Bismuth

Le bismuth est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole Bi et de numéro atomique 83.


Catégories :

Élément chimique - Produit chimique - Matériau - Métal pauvre - Métal - Pnictogène - Écotoxicologie

Définitions :

  • Bismuth Lat. Bisemutum, Atomic Number : 083 (source : dr-belair)
Bismuth
PlombBismuthPolonium
Sb
  Structure cristalline rhomboédrique

83
Bi
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Bi
Uup
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Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Bismuth, Bi, 83
Série chimique métal pauvre
Groupe, Période, Bloc 15, 6, p
Masse volumique 9, 79 g·cm-3 (20 °C) [1]
Dureté 2, 5 (Mohs) [2]
Couleur Argenté-irisé
N° CAS 7440-69-9 [3]
N° EINECS 231-177-4
Propriétés atomiques
Masse atomique 208, 98040 ± 0, 00001 u
Rayon atomique (calc) 160 pm (143 pm)
Rayon de covalence 1, 48 ± 0, 04 Å [4]
Rayon de Van der Waals 152 pm
Configuration électronique [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 18, 32, 18, 5
État (s) d'oxydation 3, 5
Oxyde acide
Structure cristalline Rhomboédrique
Propriétés physiques
État ordinaire Solide
Point de fusion 271, 4 °C [1]
Point d'ébullition 1 564 °C [1]
Énergie de fusion 51 816 J·kg-1 [2]
Énergie de vaporisation 151 kJ·mol-1 (1 atm, 1 564 °C) [1]
Volume molaire 21, 31×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 1, 013×10-4 kPa (400 °C)

1, 013×10-1 kPa (600 °C)
1, 013×102 kPa (880 °C)

1, 013×105 kPa (1 420 °C) [2]
Vitesse du son 1 790 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 2, 02
Chaleur massique 122 J·kg-1·K-1 (20 °C) [2]
Conductivité électrique 0, 867×106 S·m-1
Conductivité thermique 7, 87 W·m-1·K-1
Énergies d'ionisation
1re : 7, 2855 eV [5] 2e : 16, 703 eV [5]
3e : 25, 56 eV [5] 4e : 45, 3 eV [5]
5e : 56, 0 eV [5] 6e : 88, 3 eV [5]
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
207Bi syn, 31, 55 a β+ ε 2, 399 207Pb
208Bi syn, 368 000 a ε 2, 880 208Pb
209Bi 100 % 19 ± 2×1018 a α 3, 14 205Tl
Précautions
SIMDUT[6]
Produit non contrôlé
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le bismuth est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole Bi et de numéro atomique 83.

Longtemps confondu avec le plomb ou l'étain[7], il a été identifié en 1753 par Claude Geoffroy le Jeune qui l'a scindé du plomb.

C'est un métal dont l'ensemble des sels et les vapeurs sont toxiques, peu présent dans l'environnement (moins de 1 µg/m3 dans l'air rural, à peu près 1 mg/kg dans les sols, l'eau de boisson en apportant 5 à 20 µg/jour). Il est connu présent en particulièrement faible proportion dans les organismes animaux, mais sa cinétique dans l'environnement et les organismes a été peu étudiée au contraire de celle d'autres métaux lourds. On ne lui connaît pas d'utilité comme oligo-élément.

C'est un sous-produit de l'extraction du plomb, du cuivre, de l'étain, de l'argent et de l'or. Les ressources en minerai exploitable en semblent limitées.

Son nom viendrait de l'allemand «Weisse Masse» (masse blanche).

Caractéristiques

Cristal de bismuth.

Radioactivité

Le seul isotope naturel du bismuth, le bismuth 209, a longtemps été reconnu comme le plus lourd de l'ensemble des isotopes stables. En réalité il a été montré en 2003[8] qu'il était radioactif avec une demi-vie énorme, de 19x1018 années, soit plus d'un milliard de fois l'âge de l'univers.

Sa nature instable avait été prévue théoriquement. Il se désintègre par transition α d'énergie 3, 14 MeV pour donner du thallium 205, stable.

Du fait de sa particulièrement grande demi-vie, il doit toujours être reconnu comme stable dans toutes ses applications. Mais sur le plan académique, cette découverte est importante étant donné qu'elle valide des prévisions théoriques. L'élément le plus lourd possédant au moins un isotope stable est par conséquent le plomb.

Toxicité pour l'homme

Son mode d'action physiopathologique a été peu étudié et n'est pas encore compris, mais en 1860, plus de 100 ans avant son interdiction presque totale en France (en 1974), Antoine Béchamp (contemporain de Pasteur, professeur à Montpellier), dans sa thèse de médecine («Préparation et les caractères du sous-nitrate de bismuth») en collaboration avec C. Saintpierre, mettait déjà en garde quant à la toxicité des sels de bismuth.

Des sels de bismuth dont le salicylate de bismuth ont été testés parentéralement aux humains contre la syphilis, avec des effets secondaires graves liés à sa toxicité (gingivostomatite avec «ligne de bismuth» - taches noires sur les gencives, haleine fétide, salivation), dégâts sur le foie, le rein, et en particulier effet neurotoxiques affectant la totalité du système nerveux central. À la différence des autres métaux lourds, ses effets toxiques semblent disparaître après quelques mois, mais ses effets sur l'embryon ou le fœtus ne semblent pas avoir été étudiés, pas plus que ses impacts sur les ouvriers qui y ont été exposés.

Ses vapeurs sont toxiques.

Les chélateurs, La D-pénicillamine et son dérivé N-acétyl sont des antidotes qui se sont montrés efficaces sur la souris intoxiquée par du citrate de bismuth par voie intrapéritonéale[9].

Le bismuth ingéré n'est presque pas retrouvé dans le plasma (normalement inférieure à 1 ron 10), ce qui montre qu'il est partiellement absorbé par le tube digestif.

En dépit de mises en garde datant de plus d'un siècle, le bismuth était avant 1974 utilisé à posologie élevée, sans période d'interruption et sans aucune limitation de durée. Des précautions d'emploi édictées dès avant 1910 demandaient qu'à cause de sa toxicité, le bismuth soit prescrit en cures discontinues, mais laboratoires et médecins ont encouragé son usage thérapeutique qui en 10 ans (de 1964 à 1974) avait doublé atteignant 800 t/an en France.

Les progrès de l'épidémiologie ont permis en France dès 1974 d'attribuer de manière certaine à l'ingestion de bismuth médicamenteux des encéphalopathies survenant le plus souvent en 2 phases : une phase prodromique (troubles non spécifiques de type asthénie, insomnie, céphalées perte de mémoire) précédant une phase aiguë (avec des troubles neurologiques graves rappelant les symptômes induits par d'autres métaux lourds tels que le plomb ou le mercure ; dysarthrie, ataxie, troubles de la marche, myoclonies, tremblements, désorientation, agitation, troubles de la mémoire, état confusionnel, hallucinations, convulsions.

Heureusement, l'interruption de la prise de Bismuth était suivie d'un progrès clinique en quelques jour, avec cependant une persistance durant quelques mois d'asthénie, de problèmes de mémoire, de sommeil et/ou de céphalées.

Après à peu près un millier de cas repérés, en France, et d'autres en Australie, le Ministère de la Santé a finalement interdit le bismuth à haute dose dans les médicaments. [réf.  nécessaire] Il reste utilisé avec succès dans les affections de la sphère ORL à particulièrement faibles doses (oligothérapie) et par exemple, dans certains pays, sous forme de «sous-citrate de bismuth-colloïdal» (citrate (DENOL*) et complexe citrate de bismuth-ranitidine). Ces produits sont seulement autorisés contre l'ulcère gastroduodénal où le bismuth semble assez toxique pour tuer la bactérie Helicobacter pylori, laquelle induit le plus souvent ce type d'ulcère et est particulièrement résistante. Les doses de bismuth dans ce médicament sont cependant énormément plus faibles que celles qui étaient prescrites avant 1974 et chaque phase de traitement ne peut actuellement excéder un mois maximum avec, entre deux traitements, un arrêt minimal de deux mois.

Utilisations

Il a aussi été utilisé pour ignifuger des papiers ou polymères, et comme catalyseur, par exemple pour la vulcanisation du caoutchouc.

Notes et références

  1. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)  
  2. (en) Mark J. CHAGNON, Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology 4th ed.  : Bismuth and Bismuth Alloys, vol.  4, John Wiley & Sons.  
  3. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  4. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, «Covalent radii revisited», dans Dalton Transactions, 2008, p.  2832 - 2838 lien DOI ] 
  5. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, 2009, 89e éd. , p.  10-203 
  6. «Bismuth» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  7. Bismuth, propriétés chimiques, effets sur la santé et l'environnement
  8. (en) Pierre de Marcillac, Noël Coron, Gérard Dambier, Jacques Leblanc et Jean-Pierre Moalic, «Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth», dans Nature, vol.  422, avril 2003, p.  876–878 lien DOI ] .
  9. CAT. INIST
  10. lotion capillaire au bismuth

Cristaux de bismuth

Voir aussi

Lien externe


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1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
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  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


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