비스무트

요약 주기율표 15족의 6주기에 속하는 원소로 원소기호는 Bi, 원자량 208.98g/mol, 끓는점 1564℃, 녹는점 271.5℃, 밀도 9.78g/cm3이다. 무겁고, 깨지기 쉬운 결정질의 전이후 금속으로 분홍색 색조를 띠며 비소나 안티모니와 화학적 성질이 비슷하다.

주기율표(비스무트)

원소기호	Bi
원자번호	83
화학계열	전이후금속
원자량	208.98 g/mol
전자배열	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s2 5p6 4f14 5d10 6s2 6p3
상태	고체
밀도	9.78g/cm3 (실온)
녹는점	271.5℃
끓는점	1564℃
융해열	11.30 kJ/mol
기화열	151 kJ/mol
비열용량	25.52 J/mol·K(25℃)
산화상태	5, 3
전기음성도	2.02 (Pauling scale)

역사

창연(蒼鉛)이라고도 하며 상당히 오래전부터 그 존재가 알려졌으나, 납 안티모니·주석 등과 혼동되었다. 이들이 구별된 것은 16세기경의 일이다. 안료로서 산화비스무트가 화장용 분으로 사용되었고, 그 무렵에 이미 비스무트라고 하였다. 1753년 클로드 조프루아(Claude Geoffroy)가 납과 비스무트를 구분하였다. 쉽게 융해하는 금속이라는 뜻의 아랍어 'wiss majaht'에서 유래하였다고도 하고, 광석이 아름다운 광맥을 이루어 광부들이 사용하는 오래된 관용어인 'wiesmatte'에서 유래하였다고도 한다.

비스무트

비스무트는 휘창연(輝蒼鉛, bismuthinite; Bi₂S₃₎, 포창연(bismutite (BiO)₂CO₃)·창연자(bismite, Bi₂O₃)의 광물로 산출되며 원소 상태의 비스무스는 니켈, 코발트, 은 등의 황화물 광석에 포함된 금속성 결정으로 발견된다. 비스무트는 깨지기 쉬운 분홍색을 띤 은백색의 무른 금속으로 모든 금속들 중에 최상의 반자성을 띤다. 열 전도도는 수은을 제외한 어떠한 금속보다 작고, 큰 전기저항을 가진다. 녹은 다음 고체화시킬 때 3∼3.5% 팽창한다. 공기 속에서 가열하면 청백색의 불꽃을 내며 타서 노란색의 산화비스무트(Bi₂O₃)가 된다. 물과 반응하여 수소 기체를 방출하면서 산화비스무트를 생성한다. 조절된 조건 하에서 할로겐들과 반응하며 진한 황산 및 질산에 용해되어 Bi³⁺ 용액이 된다.

동위원소로 안정한 ²⁰⁹Bi(100%)가 존재하며 원자량 범위 199-208, 210-215의 인공동위원소가 존재한다.

제조법

천연적인 휘창연이나 창연자 등은 생산량이 적기 때문에 일반적으로 납,구리, 아연에 포함된 비스무트 성분을 제련 공정의 부산물로부터 생산된다. 비스무스를 제조하는 최종 단계는 산화물을 숯에 의한 환원 과정이다.  

비스무트의 용도

녹는점이 낮아 납·주석·카드뮴·인듐 등과 이융합금을 만들고 로제합금(Bi, Pb, Sn)·뉴턴합금(Bi, Pb, Sn)·우드메탈(Bi, Pb, Sn, Cd) 등 많은 것이 알려져 있다. 비스무트와 비스무트화합물은 의약품으로 사용된다. 예를 들어 탄산 비스무트는 설사, 장염, 위궤양, 피부질환을 치료할 때 쓰이고, 비스무트화합물은 화장품이나 다른 의약품의 원료로도 쓰인다. 베릴륨에 이어 열중성자 흡수단면이 작기 때문에 원자로의 냉각제로도 사용된다.