Ćwiczenie 1.
SPEKTROFOTOMETRYCZNE

OZNACZANIE

BIZMUTU

(III)

METODĄ

JODKOWĄ

Bizmut (Bi, łac. bismutum) - pierwiastek chemiczny, metal bloku p układu okresowego.

Nazwa pochodzi od niemieckiego słowa Wismut. Posiada 35 izotopów z przedziału mas 190 -
215. Trwały jest tylko izotop 209, który stanowi niemal 100% składu izotopowego bizmutu.
Do niedawna sądzono, że ten pierwiastek nie rozpada się w ogóle. Dopiero w 2003 roku we
francuskim Institut d'Astrophysique Spatiale w Orsay stwierdzono, że półokres rozpadu tego
izotopu wynosi 1,9*10

19

lat. Ta śladowa radioaktywność ma jednak znaczenie naukowe, gdyż

potwierdziła wcześniejsze obliczenia teoretyczne wskazujące na niestabilność wszystkich
izotopów bizmutu. W naturalnym bizmucie występują też śladowe ilości radioizotopów,
np.

210

Bi (ok. 50 ppm składu izotopowego). Występuje w skorupie ziemskiej w ilości

0,048 ppm (2 razy więcej niż złoto) w postaci trzech rud: bizmutynu (Bi

2

S

3

), bizmutytu

((BiO)

2

CO

3

) i ochry bizmutowej, które stanowią zwykle zanieczyszczenie rud ołowiu

i miedzi. Rzadko występuje w postaci rodzimej (elementarnej). Bizmut jest znany od XV
wieku. Głównymi producentami są Chiny, Meksyk i Peru. Jest twardy i kruchy (daje się
rozbijać na drobne kawałki młotkiem), przewodzi prąd elektryczny nieco gorzej od rtęci.
Podczas krzepnięcia zwiększa swoja objętość. Nie rozpuszcza się w HCl w nieobecności
powietrza. Rozpuszcza się w HNO

3

i wrzącym, stężonym H

2

SO

4

oraz w wodzie królewskiej.

Znajduje zastosowanie jako:



dodatek do produkcji niektórych tworzyw sztucznych i farb



niektóre jego kompleksy karbonylkowe znalazły zastosowanie jako katalizatory metatezy
(oligomeryzacji) węglowodorów alkenowych



wypełnienie przy wykonywaniu zdjęć rentgenowskich (np. w postaci zawiesiny)



dodatek do leków przeciwzapalnych



włókno w bezpiecznikach elektrycznych



czasem ochra bizmutowa (Bi

2

O

3

) o barwie różowo-brązowej jest stosowana jako barwnik

w przemyśle kosmetycznym

Głównie jednak, bizmut jest stosowany jako składnik niskotopliwych stopów (np. stop
Wooda i Rossego). Obecnie robi karierę jako składnik stopów lutowniczych SnBi, gdyż
dyrektywy Unii Europejskiej zakazały stosowania ołowiu w stopach lutowniczych dla
elektroniki powszechnego użytku. Dlatego jego cena wzrosła od ok. 6$/kg w 2000r do
ok. 30$/kg w 2007r.

Bizmut oraz jego sole mogą być przyczyną uszkodzeń nerek, jednakże zwykle mają

one łagodny charakter. Duże dawki mogą być śmiertelne. W przemyśle bizmut jest uważany
za jeden z mniej toksycznych metali ciężkich. Do poważnego, a nawet śmiertelnego zatrucia
może dojść w wyniku wstrzyknięcia dużej dawki bezpośrednio do ciała (np. w formie leku) a
także kontaktu z oparzoną częścią ciała (głównie w postaci związków rozpuszczalnych
bizmutu). Stwierdzono, że bizmut może powodować objawy zapalenia dziąseł. Gdy wystąpi
taka dolegliwość, należy natychmiast przerwać stosowanie substancji zawierającej bizmut, w
przeciwnym wypadku mogą wystąpić poważne owrzodzenia jamy ustnej. Mogą pojawiać się
również inne objawy chorobowe, takie jak uczucie strachu, obecność albumin lub innych
substancji białkowych w moczu, biegunka czy reakcje skórne, a nawet poważne zapalenie
skóry.

W środowisku 0,2-3 molowego roztworu kwasu siarkowego bizmut tworzy z jonami

jodkowymi (wobec ich nadmiaru pomarańczowo-żółty kompleks BiI

4

) stanowiący podstawę

do jego spektrofotometrycznego oznaczenia. Do stężenia 3% KI w roztworze zabarwienie
rośnie, natomiast przy dalszym wzroście stężenia jodku potasu zabarwienia pozostaje
niezmienne. Wydzielaniu się wolnego jodu, w wyniku utleniania jodku tlenem powietrza lub
przez substancje utleniające obecne w roztworze badanym, zapobiega dodatek środków
redukujących. Stosuje się w tym celu kwas askorbinowy, tiomocznik, siarczyny,
podfosforyny lub mieszaniny wymienionych odczynników. Jodkowy kompleks bizmutu
wykazuje wyższe maksimum absorpcji przy 337 nm i niższe w widzialnej części widma przy
465 nm.

Oznaczaniu bizmutu metodą jodkową przeszkadza antymon, jednak przy 1,5%

stężeniu KI, antymon nie daje już zabarwienia, a zabarwienie pochodzące od bizmutu jest
przy tym obniżonym w stosunku do optymalnego stężeniu jodku, słabsze o ok. 10%. Poza
antymonem barwne kompleksy jodkowe tworzą również: platyna(IV), pallad(IV) i cyna(IV),
a srebro, tal, miedź i ołów wytrącają się w postaci trudno rozpuszczalnych jodków. Chlorki
i fluorki osłabiają zabarwienie jodkowego kompleksu bizmutu.

Wykonanie oznaczenia

Odczynniki, roztwory, aparatura
1. Jodek potasowy, 1% roztwór.
2. Roztwór podstawowy bizmutu o stężeniu 1 mg Bi/ml.

Rozpuścić 2,3210g azotanu bizmutu Bi(NO

3

)

2

∙5H

2

O w 100 ml HNO

3

(1+3) i rozcieńczyć

wodą do 1 l. Roztwory robocze otrzymuje się przez odpowiednie rozcieńczenie roztworu
podstawowego 0,01 molowym roztworem kwasu azotowego.

3. Kwas askorbinowy, 2% roztwór.
4. Kwas siarkowy, (1+1) roztwór.
5. Kwas azotowy, (1+3) roztwór.
6. Kwas azotowy, 0,01 M roztwór.
7. Spektrofotometr.

Przygotowanie roztworów wzorcowych
Do 5 kolb miarowych o pojemności 50 ml przenieść kolejno: 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 i 0,7 ml
roztworu podstawowego o stężeniu 1 mg Bi/ml. Następnie dodać do każdej kolby 5 ml
roztworu kwasu siarkowego (1+1), 2 ml 2% roztworu kwasu askorbinowego i 10 ml
1% roztworu jodku potasowego. Dopełnić wodą dejonizowaną do kreski i wymieszać.
Po upływie 5 minut można mierzyć absorbancję.

Wykreślanie widma absorpcyjnego kompleksu BiI

4

-

Krzywą absorpcji jodkowego kompleksu bizmutu BiI

4

-

należy zmierzyć dla roztworu

bizmutu o największym stężeniu. Jako odnośnik stosuje się roztwór o identycznym składzie
jak roztwór badany nie zawierający bizmutu. Ze względu na niewielką absorbancję można
również w tym przypadku stosować wodę jako odnośnik.
Absorbancję roztworu bizmutu mierzymy dla różnych długości fali w zakresie 400-500 nm,
co 10 nm. Na podstawie zmierzonych wartości należy wykreślić wykres zależności
absorbancji od długości fali i wybrać długość fali do oznaczeń.

Wykreślanie krzywej wzorcowej
Ustawić długość fali na wyznaczoną wcześniej i zmierzyć absorbancję przygotowanych
roztworów wzorcowych bizmutu. Jako odnośnik stosować roztwór nie zawierający bizmutu.

Na podstawie zmierzonych absorbancji wykreślić wykresy: zależności absorbancji od stężenia
bizmutu oraz absorbancji od masy bizmutu.

Oznaczenie ilości bizmutu w próbce badanej
Do otrzymanego roztworu (próbki badanej) umieszczonego w kolbie miarowej o pojemności
50 ml dodać 5 ml kwasu siarkowego (1+1), 2 ml 2% roztworu kwasu askorbinowego i 10 ml
roztworu jodku potasowego. Dopełnić roztwór wodą do kreski i wymieszać. Po upływie
5 minut zmierzyć absorbancję w identycznych warunkach w jakich wykonywano krzywą
wzorcową.
Nanieść na wykres krzywej wzorcowej absorbancję badanej próbki A

x

i odczytać

odpowiadające jej stężenie bizmutu w roztworze c

x

. Znając stężenie c

x

i objętość roztworu

badanego V obliczyć ilość bizmutu w próbce:

m

Bi

= c

x

∙ V

Otrzymany wynik porównać z wynikiem stężenia bizmutu w próbce badanej odczytanym
z krzywej zależności absorbancji od masy bizmutu.