铋（Bismuth），元素符号为Bi，原子序数为83，原子量208.98。位于元素周期表第六周期VA族。晶体结构是菱方晶系，层状褶皱，像被挤压的蜂窝；解离完美，轻敲即可剥出闪闪发亮的“铋晶阶梯”。Bi-209 是天然唯一同位素，曾被认为稳定；2003年科学家测定其α衰变半衰期高达1.9×10¹⁹ 年，比宇宙年龄还长百万倍。
铋氧化前和氧化后的颜色变化
物理性质：
纯铋是银白色带淡粉光泽的金属，数分钟表面氧化，便披上金黄—紫红—孔雀绿的“彩虹外衣”（厚度仅300纳米），如同绅士换上晚礼服。
它的密度9.78g/cm³，比铅轻却比铜重；熔点271.5℃（低于锡焊料，放在滚油里即可熔化），沸点1564℃，是制作保险丝的绝佳材料。加热到91℃磁性消失。导电率仅为铜的1/6，导热率也差，除汞外，铋是热导率最低的金属，常温下仅为6.3W/(m·K)，仅为铜的1/160，是“金属界的绝缘体”。
液态铋凝固时体积膨胀 3.3%（水凝固膨胀9%），是少数“冻胀”金属之一。浇铸铋金属时能完美填充模具，古代活字印刷含铋12%防字模变形。
铋的抗磁性实验
铋具有抗磁性，可被磁铁排斥，被应用于磁悬浮列车的制造。
与锡、铅、镉、镓易成低熔点合金，熔点仅70℃，广泛用于自动灭火装置、电路保险丝。与镁、铝则“性格不合”，难成固溶体。
铋的电子排布
化学性质：
铋的化学性质相对稳定但独具特色。在常温下不与水及氧作用，在空气中加热生成灰黑色氧化物，继续升温可燃烧，发出淡蓝火焰。在热水中缓慢氧化，耐腐蚀性优于铅。
浓硫酸中溶解速度比金慢10倍。盐酸中需加热才溶。溶于王水生成亮黄色溶液。对NaOH、KOH无动于衷，是“酸碱两不亲”的佛系金属。
遇氯、溴、碘直接生成 BiX₃；与氟反应激烈，可制得五氟化铋BiF₅。与硫共热得Bi₂S₃，黑色半导体。
相比铅/镉/汞，铋毒性极低。
将锑和铋区分开的阿格里科拉
公元前3000年-15世纪，古埃及人已在红海沿岸采集辉铋矿作眼影；古希腊工匠把铋当“劣质铅”制作骰子底座。因颜色、熔点相近，铋与锡、锑混用长达 4000 年。中国商周，青铜器表面的"铋斑"装饰，实为铋与铜的合金镀层。
1556年，德国矿物学家阿格里科拉首次提出了锑和铋是两种独立金属，描述为"一种类似铅的金属"。
1737年，年赫罗特（Hellot）用火法分析钴矿时曾获得一小块样品，但不知何物。
1753 年，法国化学家若弗鲁瓦明确区分铋与铅。确认铋是一种化学元素，定名为bismuth。
1844年，首次工业化生产铋金属，科学家利用铋熔体膨胀特性制造精密铸件。
1936年，美国贝尔实验室发明铋锑合金半导体，开启铋在电子领域的应用。
2003年，法国奥赛实验室证实铋-209具有放射性，终结"最重稳定元素"的百年认知。
2018年，中国科学家开发出铋基拓扑绝缘体，在量子计算领域取得突破。
2024年，欧盟批准铋基催化剂用于汽车尾气处理，替代有毒的铂钯合金。
21世纪，成为铅替代品和绿色材料，无铅焊料革命使铋需求暴涨500%。
广东省乐昌市的自然铋矿石
（1）主要来源
铋在地壳中的平均含量为0.00002%（2×10⁻⁵%），比较稀有。主要来源如下：
伴生矿藏：80%产自铅铜矿冶炼副产品（每吨铅矿含铋0.1-1kg）。
独立矿床：辉铋矿（Bi₂S₃）中国湖南瑶岗仙矿纯度达65%。
电子垃圾：废旧焊料含铋48%，日本回收技术提取率99%。
（2）全球资源分布
全球已探明铋储量约32万吨，中国以24万吨占75%。
中国：全球最大生产国（湖南、广东、江西）。
秘鲁：全球第二大铋资源国。
墨西哥：重要伴生铋产地。
其他：玻利维亚、加拿大、日本等。
（3）提取工艺
火法冶炼：铋矿+铁→熔融分离，纯度可达99.99%。
电解精炼：生产超高纯铋（>99.999%）。
回收利用：从铅冶炼副产品中提取，电子废料回收。
铋基材料的生物医学应用
医学应用：
次水杨酸铋（Pepto-Bismol）：止泻、抗幽门螺杆菌，粉红色悬液是北美“旅行必备”。
枸橼酸铋钾：胃三联疗法核心，能在溃疡面形成蛋白-铋保护膜，治疗胃溃疡有效率达85%。2024年全球铋基胃药市场规模达42亿美元，年增长率6.3%。
硝酸铋：牙科止血糊剂；纳米氧化铋正研究用于抗菌骨水泥。
放射性铋-213：用于癌症靶向治疗。
低熔点合金：
伍德合金：熔点70℃，用于消防喷淋头，自动喷水器、锅炉的安全塞，一旦发生火灾时，一些水管的活塞会“自动”熔化，喷出水来。
无镉配方（Bi57-Sn30-In13）：熔点79℃，3D打印支撑材料可温水溶化；
保险丝材料:比铅更环保。
无铅焊料：Sn-Bi合金替代含铅焊料，全球减少铅污染12万吨/年。
钢中加入微量铋，可改善钢的加工性能，可锻铸铁加入微量铋，能使可锻铸铁具备类似不锈钢的性能。
Cu-Bi多元合金可以取代饮水管件上用的含铅铜合金，成本相差不大，可解决自来水铅污染问题。
CuSn3Zn8Bi2-7合金以铋代替铅可获得相同类似的复合材料，达到类似的铸造、机械和加工性能。
在铝、镁和青铜中加入铋，可改善机械加工性能和耐磨性能。
环保弹头：Bi与Sn复合，密度接近铅，却无毒；欧盟2026年起全面禁铅，铋弹丸需求看涨。
阻燃剂：
Bi2O3的效果比Sb2O3更好，而且安全无毒，燃烧时发生的烟气致死性极小，同时不影响阻燃制品的稳定性。
珠光眼影
催化剂：
钼铋催化剂：丙烯氨氧化制丙烯腈，年产能 700 万吨腈纶纤维。
乙二醇铋：PET聚合高效催化剂，副产物少、色泽好。
铋基催化剂在柴油车尾气处理中，可将氮氧化物（NOx）转化率提升至95%，且成本仅为铂钯合金的1/5。
电子工业：
铋系高温超导体，半导体热电材料（Bi₂Te₃）。
用高纯铋与碲、硒、锑等组合、拉晶的半导体元件，用于温差电偶，低温温差发电和温差制冷。用于装配空调器和电冰箱。用人工硫化铋可制造光电动设备中的光电阻，增大可见光谱区域的灵敏度。
含铋装饰品
其他：
彩虹色装饰品：利用氧化膜色彩效应。
量子计算：铋化锗（Bi₂Ge₃O₁₂）单光子探测器效率99%。
绿色能源：铋基钙钛矿太阳能电池效率突破22%（成本降50%）。
核工业：高纯铋(99.999%Bi)用于核工业堆中作载热体或冷却剂，用于防护原子裂变装置材料。
铋锭
生物毒性：
相对安全，比铅、汞等重金属毒性低。但可溶性铋盐（如硝酸铋）过量摄入损害肾脏，长期接触可能引起铋性脑病。
环境影响：
采矿污染，酸性矿山废水问题，铋在酸性土壤中溶解度增加10倍。
回收挑战，电子废料中的微量铋回收率低。
生态累积，虽不生物放大，但需关注长期效应。
愿未来，铋继续披着彩虹外衣，在医药、能源、电子、环保之间优雅穿梭，让这位83号“彩虹金属”持续在我们的生活中大放异彩。
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