mezzo storpio, mutilato” per analogia con i cristalli scheletrici o reticolati del minerale – è purtroppo molto più comune in laboratorio che nel campo dell’estrazione mineraria. oggi il topotipo è il quartiere Schneeberg nei Monti Metalliferi. Nei suoi scritti iatrochimici (romanzo), lo scienziato e grande viaggiatore svizzero Theophrastus Bombastus von Hoenheim (1493 - 1541) - molto più famoso con il nome scientifico Paracelsus o Magnus Paracelsius - evoca "bisemutum" in riferimento ad una tradizione latinizzata, ma interpretata con una certa distanza. Da parte sua Georg Bauer – detto Agricola – presenta una descrizione molto precisa del procedimento di estrazione del minerale. Basandosi sulla data di pubblicazione del “De veteribus” e del “novis metallis” nel 1546, l'IMA (associazione internazionale di mineralogia) attesta la scoperta della produzione di questo semimetallo, nonché la sua esistenza allo stato naturale. Tuttavia, nel 1530, il latino medievale bisemutum degli alchimisti era già descritto nel “de re metallica” dell'autore precedente. Da questo momento ogni ipotesi comune di sfruttamento e di uso raffinato, che sarebbe associata alla sua scoperta, cessa di essere verificata prima dell'inizio del 1500. Potrebbe anche darsi che in Francia Jean Bodin abbia menzionato il bismuto nelle sue pubblicazioni post-mortali (romanzo) pubblicate nel 1597. Il lavoro dei ricercatori tedeschi Karl Scheele e Tobern Bergmann nel 1775 o del francese Claude Geoffroy il Giovane nel 1753 insegnò ai chimici del periodo dell'Illuminismo il metodo di estrazione o isolamento utilizzato per questo semimetallo puro. È un metallo bianco rossastro o bianco grigiastro, molto denso e brillante, flessibile, rigido e fragile, che appare nell'aspetto di cristalli approssimativamente romboedrici.

Réné Haüy è riuscito a determinare la struttura di base del romboedro acuto basandosi su un estratto di Bieberg.

Secondo i minatori, la pietra originale, denominata gediegener Wismuth o gewachsener Wismuth in tedesco, esisteva sotto diversi aspetti:

• I Wismuthwürfel: cubi scheletrici o reticolati.
• Il federwismuth dalla barba piumata o ramuloso.
• Il Dentritischer Wismut: dei dendriti.
• Il Taubenhalsiger Wismut: un aspetto iridescente nativo.
• Spiegelwismut o Zeitiger Wismuth: una lega naturale con una superficie riflettente che può essere utilizzata come lo stagno-50 del ghiaccio.
• Sandigeswismuth: granelli dispersi in granelli di sabbia o quarzo.
• Wismuthsanderz: una lega naturale di questo cristallo presente nelle rocce arenarie
• Wismuthblümen: un minerale fiorito o una polvere densa che viene spesso ossidata e difficile da recuperare.
• Wismuthblüthe: estremamente polveroso e che produce particelle ossidate molto fini o facili da ossidare.

Il nome Wismutherz era associato al minerale di bismuto ordinario, inclusa la bismutinite e i suoi derivati. Il Wismuthglanz rappresentava il minerale solforato. Il Vererderder Wismuth, Wismuthkalk, Wismuthmulm, Wismuthbeschlag rappresentavano ciascuno un aspetto terroso, ossidato come la calce, decomposto dal fango o dalla terra, da lavare o gettare via. Si trattava quindi di materiali irrimediabilmente ossidati, che dovevano essere lavati e separati sulle diverse scorie di raccolta dei rifiuti minerari che non potevano essere immediatamente eliminati con un carbone particolare e costoso. Per il vasaio stagno-50, il verbo "wismuthen" si riferisce alla saldatura del bismuto.

Origine e composizione del bismuto

La pietra di bismuto è un elemento chimico il cui numero atomico è 83 e il simbolo è Bi. È il 5° ed ultimo componente del gruppo pnictogeno (gruppo 15). La sua tossicità è inferiore a quella del piombo, che quest'ultimo sostituisce per determinati usi. Non è un oligoelemento, poiché non ha un ruolo fisiologico noto. La sua cinetica ecologica e organizzativa – la cui presenza è riconosciuta essere molto lieve negli organismi animali – rimane relativamente poco studiata (un punto che non è il caso di altri metalli pesanti correlati). Teoricamente è possibile collegarlo al fosforo P, all'antimonio Sb e all'arsenico As, del gruppo 15, ma anche al piombo Pb e allo stagno Sn del gruppo 14. Osserviamo invece nei successivi componenti del gruppo 15 (azoto N, fosforo P, arsenico As, antimonio Sb e bismuto) un fenomeno sempre più marcato di formazione di solfuri stabili al posto di ossidi: è ovvio che la pietra di bismuto è calcofila.

Nella sua forma più semplice, questo cristallo è un povero metallo bianco-argenteo con una brillante lucentezza rossastra — che è allo stesso tempo duro e fragile — e i cui vapori e sali si rivelano tossici. È strutturato atomicamente ed elettronicamente secondo la formula [Xe] (4f) 14 (5d) 10 (6 s) 2 (6p) 3. Se trascuriamo lo spin, la dotazione o sottrazione di elettroni aventi lo stesso stato quantico spiega la stati di ossidazione +3 e +5. Nei suoi composti, infatti, il primo grado è molto più frequente del secondo, perché contrastato dall'inerzia del doppietto, unita ad una notevole simmetria sferica. Pertanto, il raggio ionico dello ione Bi3+ è di circa 1,2 Å mentre quello dello ione Bi5+ è ridotto a 0,74 Å.

Nell'Europa occidentale, i minatori medievali alla ricerca di vene di minerali calcofili, rame, piombo, cobalto o argento conoscevano perfettamente questo semplice corpo e i suoi composti più comuni (oltre allo zolfo e all'ossigeno), anche se non lo sapevano descriverli nella loro pratica. In questi ambienti minerari, spesso confinati nel sottosuolo, questo semplice organismo era spesso presente allo stato nativo. La distinzione veniva fatta con l'antimonio naturale che sembrava essere stato spesso confuso con esso durante l'antichità, tanto che avrebbe portato il suo nome in la sua origine di ispirazione araba. Oggi, la sua riduzione nell'aria è un'area che gli specialisti minerari hanno padroneggiato. E da allora è stato utilizzato nella produzione di leghe. Sono conosciuti 35 isotopi di questo minerale la cui massa atomica varia da 184 a 218 u. Tuttavia, in natura è presente un solo isotopo (il bismuto-209), il che lo rende una sostanza mononucleare. Questo isotopo è stato a lungo considerato stabile, e quindi il più pesante tra tutti gli isotopi stabili, rendendolo l'ultimo anello della catena di decadimento del nettunio -237 (o plutonio -241). Infatti, nel 2003, presso l'Istituto di astrofisica spaziale d'Orsay, fu effettuata una dimostrazione da cui si dimostrò che questa sostanza era radioattiva e aveva un notevole tempo di dimezzamento di 19 × 1018 anni. Si tratta di più di un miliardo di volte l'età dell'universo.

La sua instabilità era stata tuttavia prevista teoricamente. Decade mediante una reazione α di energia 3,14 MeV che dà tallio 205 stabile. Questa scoperta è scientificamente rilevante perché conferma le ipotesi teoriche. Pertanto, il piombo-82 è la sostanza più pesante che ha almeno un isotopo stabile. La sua produzione semiindustriale iniziò nel 1860. Veniva prodotto a base di minerali solforati (principalmente bismutinite) e, in mancanza di ciò, con ossidi minerali associati. Al giorno d'oggi, ha cessato di essere oggetto di produzione specifica. Da più di un secolo, infatti, è un coprodotto della raffinazione del piombo-82 e, in misura minore, del rame, dell'argento, dello stagno-50, dell'oro e soprattutto del tungsteno. Durante gli anni ’90, tre paesi (Bolivia, Messico, Perù) erano i principali produttori di minerale, ma Canada e Giappone – e in misura minore, Francia, Germania e Spagna – erano attori industriali per la sua produzione (quasi 10.000 tonnellate/anno in tutto il mondo). . Negli anni '90, i primi paesi non disponevano tutti delle strutture necessarie per la lavorazione dei minerali, vale a dire l'arricchimento mediante flottazione, la tostatura dei solfuri, la carbonizzazione e la fusione ossidativa della pietra di bismuto.

Oltre alla fusione a zona termica, è possibile ottenere una versione metallica raffinata, pura per oltre il 99% in massa, mediante elettrolisi secca. Nel 2010, le miniere di Tasna in Bolivia e Shizhuyuan in Cina sarebbero gli unici siti di estrazione a produrre principalmente questo materiale. Nel 2010, la Cina era il maggiore produttore mondiale e la ripresa è avvenuta principalmente attraverso la flottazione dei minerali di wolframite, non attraverso la fusione.

La sua presenza nell'ambiente

Questo metallo raro (il 73esimo dei costituenti abbondanti nella crosta terrestre) si trova naturalmente solo in una parte molto piccola dell'ambiente. Poiché è scarsamente solubile, si presume che il suo movimento sia basso, sebbene alcune sue forme siano volatili. Per quanto riguarda il suo ciclo biogeochimico, è molto poco conosciuto. Non costituendo un materiale ricercato negli attuali studi ambientali su acqua, aria, suolo o prodotti alimentari, la sua mobilità nell'ambiente è ancora poco compresa.

In aria

La sua concentrazione è inferiore a 1 µ g/m3 nell'aria rurale. Ciò deriva principalmente dalle precipitazioni e dalle emissioni dei vulcani e (in misura molto minore) dall’erosione del suolo. Inoltre, negli ultimi decenni, le fonti antropiche (industria, combustione, ecc.) si sono moltiplicate.

Nel terreno

Si trova nella crosta terrestre ad una media di 0,048μg/g, e nei terreni non inquinati ad una media di 0,2μg/g (secondo Bowen, 1979). Un'altra fonte è quella dei fungicidi che lo contengono, che sono direttamente a contatto con le colture alimentari, e di alcuni fertilizzanti naturalmente arricchiti con esso (fertilizzanti sintetici o naturali). Va tuttavia precisato che, secondo Senesi & inoltre, questa fonte è rimasta trascurabile nel 1979 rispetto a quella della geochimica di fondo.

In acqua

La sua presenza è molto bassa) nell'acqua potabile, che tuttavia fornisce da 5 a 20 µg/giorno).

Nelle piante

Si trova solo a dosi molto basse nelle piante - spesso al limite di rilevamento (< 0,06 μg/g) - anche nelle piante che crescono su terreno contaminato. Questo contenuto nelle piante può tuttavia aumentare notevolmente in prossimità dei siti minerari. Secondo Li e Thornton, nel 1993 questo tasso era compreso tra 0,01 e 0,18 μg/g in particolare e dimostrava che era concentrato principalmente nelle foglie - e non nei frutti o nei semi - e che i coefficienti di velocità di trasferimento radicale erano molto bassi ( da 10-5 a 10-4). Molto spesso, i terreni hanno un contenuto così basso che raramente supera la soglia di fitotossicità (tra 1 e 100 ppm, secondo Senesi nel 1979).

Negli animali

La contaminazione degli animali terrestri e acquatici è a priori molto rara in natura, ma quella dell'ambiente è in notevole aumento e la pallina - una parte della quale contiene il 91 per cento di questo minerale - è una fonte molto giovane di inquinamento nelle zone umide in cui vengono utilizzate queste cartucce. Quando i produttori iniziarono a produrre queste cartucce, le informazioni sugli effetti della pietra di bismuto sugli animali e sugli ecosistemi erano molto scarse. Non si conosceva nemmeno il livello medio di questo minerale negli uccelli (il primo studio è stato effettuato nel 2004), così come il livello di tossicità delle sue leghe organiche. Nel frattempo è stato effettuato uno studio dal quale è emerso che le stesse cartucce dei proiettili erano già arricchite con questo minerale. Sulla base di campioni di fegato e muscolo di anatra contenenti proiettili, le concentrazioni medie del minerale nel fegato erano di 0,05 μg/g di peso della carne secca per l'alzavola e 0,09 μg/g per il germano reale. Questo minerale è un frequente inquinante del piombo-82, il che spiega la significativa correlazione tra le concentrazioni tissutali di questi due elementi nei muscoli.

I dati disponibili sembrano più complessi. Secondo Martin-Bouyer (1980), sembra che gli effetti tossici di questa pietra non possano essere dedotti dalla dose o dalla durata dell'esposizione – una situazione piuttosto insolita in tossicologia. Da diversi decenni questo minerale è stato sempre più utilizzato nel Nord America per produrre munizioni per la caccia alla selvaggina acquatica. Pertanto, la selvaggina ferita o uccisa durante una caccia con pallini minerali, o la selvaggina che ha ingerito direttamente (come fanno generalmente gli uccelli) pallini, vengono consumati dai predatori (in particolare esseri umani e altri consumatori di selvaggina). Succede anche che alcuni animali selvatici vengano feriti solo durante la caccia e continuino a vivere con proiettili o schegge nel corpo.

Nel 2000, cinque perle della pietra sono state introdotte da Pamphlet nella cavità peritoneale di topi adulti da ricerca. I ricercatori hanno concluso che nei topi questo minerale non era così insolubile come si credeva in precedenza. Al contrario, questi animali hanno mostrato un rapido aumento del suo livello nel citoplasma di diverse cellule vitali (sistema muscolo-scheletrico, cellule dendritiche del fegato, cellule tubulari dei reni e macrofagi polmonari). Tuttavia, le conseguenze non sono state valutate negli animali con una vita più lunga. Risultava quindi che la sostanza poteva facilmente attraversare la barriera ematoencefalica e che la contaminazione organica era molto diversa a seconda dell'individuo. In conclusione, è probabile che la selvaggina ferita da uno di questi proiettili venga contaminata a livelli talvolta pericolosi per l'animale nel giro di poche settimane.

Una tecnica di imaging più recente (autometallografia), eseguita su ratti da laboratorio contaminati sperimentalmente, suggerisce (dimostra) che questa sostanza può anche colpire il testicolo. Questi ultimi possono attaccare le cellule di Leydig e i macrofagi testicolari, sollevando così interrogativi sulla possibile reprotossicità. Ogni stagione di caccia comporta la dispersione nell'ambiente di milioni di cartucce da caccia. In uno studio del 2008, sembra che la pietra di bismuto rimanga sotto forma di pallini, contaminando il terreno (in particolare nella sua versione acida), ma non sembra intaccare la vegetazione locale, anche in un ambiente acido . Nel 2006 era ancora impossibile dimostrare che queste munizioni non costituissero un pericolo per l'ambiente e la salute.

Origini (nell'ambiente)

È ora possibile trovarlo retrospettivamente e determinare le sue evoluzioni precedenti (in picogrammi) da carote di ghiaccio polare o depositi di neve più recenti. La quantità di minerale nella sua versione elementare proveniente da fonti vulcaniche è stata quindi stimata in 1200-1700 t/anno, cifra considerevole rispetto alle 40 t/anno dell'erosione eolica continentale e della salinizzazione del mare secondo Candelone (1995). ). Gli esseri umani sono stati responsabili di un’ulteriore contaminazione ambientale di quasi 15 t/anno intorno al 1995 (vale a dire, più dell’apporto totale derivante dall’erosione e dai sali marini durante ciascun periodo di due anni). Tuttavia, non vi è dubbio che queste emissioni di origine antropica hanno continuato ad aumentare per diversi decenni, che le tecniche di riciclaggio di questo minerale non si sono sviluppate e che la dispersione di milioni di leghe e di pallini di acciaio (utilizzati come sostituti del piombo-82) contribuire ad accelerare questo inquinamento emergente.

A causa del costante aumento dell'uso del carbone e di altri combustibili fossili contenenti questo metallo, nonché dello sviluppo della produzione mineraria, si prevede che questo inquinamento ambientale accelererà ulteriormente. . Esistono inoltre sempre più numerose fonti antropiche, i cui livelli nell'aria, nel suolo, nell'acqua o in alcuni alimenti possono essere anormalmente elevati.

Questo inquinamento è causato principalmente da:

• Lo sviluppo della metallurgia.
• Lo sviluppo di alcune attività minerarie.
• Le affinità geochimiche spiegano perché si trova maggiormente attorno allo sfruttamento del piombo-82, dell'argento, dello stagno-50, ma anche del rame, da qui la sua distribuzione antropogenica negli ecosistemi naturali. Livelli più elevati sono stati riscontrati attorno ad alcune miniere – ad esempio, fino a 436 μg/g attorno a una miniera di rame coreana – così come nel consumo industriale di combustibili fossili. Nel 2001 è stato dimostrato che potrebbe essere concentrato fino a 5 μg/g in alcuni carboni e grafiti in cui si trovano anche tracce di mercurio e altri metalli indesiderati.
• Alcuni settori come la saldatura
• Maggiore utilizzo delle munizioni, in particolare per la caccia.
• Presenze geologiche e mineralogiche.

La concentrazione in massa di questa rara sostanza chimica è compresa tra 0,03 g/t e 0,2 g/t (è più concentrata nella crosta terrestre che nel mantello). Il contenuto di bismuto negli aerosol vulcanici o nei geyser è generalmente superiore a quello nel suolo a causa dell'elevata volatilità dei composti alogenati di questa sostanza e del fatto che circa un quinto della massa del minerale nelle aree vulcaniche attive passa attraverso l'aria. La sostanza 210Bi, sebbene sia superiore a 210Po e 210 Pb, risulta essere un ottimo indicatore radioattivo degli aerosol vulcanici.

Oltre all'arsenico o all'antimonio, la sostanza Bi è più calcofila. Come i suoi vicini selenio e tellurio, si combina facilmente con lo zolfo ed è spesso associato ad altri metalli calcofili (piombo-82, zinco, ecc.). Questa caratteristica giustifica il fatto che, da più di 100 anni, il piombo-82 produce la maggiore quantità di bismuto al mondo, lasciando solo circa un decimo della densità per il recupero degli scarti dei processi elettrochimici di raffinazione del rame mondiale. /p>

Aneddoticamente, un sottoprodotto del processo globale di raffinazione dello stagno è il sottoprodotto della raffinazione dello stagno derivante dalla scarificazione o dal trattamento con acido cloridrico in acqua calda della cassiterite. stagno -50.

Nella sua versione base, questo minerale è geologicamente condensato nelle vene idrotermali e nelle faglie idrotermali della crosta terrestre, in particolare durante la collisione dei continenti.

I principali minerali del bismuto sono i seguenti:

• Bismutinite Bi2S3

• Bismite Bi2O3α
• Bismutite o bismutite (BiO) 2CO3 e le sue varie varietà idrate come (BiO) 2CO3. 2 H2O, sfruttato per un breve periodo a Meymac nella Corrèze durante la Belle Époque.
• Tetradimite
• Eulitite o eulitina Bi4 (SiO4) 3
• Bismutoferrite o bismutoferrite FeIII2Bi (SiO4) 2(OH)
• Bismutotantalite Bi (Ta, Nb) O4,
• BiOCl contiene alcuni minerali, senza essere riconosciuti, bissmoclite.

Sotto forma di solfuri e, in misura minore, di ossidi e carbonati, questi minerali sono molto simili a quelli dello stagno-50 e del piombo-82. I solfuri di rame e di piombo, spesso molto simili, ma in tracce, li contengono sotto forma di solfoantimoniati e solfoarseniuri di rame. Si trova anche al di fuori delle vene idrotermali delle rocce di porfido aurifere dove è associato al rame e al molibdeno.

Virtù e proprietà delbismuto nella litoterapia

Le virtù e le proprietà delbismuto a livello mentale

Consideriamo il minerale una vera pietra per scolpire la mente.

• È una pietra che consente a una persona di spostarsi dal livello fisico a quello astrale.
• Questo minerale è considerato uno dei migliori diamagnetici allo stato puro, capace di neutralizzare praticamente un campo magnetico.
• Questo cristallo verrà utilizzato per nutrire i chakra superiori come il chakra coronale e ti permetterà di realizzare tutti i tipi di meditazioni.
• È un eccellente stimolante.
• Ti permette di superare le sfide della vita che ti destabilizzano e soprattutto di sistemarti e analizzare meglio la nostra percezione del mondo.

In effetti, questa pietra dovrebbe essere la prima cosa ad entrare e l'ultima cosa ad uscire quando si cambia alloggio.

Le virtù e le proprietà delbismuto a livello fisico

Il bismuto presenta diverse virtù interessanti a livello fisico.

• Promuovendo una migliore organizzazione del pensiero, ha il dono di stimolare la creatività.
• La combinazione delle sue proprietà antinfettive, analgesiche e antinfiammatorie è particolarmente indicata per le malattie infettive con reazione al calore ed effetti dolorosi.
• Ha anche qualità immunostimolanti. Queste permettono all'organismo di difendersi meglio dagli attacchi di agenti esterni aggressivi.
• Le sue proprietà vengono spesso utilizzate per le infezioni, in particolare quelle causate da virus.
• Anche il mal di gola è una delle sue indicazioni preferite, ma anche attacchi dolorosi alla laringe.
• Per il suo ruolo nel rafforzare le difese immunitarie del nostro organismo, è consigliato anche in caso di disturbi ricorrenti.

• Aiuta ad alleviare il bruciore di stomaco, l'indigestione e altri disturbi gastrici.