Le bismuth est un métal blanc, cristallin et cassant, légèrement teinté de rose. Il a de nombreuses utilisations, notamment dans les cosmétiques, les alliages, les extincteurs et les munitions. Il est probablement plus connu comme l’ingrédient principal des remèdes contre les maux d’estomac tels que le Pepto-Bismol.
Le bismuth, élément 83 du tableau périodique des éléments, est un métal post-transition, selon le Los Alamos National Laboratory. (Différentes versions du tableau périodique le représentent comme un métal de transition). Les métaux de transition – le plus grand groupe d’éléments, qui comprend le cuivre, le plomb, le fer, le zinc et l’or – sont très durs, avec des points de fusion et d’ébullition élevés. Les métaux post-transition partagent certaines caractéristiques des métaux de transition mais sont plus mous et moins conducteurs. En fait, la conductivité électrique et thermique du bismuth est exceptionnellement faible pour un métal. Il a également un point de fusion particulièrement bas, ce qui lui permet de former des alliages pouvant être utilisés pour les moules, les détecteurs d’incendie et les extincteurs.
Jusqu’à récemment, le bismuth était considéré comme l’élément le plus lourd ayant encore un noyau stable. Cependant, en 2003, des chercheurs de l’Institut d’astrophysique spatiale d’Orsay, en France, ont découvert que le bismuth se désintègre effectivement en thallium, mais que sa demi-vie est extrêmement longue : environ 20 milliards de milliards d’années (C’est 20 suivi de 18 zéros). En d’autres termes, si 100 grammes de bismuth-209 (l’isotope naturel) avaient été présents au début de l’univers il y a plus de 14 milliards d’années, environ 99,9999999 grammes seraient encore là aujourd’hui, selon Chemicool. (Le plomb est maintenant l’élément stable le plus lourd, selon le magazine Science.)
Les faits
- Numéro atomique (nombre de protons dans le noyau) : 83
- Symbole atomique (sur le tableau périodique des éléments) : Bi
- Poids atomique (masse moyenne de l’atome) : 208,98040
- Densité : 9,79 grammes par centimètre cube (5,6 onces par pouce cube)
- Phase à température ambiante : solide
- Point de fusion : 520.53 degrés Fahrenheit (271,4 degrés Celsius)
- Point d’ébullition : 1 564 F (2 847 C)
- Nombre d’isotopes naturels (atomes du même élément avec un nombre différent de neutrons) : 1
- Isotope le plus courant : Bi-209
Découverte du bismuth
Bien que le bismuth ait été connu dès 1400, il était fréquemment confondu avec le plomb car il s’agissait pareillement d’un métal lourd au point de fusion bas, selon la Royal Society of Chemistry. Le chimiste français Claude Geoffroy le Jeune a été le premier à prouver que le bismuth était distinct du plomb en 1753.
Le mot « bismuth » est une version latinisée d’un mot vieil allemand, « weissmuth » ou « substance blanche », peut-être nommé d’après l’oxyde blanc de l’élément, selon Chemicool.
Sources de bismuth
Le bismuth naturel se trouve en petites quantités dans toute la croûte terrestre, à la fois comme métal pur et combiné à d’autres éléments dans divers composés. La plus grande source de bismuth se trouve dans le minéral bismuthinite, ou sulfure de bismuth (Bi2S3), selon John Emsley dans son livre « Nature’s Building Blocks : An A-Z Guide to the Elements » (Oxford University Press, 1999). Le bismuth est généralement obtenu comme sous-produit du raffinage des minerais de plomb, de cuivre, d’étain, d’argent et d’or que l’on trouve en Bolivie, au Pérou, au Japon, au Mexique et au Canada.
Propriétés du bismuth
Par rapport aux autres métaux, le bismuth est le plus diamagnétique, c’est-à-dire qu’il résiste à être magnétisé et est repoussé par un champ magnétique, selon Chemicool. Il présente également une faible conductivité électrique et la plus grande résistance électrique lorsqu’il est placé dans un champ magnétique, un trait appelé effet Hall.
Il a une très faible conductivité thermique – plus faible que tout autre métal à l’exception du mercure, selon Chemicool. Il a également un point de fusion relativement bas, surtout lorsqu’il est allié à l’étain et au plomb. Le bismuth brûle avec une flamme bleue et des nuages d’oxyde jaune lorsqu’il est chauffé à l’air, selon Robert E. Krebs dans son livre « The History and Use of Our Earth’s Chemical Elements : Un guide de référence » (Greenwood Publishing Group, 2006).
Lorsque le bismuth liquide gèle, il se dilate plutôt que de se contracter car il forme une structure cristalline similaire à celle de l’eau. Quatre autres éléments se dilatent lorsqu’ils gèlent : le silicium, le gallium, l’antimoine et le germanium, selon Chemicool. Les cristaux de bismuth sont faciles à fabriquer à la maison. Il existe plusieurs guides pratiques en ligne, dont celui-ci sur ScienceAlert et celui-ci sur ThoughCo.
Le bismuth dans votre armoire à pharmacie
Le subsalicylate de bismuth (C7H5BiO4), vendu sous les noms de marque Pepto-Bismol et Kaopectate, est un remède bien connu pour les maux d’estomac et la diarrhée. Il agit en diminuant le flux de fluides et d’électrolytes dans l’intestin, réduit l’inflammation dans l’intestin et peut tuer les organismes qui peuvent causer la diarrhée, selon la Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis.
De nombreux cosmétiques, notamment les rouges à lèvres, les fards à paupières et les vernis à ongles, contiennent de l’oxychlorure de bismuth (BiOCl), une poudre nacrée qui fait briller les produits, selon Emsley.
Utilisations industrielles et militaires du bismuth
Selon Los Alamos :
- Les composés de bismuth sont utilisés comme catalyseurs dans le processus de fabrication de la fibre synthétique et du caoutchouc.
- Lorsque le bismuth est combiné avec d’autres métaux tels que le plomb, l’étain, le fer et le cadmium, il forme des alliages à faible point de fusion qui peuvent être utilisés dans les détecteurs d’incendie et les extincteurs.
- Les alliages de bismuth sont également utilisés pour faire des moulages pointus d’objets sujets à des dommages par des températures élevées parce que le métal liquide se dilate de 3.32 pour cent lorsqu’il devient solide.
- Le bismanol, un alliage de bismuth et de manganèse, est un aimant permanent à force coercitive élevée (une mesure de l’aimantation) développé dans les années 1950 par le laboratoire d’ordonnance de la marine américaine à White Oak, Md. Il était utilisé dans les petits moteurs.
- Le bismuth métallique est utilisé en remplacement du plomb dans les plombs et les balles.
- Le bismuth peut également être utilisé dans les réacteurs nucléaires et pour fabriquer des éléments transuraniens par un processus appelé fusion froide.