ビスマス（元素Bi・原子番号83）とは｜性質・同位体・放射性・用途
ビスマス（Bi・原子番号83）の性質、同位体、放射性と安全性、産業・医療での用途を図解と事例でわかりやすく解説。
ビスマスは、化学元素の一つです。周期表では83番元素で、記号はBi。原子質量は209（代表的な天然同位体）で、わずかな放射性物質の性質を示します。しかしその放射能は極めて小さく、通常は「ほぼ安定（非放射性）」な元素として扱われます。天然には主に一つの同位体しか存在せず、化学的・工業的には安定な金属として利用されています。周期表では15族に属し、窒素、リン、ヒ素、アンチモンと同族です。
主な性質
- 外観：銀白色でややピンクがかった光沢を持つ金属。固体になると収縮せず、わずかに膨張する性質があり、鋳造品の精密さに有利です。
- 物理的性質：脆い金属で、延性や展性は小さい。密度は高く、融点は比較的低め（約271.5℃）です。熱電材料や低融点合金に用いられます。
- 電子配置・酸化状態：電子配置は[ Xe ]4f14 5d10 6s2 6p3。典型的な酸化数は+3（Bi3+）が最も安定で、+5（Bi5+）も見られますが、いわゆる「不活性電子対効果」により+3が優勢です。
- 磁性・電気特性：強い反磁性を示します。いくつかのビスマス化合物（例：Bi2Te3、Bi2Se3）は熱電材料やトポロジカル絶縁体として注目されています。
同位体と放射性
- 天然にほぼ単一存在する同位体はビスマス-209（209Bi）です。かつては安定同位体と考えられていましたが、実験により非常に長い半減期でアルファ崩壊することが確認されました（半減期は非常に長く、実用上は安定と見なされます）。
- 人工的に合成される同位体は多く、半減期が短いものがほとんどで、医療や研究用に使われることがあります。例としてはα線を出すビスマス-213（213Bi）があり、標的放射線療法（ターゲット・アルファ療法）の研究・臨床応用で注目されています。
化学的性質と化合物
- 酸化：表面が空気中で酸化して酸化物の薄膜（Bi2O3など）を作ります。
- 典型的な化合物：酸化物（Bi2O3）、硫化物（Bi2S3）、ハロゲン化物（BiCl3など）、有機ビスマス化合物などがあり、触媒や顔料、医薬品の前駆体として用いられます。
- Bi3+が最も一般的で、水溶液中では加水分解を起こして未溶解の塩や酸化物を作ることがあります。
分布と採鉱・製錬
- 天然の元素としての単体（ネイティブビスマス）は稀で、鉱石中では鉛、銅、スズ、タングステンなどと共存することが多いです。
- 工業的には他の金属の精錬過程の副産物として回収されることが多く、専鉱は少ないです。
用途
- 医薬品：ビスマス化合物は胃腸薬（例：ビスマスサリチル酸塩、一般名でペプトビスマル類）や胃潰瘍・ピロリ菌除菌療法の一部として用いられます。
- 合金：低融点の合金（例：はんだ用や安全装置用の融点合金）に使われます。鉛の代替として安全性や環境面から注目されています。
- 熱電材料・電子材料：Bi2Te3などの化合物は熱電発電や冷却素子に使われます。近年はトポロジカル絶縁体として物性研究で重要です。
- 顔料・化粧品：硝酸ビスマスや酸化ビスマスを基にした顔料（ビスマス酸塩類、ビスマス酸化鉱物に由来する光沢のある顔料）が化粧品や塗料に用いられることがあります。
- その他：触媒、ガラス添加剤、放射線源の一部（医療用同位体）など多岐にわたります。
歴史と名称
ビスマスは古くから知られていた金属で、その名称はドイツ語の「Wismut（白い塊を意味する語に由来）」に由来します。18世紀に独立した元素として認識され、その後化学的・工業的利用が広まりました。
安全性・環境影響
- 一般に鉛やカドミウムに比べて毒性は低いとされていますが、ビスマス化合物の一部は皮膚刺激や腎毒性を示すことがあるため、取扱いには注意が必要です。
- 放射能は天然同位体ではほとんど無視できるレベルですが、人工同位体を扱う際は放射線防護が必要です。
- 環境中での蓄積性は比較的小さいと考えられますが、大量排出は避けるべきです。
まとめ
ビスマスは周期表で83番の重金属で、化学的には主に+3価を取る金属元素です。天然ではほぼ単一の同位体（209Bi）が存在し、実用上は安定と見なされます。低融点合金、医薬品、熱電材料、顔料など多様な用途を持ち、鉛の代替としての役割や物性研究での重要性も高まっています。取扱い時は化合物ごとの毒性や人工同位体の放射線に注意してください。
ビスマス
プロパティ
物性値
ビスマスは、ピンク色を帯びた銀色の金属である。このピンク色は、酸化物によるコーティングのためである。ビスマスは後期遷移金属である。最も強い反磁性金属の一つ。鉛とほぼ同じ重さ。融点は271.5℃と非常に低く、遷移後の金属としては普通である。かなり脆い。表面に光沢のある結晶を作ることができる。液体であるため、固体であるよりも重い。このような化学物質としては、他に水がある。電気や熱をあまり通しません。
化学的性質
ビスマスはアンチモンとやや類似している。ビスマスは、空気中にいると酸化ビスマス(III)の薄い皮膜を作る。これが結晶に色をつける。酸化皮膜以上は酸化しない。粉末にすると鮮やかな青い炎で燃え、黄色の酸化ビスマス(III)ヒュームを作る。ビスマスは、溶かすと硫黄と同様に反応する。ビスマスは硝酸と反応して硝酸ビスマス（III）に、濃硫酸と反応して硫酸ビスマス（III）および二酸化硫黄になる。また、ハロゲン類と反応してハロゲン化ビスマス(III)を作る。フッ素とは、フッ素を希釈しない限りフッ化ビスマス(V)を作るが、フッ素を希釈しない限りフッ化ビスマス(V)を作る。
化合物
ビスマスは、主に2つの酸化状態で化合物を形成する。+3がより一般的である。+3 の化合物は弱い酸化剤であり、通常淡黄色である。+5の化合物は強い酸化剤である。ビスマス酸塩は、最も一般的な+5化合物である。フッ化ビスマスも＋5化合物である。酸化ビスマスは不安定な赤色固体である。硫化ビスマスはビスマスの一般的な鉱石である。ビスマスの水素化物であるビスマスは非常に不安定で、非常に低温でないと作れない。ビスマスは、オキシ塩化ビスマスのような多くのオキシ化合物を作る。これらの化合物は、ハロゲン化ビスマスが水に溶けることで作られる。
トリオキシド
ビスマスを除き、+3化合物は弱い酸化剤である。通常、淡黄色である。
- ビスマス、不安定ガス
- 臭化ビスマス(III)、淡黄色固体
- 塩化ビスマス(III)、淡黄色固体
- フッ化ビスマス(III)、灰白色固体
- ヨウ化ビスマス(III)、暗灰色固体
- 酸化ビスマス(III)、淡黄色固体
- オキシ塩化ビスマス(III)、白色固体
- 硫化ビスマス(III) 褐色固体
ペントキシド
ビスマス（V）酸化物（＋5化合物）は、非常に強い酸化剤である。化学式はBi2 O5 。緋色の赤色固体である。容易に酸化ビスマス(III)と酸素に分解する。酸化ビスマスを水酸化ナトリウムのような高温の濃縮アルカリ中で電気分解することによって作られる。
- フッ化ビスマス(V)、無色固体
- 酸化ビスマス(V) 不安定な赤色固体
- ビスマス酸、イオン
- ビスマス酸ナトリウム、淡褐色固体、水に不溶性
· _oxide.jpg)
酸化ビスマス(III)
· 
硫化ビスマス(III)
· 
硝酸ビスマス(III)
· 
塩化ビスマス(III)
· 
ビスマス酸ナトリウム
ビスマスの結晶は、外側に酸化ビスマス(III)の薄い層があり、それが非常にカラフルな色をしていることがあります。
歴史
ビスマスは古来より知られていた。錫や鉛と混同されていたようだが。ビスマスを発見したとされる人物はいない。1500年代に入り、人々はビスマスが錫や鉛とは異なるものであることに気付き始めた。
発生状況
· 
ビスマイト
· 
鉱物としてのビスマス
· 
ビスムスチナイト
ビスマスは、地球上ではあまり一般的ではありません。金の約2倍しかない。酸化ビスマス鉱物のビスマイトと硫化ビスマス鉱物のビスマイトが一般的な鉱石である。ビスマスは金属としても発見されることがある。
準備
ビスマスとその鉱物は、採掘するにはあまりに希少である。二次採掘」で手に入れる。通常、ビスマスは金属鉛の中に含まれている。電気分解によって鉛の金属を精製すると、ビスマスが容器の底にスラッジとして残る。銅はスラッジから、ビスマスは炉で還元され、不純物が濾過されることで精製される。
ビスマスは中国が最も多く生産している。ペルー、メキシコ、日本もビスマスを生産している。
ビスマスはリサイクルもできる。ビスマスは弾丸やハンダ、胃薬などに使われていて、あちこちに散らばってしまい、簡単に再入手できないため、多くの場所でこれが困難になっています。
用途
エレメントとして
ビスマスは、融点が非常に低い合金に使われる。中にはお湯で溶けるものもある。また、鉛を含まないはんだにも含まれています。他の金属と合金を作り、より可鍛性にすることができます。また、鉛の代わりに弾丸にも使われています。鉛の弾丸は、鳥が食べて鉛中毒になるため、非合法化されているところもあります。また、配管用の合金にも使われています。釣りの錘（おもり）にも使われる。
化合物として
ビスマスは、ペプトビスモールのようないくつかの薬に使用されています。この薬には、サブサリチル酸ビスマスが含まれています。また、体内消臭剤、眼感染症や消化性潰瘍の治療にも使用されます。
オキシ塩化ビスマスは、化粧品に使用されている。テルル化ビスマスは、電子温度計に使用されている。また、別の化合物は超伝導体に使用され、高温で超伝導体となる。顔料として使われたり、花火でパチパチ音を出すのに使われたりする。原子炉の核燃料に使われる。
安全性
ビスマスは、他の重金属に比べて毒性が非常に低い。そのため、多くのものにおいて鉛に代わって使用されています。他の重金属のように体内で蓄積されることはない。しかし、非常に多くのビスマスを摂取すると、腎臓や肝臓を侵す可能性があります。その酸化物は水に溶けないので、環境には安全であると考えられている。
| · v · t · e | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
質問と回答
Q:ビスマスの記号は何ですか?
A:ビスマスの記号はBiです。
Q:ビスマスの原子質量は?
A:ビスマスの原子質量は209です。
Q:ビスマスは放射性物質ですか?
A:ビスマスはわずかな放射性を持ちますが、その放射能はごくわずかで、一般的には非放射性物質として捉えられています。
Q:科学者はビスマスの放射能をどのように予測したのですか?
A:科学者は、金属を分析することによって、ビスマスの放射能を予測しました。
Q:自然界に存在するビスマスの同位体は複数あるのですか?
A:はい、自然界に存在するビスマスの同位体は1つだけで、ほとんど放射性物質ではありません。
Q:ビスマスは周期律表の何族に属しますか?
A:ビスマスは、周期律表の第15族に属します。
Q:ビスマスは周期律表のどこに載っていますか?
A:ビスマスは周期表の83番元素で見つけることができます。
百科事典を検索する