ビスマス化合物
少なくとも1つのビスマス原子を含む化合物
酸化ビスマス(III)粉末

ビスマスは主に三価の化合物を形成し、少数の五価の化合物も形成する。その化学的性質の多くはヒ素やアンチモンと類似しているが、毒性ははるかに低い。[1]

酸化物と硫化物

高温になると、気化したビスマス金属と酸素が結合して黄色の三酸化物Biが生成する。
2お
3[ 2] [3] 710℃以上の温度では、この（溶融）酸化物は既知の酸化物すべて、さらには白金さえも腐食します。[4]塩基性条件下では、2種類のオキシアニオンを形成します：直鎖状、鎖状ポリマーBiO−
2; および立方晶BiO3−3
​李では
3バイオ
3、陰イオンは八量体Biを形成する
8お24−24
​;ナで
3バイオ
3、テトラマー。[5]

暗赤色の酸化ビスマス(V)、Bi
2お
5は不安定で、Oを解放する
2加熱するとガスを発生する。[6] NaBiO 3という化合物は強力な酸化剤である。[7]

硫化ビスマス、Bi
2S
3ビスマス鉱石中に天然に存在するが[8] 、溶融ビスマスと硫黄から合成することもできる。[9]

ハロゲン化物

酸化状態+3では、ビスマスはすべてのハロゲンと塩を形成する：BiF
3、BiCl
3、臭化ビヒ素
3、およびBiI
3BiF以外はすべて水中で加水分解する
3[ 5] 塩化ビスマス(III)はエーテル溶液中で塩化水素と反応して酸HBiClを生成する。
4. [10]

酸化数+5の化合物はあまり見られません。そのような化合物の一つに、強力な酸化剤でありフッ素化剤でもあるBiFがあります。
5強力なフッ化物受容体でもあり、XeF+
3四フッ化キセノンからの陽イオン：[10]

ビフ
5+ゼフ
4→ゼフ+
3ビフ−
6

低酸化状態のハロゲン化ビスマスは、特異なクラスター構造をとる。当初塩化ビスマス(I)（BiCl）と考えられていたものは、実際にはBiの格子である。5+
9陽イオンとBiCl2−5
​とBi
2塩素2−8
​陰イオン。[5] [11] Bi5+
9陽イオンは歪んだ三角柱状の分子構造を持ち、 Biにも存在する。
10HF
3塩素
18これは、塩化ハフニウム(IV)と塩化ビスマスの混合物をビスマス元素で還元することによって製造され、構造は[Bi+
] [ビ5+
9] [HfCl2−6
​]
3[ 5] : 50 ビスマスの多原子カチオンとしては、Bi2+
8、 Biで発見
8（塩化アルミニウム
4）
2. [11]

真のモノヨウ化物であるBiIは、Biの鎖を含んでいます。
4私
4単位。BiIは加熱すると三ヨウ化物BiIに分解する。
3、および元素ビスマス。[5]

ビスマスは少なくとも2つの「モノ臭化物」を形成する：1つは「BiCl」と同構造[要出典]であり、もう1つはBiと同構造である。
4私
4. [5]

水性種とビスマス陽イオン

水溶液中では、Bi3歳以上
イオンは溶媒和されてアクアイオンBi(H
2O)3+
8強酸性条件下では[12]、 pH > 0では多核種が存在し、その中で最も重要なのは八面体錯体であると考えられている[ Bi
6お
4（おお）
4]6歳以上
。[13]

オキシ塩化ビスマス（BiOCl）の構造（鉱物ビスモクライト）。ビスマス原子は灰色、酸素原子は赤色、塩素原子は緑色で示されている。

ビスマスオキシ塩化物（BiOCl）とビスマスオキシ硝酸塩（BiONO 3）は、ビスマス化合物水溶液中に一般的に含まれるビスマス(III)陽イオン（BiO +）の単純な陰イオン塩として化学量論的に現れます。しかし、BiOClの場合、塩結晶はBi、O、Cl原子が交互に配列した板状構造を形成します。各酸素原子は、隣接する平面において4つのビスマス原子と配位します。[14]

ビスマスおよびビスマス化物

より軽い窒素、リン、ヒ素とは異なり、アンチモンと同様に、ビスマスは安定な水素化物を形成しません。ビスマス水素化物、ビスマスチン（BiH
3ビスマス（ビスマス化物、ビスマス化物ともいう）は、室温で自発的に分解する吸熱性化合物である。-60℃以下でのみ安定である。[5] ビスマス化物は、ビスマスと他の金属との間の金属間化合物である。[15]

2014年、研究者らはビスマス化ナトリウムがバルク3次元ディラック電子を許容することを発見した。これはトポロジカル ディラック半金属であり、グラフェンと同様の電子移動度と速度を持つ3次元対応物である。ビスマス化ナトリウム（Na
3Bi）はパッケージングなしでデバイスに使用するには不安定すぎるが、半導体やスピントロニクスの用途では平面グラフェンに比べて明らかに効率と製造上の利点がある可能性がある。[16] [17]

アプリケーション

着色

黄色の顔料であるバナジン酸ビスマス
  • 次硝酸ビスマスは、釉薬や塗料顔料の虹色成分です。
  • 塩化ビスマスは顔料や化粧品として利用される。[14]
  • バナジン酸ビスマスは、一部の油絵具、アクリル絵具、水彩絵具メーカーで使用されている不透明な黄色の顔料です。主に、緑がかった黄色（レモン色）からオレンジがかった黄色の範囲にある、より毒性の高い硫化カドミウムイエローの代替品として使用されています。耐紫外線性、不透明度、着色力、そして他の顔料と混合した場合の不活性性において、カドミウム顔料と実質的に同等の性能を示します。画材メーカーで最も一般的に使用されているのはレモン色です。
バナデート顔料は、ほぼ同じ理由で、従来の亜鉛、鉛、ストロンチウムクロム酸顔料の代替としても使用されています。緑色の顔料と硫酸バリウム（透明性を高めるため）を配合することで、緑がかったクロム酸バリウムの代替にもなります。クロム酸鉛とは異なり、大気中の硫化水素によって黒ずむことがなく、非常に鮮やかな色をしています。特に、硫酸鉛の濃度が 高いレモンでは、その違いが顕著です。
バナデート塗料は、コストが高いため限定的に車両にも使用されています。[18] [19]

電気・電子工学

化学触媒

他の

参照

参考文献

  1. ^ Levason, W.; Reid, G. (2003). 「s, p, f金属の配位化学」.包括的配位化学 II . アムステルダム: Elsevier Pergamon. doi :10.1016/B0-08-043748-6/02023-5. ISBN 0-08-043748-6。
  2. ^ Wiberg、768ページ。
  3. ^ グリーンウッド、553ページ。
  4. ^ クルーガー、185ページ
  5. ^ abcdefg Godfrey, SM; McAuliffe, CA; Mackie, AG; Pritchard, RG (1998). Nicholas C. Norman (ed.). Chemistry of arsenic, antimony, and bismuth . Springer. pp.  67– 84. ISBN 978-0-7514-0389-3。
  6. ^ スコット、トーマス；イーグルソン、メアリー（1994）『簡潔な化学百科事典』ウォルター・デ・グリュイター、p.136、ISBN 978-3-11-011451-5。
  7. ^ グリーンウッド、578ページ。
  8. ^ 化学研究入門。Forgotten Books。363ページ。ISBN 978-1-4400-5235-4。
  9. ^ グリーンウッド、559–561ページ。
  10. ^ 鈴木、8ページ。
  11. ^ ab Gillespie, RJ; Passmore, J. (1975). Emeléus, HJ; Sharp AG (編).無機化学と放射化学の進歩. Academic Press. pp. 77–78. ISBN 978-0-12-023617-6。
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  13. ^ Näslund, Jan; Persson, Ingmar; Sandström, Magnus (2000). 「ビスマス(III)イオンの水、ジメチルスルホキシド、N,N'-ジメチルプロピレン尿素、およびN,N-ジメチルチオホルムアミドによる溶媒和。EXAFS、大角X線散乱、および結晶構造研究」無機化学39 (18): 4012– 4021. doi :10.1021/ic000022m. PMID  11198855.
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  18. ^ Tücks, Andreas; Beck, Horst P. (2007). 「バナジン酸ビスマス顔料のフォトクロミック効果：フォトクロミック機構の調査」.染料と顔料. 72 (2): 163. doi :10.1016/j.dyepig.2005.08.027.
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