Висмут элемент. Свойства висмута

Выполнила студентка V курса 1 группы фармацевтического факультета Болюбаш Ирина

Одесский национальный медицинский университет

г. Одесса – 2011

Висмут (лат. Bismuthum) – химический элемент V группы периодической системы Менделеева с атомным номером 83. Висмут это хрупкий, легкоплавкий металл серебристо-белого цвета с розовым оттенком. Он устойчив к действию кислорода и воды и растворим в концентрированной серной кислоте. При комнатной температуре висмут легко раскалывается по плоскостям спайности, в фарфоровой ступке растирается в порошок. Он обладает диамагнитностью, плохой теплопроводностью, низкой температурой плавления (271, 4 оС), высокой температурой кипения (1560 °С) и способностью расширяться в объеме при затвердевании. При нагревании выше 1000° С сгорает голубоватым пламенем с образованием оксида Bi2O3. Он характеризуется преобладанием металлических свойств над неметаллическими и может рассматриваться как металл. Стержень из металлического висмута диаметром в 2 мм разрывается при нагрузке всего в 14 килограммов. При температуре 120-150 °С висмут становится ковким, горячим прессованием (при 240-250 °С) из него можно изготовить проволоку диаметром до 0, 1 мм, а также пластинки толщиной 0, 2-0, 3 мм. Расплавленный висмут разрывает после застывания стеклянную трубку, в которую был влит. В периодической системе висмут - последний стабильный (не радиоактивный) элемент. Но по некоторым данным, 209Bi слабо радиоактивен, его период полураспада столь велик (около 2 * 1018 лет), что этот нуклид можно считать стабильным. Это примерно в полмиллиарда раз больше возраста нашей планеты...

Происхождение названия

Висмут известен со средневековья (впервые упомянут в письменных источниках в 1450 году как Wismutton или Bisemutum). Первые сведения о висмуте появились в начале XVI в. в трудах минералога и металлурга Георга Бауэра (Агриколы). Однако до XVIII века его считали разновидностью свинца, олова или сурьмы. Лишь в 1753 француз Клод высказал мнение, что это отдельный элемент. Эту точку зрения подтвердил в 1793 г. Потт описавший свойства висмута и установивший самостоятельность элемента висмута. Окончательно как элемент он был открыт в 1799 г. шведским химиком Т. Бергманом.

О происхождении самого слова «висмут» ведется немало споров, существует множество версий. Одни ученые (тот же Липпман) считают, что в основе его лежат немецкие корни «wis» и «mat» (искаженно weisse masse и weisse materia) - белый металл (точнее, белая масса, белая материя). Другие уверены, что название произошло от немецких слов «wiese» (луг) и «muten» (разрабатывать рудник), поскольку этот металл еще в древние времена добывали в лугах Саксонии, близ Мейсена. Третьи утверждают, что висмутовыми рудами был богат округ Визен в Германии - ему, мол, и обязан металл названием. Есть ещё мнение что слово «висмут» - не что иное, как арабское «би исмид», то есть «похожий на сурьму». Трудно отдать предпочтение какой-нибудь из этих версий, по этой причине до сих пор ученые до конца не определились с происхождением названия восемьдесят третьего элемента.

Нынешний символ элемента номер восемьдесят три - Bi - впервые введен в химическую номенклатуру в 1819 году выдающимся шведским химиком Йенсом Яковом Берцелиусом.

Известный металлург и минералог средневековья Георг Агрикола в своей книге "О месторождениях и рудниках в старое и новое время", написанной в 1546 году, возвел висмут в ранг одного из основных металлов великолепной семерки" - золоту, серебру, меди, железу, свинцу, олову и ртути. Однако окончательно "права гражданства" висмут обрел лишь в XVIII веке. Этому металлу, пожалуй, как ни одному другому химическому элементу, повезло с названиями: по подсчетам некоторых ученых, в литературе XV-XVIII веков можно встретить более 20 "псевдонимов" висмута и среди них такие выразительные, как демогоргон, глаура, нимфа, стекловатое (хрупкое) олово, серое олово. В начале XIX века висмут в России называли иногда визмутом и бисмутом.

Нахождение в природе

Висмут - малораспространенный элемент. Его кларк (содержание в земной коре по массе) составляет 2х10-5% и по этому показателю он близок к серебру. Висмут встречается в природе в виде многочисленных минералов в основном гидротермального происхождения, главные из которых: висмутин, висмут самородный, бисмит, тетрадимит и пр. Эти минералы рассеяны и встречаются как примеси в свинцово-цинковых, медных, молибденово-кобальтовых и олово-вольфрамовых рудах (поэтому и добывается висмут как побочный продукт переработки полиметаллических руд). Содержание висмута в земной коре 2×10−5 % по массе, в морской воде - 2×10−5 мг/л (71-е место среди всех элементов).

Месторождения: Известны месторождения висмута в Германии, Монголии, Боливии, Австралии, Перу и других странах.

Мировая добыча, потребление и стоимость висмута

Висмут - достаточно редкий металл, и его мировая добыча/потребление едва превышает 6000 тонн в год (от 5800 до 6400 тонн в год).

Стоимость: Цены на висмут чистотой 99 % в 2011 году составили в среднем 23-28 долл/кг.

Биологическая роль висмута

Биологическая роль висмута изучена слабо, ученые предполагают, что этот элемент индуцирует синтез низкомолекулярных белков, принимает участие в процессах оссификации, образует внутриклеточные включения в эпителии почечных канальцев. Современный уровень знаний не позволяет определенно говорить о какой-либо физиологической роли висмута в организме человека. Существуют лишь предположения, к которым относится и то, что висмут, возможно, обладает генотоксичными и мутагенными свойствами.

Пути поступления соединений висмута в организм

Поступление восемьдесят третьего элемента в организм с водой или пищей незначительно. Дело в том, что всасывание висмута, поступившего в желудочно-кишечный тракт, крайне мало и составляет около 5 %. Гораздо более вероятным представляется поступление висмута в организм с лекарственными препаратами при приеме их внутрь или через кожу (при наружном применении). Суммарно в организм человека с пищей, а также с воздухом, пылью, сигаретным дымом и водой, поступает висмута в количестве 5-20 мкг/сутки.

Токсичность соединений висмута

После всасывания висмут обнаруживается в крови в виде соединений с белками, а также проникает в эритроциты. Между органами и тканями висмут распределяется относительно равномерно. Некоторое накопление висмута может наблюдаться в печени, почках (до 1 мкг/г), селезенке и костях. Обнаруживается висмут и в головном мозге.

Токсическая и летальная дозы этого элемента для человека не определены. Опасным считается хроническое поступление висмута в количествах 1-1, 5 грамма в день. Этот металл относится к категории тяжелых, но он является умеренно токсичным элементом. Ряд источников даже называет висмут «самым безобидным» из всех тяжелых металлов. Будучи очень близок по своим свойствам к свинцу, висмут намного менее ядовит. В связи с этим экологи ратуют за постепенную замену свинца в промышленных и производственных процессах на висмут.

Хотя висмут и относится к группе умеренно токсичных элементов, это не означает, что он совершенно безопасен. Например, растворимые соли висмута ядовиты и по характеру своего воздействия (хоть и в меньшей степени) аналогичны солям ртути. Используемые в медицине соли висмута фактически нерастворимы в воде, применяются в виде коллоидных растворов и не имеют высокой токсичности. Однако при длительном или интенсивном приеме содержащих висмут препаратов возможно возникновение осложнений.

Профессиональные отравления или кожные заболевания при работе с висмутом почти не отмечаются, канцерогенность этого металла также не установлена. Обычно даже громадные дозы висмута, принятые перорально не вызывают отравления, что объясняется трудностью всасывания соединений висмута. Однако иногда, по точно не установленным причинам, наблюдается отравление и при приеме препаратов висмута перорально. Ученые предполагают, что связано это с избытком молочной кислоты, которая переводит висмут в растворимое соединение и способствует его всасыванию.

Отравление соединениями висмута

Висмут - малораспространенный элемент. Естественными источниками поступления висмута в природные воды являются процессы выщелачивания висмутсодержащих минералов. Источником поступления в природные воды могут быть также сточные воды фармацевтических и парфюмерных производств, некоторых предприятий стекольной промышленности.

Ядовитость висмута при введении в кровь высока - около 1 мг на кг живого веса - и колеблется в зависимости от быстроты введения и состояния организма. Введение висмута под кожу вызывает также отравление, но медленнее, и дозы для токсического эффекта гораздо выше, особенно при применении нерастворимых соединений, лишь постепенно рассасывающихся. Отравление висмутом может быть острым и хроническим. Первое наблюдается как при применении висмута на большие свежие раневые поверхности, а также, при введении в кровь растворимых соединений висмута, не осаждающих белка и потому не вызывающих эмболии. Однако хроническое отравление висмутом может привести к изменению белкового, углеводного и липидного обменов, снижению содержания гемоглобина в крови и другим нарушениям.

За транспортировку висмута к различным органам в организме ответственны лейкоциты. Захваченный лейкоцитами и разнесенный током крови и лимфы по всему организму висмут скопляется в селезенке, центральной нервной системе и органах выделения (почки, печень, кишечник, слюнные железы). Следы этого элемента были обнаружены в поте, слезах и грудном молоке. Висмут, прошедший через желудочно-кишечный тракт, выделяется в виде сульфида висмута, окрашивая кал в темный цвет. Резорбированный висмут выделяется с мочой. Процесс выделения очень длительный.

Установлено, что при отравлении солями висмута поражаются почки, центральная нервная система, печень, кожа и слизистые оболочки. В результате накопления висмута в почках, возможно, их поражение. При выделении висмута из организма потовыми железами может быть зуд кожи и появление дерматозов. У человека, после приема токсической дозы, симптомы отравления появляются спустя несколько дней: вначале обнаруживается пигментация во рту, причем на деснах появляется черная кайма («висмутовая кайма»), вызываемая отложением сернистого висмута. Затем развивается стоматит, иногда язвенный, могущий распространиться на гортань и пищевод. Как следствие появляется тошнота, рвота, гастралгия, метеоризм, диарея, альбуминурия. Далее наступает упадок питания, исхудание и кахексия. Длительный прием препаратов висмута в больших дозах может вызвать симптомы «висмутовой» энцефалопатии (особенно у больных с нарушением функции почек).

Препараты висмута относятся к фармакотерапевтической группе гастропротекторов и выпускаются преимущественно в форме таблеток и капсул в кишечнорастворимой оболочке. Проявляют выраженную активность в отношении заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Препараты висмута, применяемые при гастрите и ЯБЖ (язвенной болезни желудка) проявляют сразу несколько выраженных эффектов. Гастроэнтерология использует лекарства этой группы как гастроцитопротективные, противоязвенные и антибактериальные средства.

Антибактериальное свойство

Препараты, в составе которых имеется висмут и его соединения, назначаются для лечения язвенных заболеваний, вызванных активностью бактерии Хеликобактер Пилори. Висмут и его соединения способны приводить к деструкции белки бактерии. Так как хеликобактерия считается одной из главных причин образования язвы, лекарства этой группы проявляют выраженное антибактериальное и противоязвенное действие.

Исследование эффективности лекарств в отношении хеликобактерии показали, что при использовании висмутсодержащих средств в качестве монотерапии бактерия погибает в тридцати процентах всех случаев. При сочетании висмутсодержащих препаратов с антибиотиками бактерия исчезает более чем в девяноста процентах случаев.

Гастроцитопротективное свойство

В кислой среде висмут способен осаждаться в виде нерастворимых соединений. В результате образовываются пептидные комплексы, покрывающие изъязвленную поверхность. Такая защита оказывается более эффективной, чем покрывание язвы естественно выделяемой слизью.

Пептидный комплекс защищает язвенную поверхность от желудочного сока, пепсина, желчных кислот. В результате пептическая язва заживляется, восстанавливаются свойства регенерации, сохраняется естественный барьер желудочных оболочек.

Использование препаратов, содержащих висмут, значительно снижает частоту рецидивов язвы. В результате стимулируется синтез простагландинов, повышающих уровень выработки слизи. Улучшаются и качественные показатели выделяемой слизи. После употребления лекарств с висмутом отмечается образование пенистого налета на язвенной поверхности, который способен сохраняться в течение нескольких часов и защищать пораженную поверхность.

Показания к применению

Лекарства такого состава показаны при эрозивных и язвенных поражениях слизистых оболочек кишечника и желудка во время обострения. Эффективны в отношении язвенных патологий, вызванных хеликобактерией.

Назначаются для устранения воспалительных процессов в ЖКТ во время обострения, при симптомах диспепсического расстройства: диарее, метеоризме, вздутии, рвоте. Эффективны при расстройствах пищеварения, не связанных с органическими заболеваниями органов ЖКТ.

Перед назначением медикаментозного лечения необходима консультация гастроэнтеролога и диагностика состояния желудочно-кишечного тракта. Самостоятельное применение может привести к непредсказуемым последствиям и ухудшить течение заболеваний.

Противопоказания

Не назначаются пациентам, у которых в истории болезни присутствуют эпизоды непереносимости висмута и его препаратов. Запрещены при выраженных патологиях почек и мочевыделительной системы, во время беременности и грудного вскармливания.

Во время лечения препаратами висмута следует прекратить кормить ребенка грудью. Не установлено, какое влияние оказывают препараты висмута на плод беременной женщины и ее организм. Противопоказано сочетание нескольких лекарств, содержащих висмут. Не используется в лечении патологий ЖКТ у детей до четырех лет.

Нежелательные эффекты

Побочная симптоматика препаратов висмута связана с его способностью образовывать химические соединения черного цвета, в результате чего каловые массы окрашиваются в черный или темно-коричневый цвет. Такое явление без дополнительной симптоматики не является показанием к отмене препарата.

Возможны расстройства процесса пищеварения, аллергические реакции сопровождаются сыпью на кожных покровах, зудом. В случаях непереносимости развиваются анафилактические реакции.

При длительном высокодозированном лечении препараты висмута могут вызывать энцефалопатию обратимой формы. Это связано с накоплением металла в тканях центральной нервной системы.

Препарат имеет хорошую переносимость и после окончания курса приема обнаруженные побочные эффекты зачастую исчезают сами и не требуют симптоматического лечения. Если самочувствие ухудшается в процессе приема таблеток с висмутом, следует обратиться к врачу, назначившему препарат.

Инструкция по применению

Таблетки и суспензии принимают перорально. Обычно препараты висмута разрешены к применению детям от восьми лет в сниженных дозировках. Взрослым и детям от 12 лет гастроэнтерологом назначаются одинаковые дозировки. Кратность приема составляет от двух до четырех раз в день и определяется лечащим врачом.

Лекарства нужно запивать негазированной водой, целиком глотая. Нельзя запивать молоком или любыми напитками. Не принимать средства с висмутом еще в течение 8 недель после окончания курса.

Антибактериальная терапия подразумевает сочетание висмутсодержащих средств с антибиотиками. В этом случае могут дополнительно назначаться средства, восстанавливающие микрофлору кишечника. Их совместимость учитывается только врачом.

Передозировка

Отравление металлом возможно в случае десятикратного превышения рекомендуемых врачом дозировок. Симптомы интоксикации: расстройство работы желудка, сыпь на коже, воспаление слизистых оболочек рта, симптомы нарушения работы почек. Для устранения принимают энтеросорбенты, может быть эффективным гемодиализ.

Взаимодействие с другими препаратами

В течение получаса до и после употребления лекарств нельзя пить другие лекарства, жидкости, принимать пищу. Не сочетать висмутсодержащие средства между собой для предотвращения отравления. Снижают эффективность препаратов тетрациклинового ряда.

Особые указания

Нельзя принимать препарат дольше 8 недель. Может отмечаться потемнение языка или десен. Не рекомендуется сочетать с алкогольными напитками.

Продажа и хранение

Для покупки препаратов висмута не требуется рецепт от врача. Срок годности зависит от лекарственной формы и обычно составляет от двух до трех лет. Хранят в недоступных для детей местах при температуре до 25 оС.

Список лекарств и их цена

Список препаратов висмута, применяемых для лечения заболеваний пищеварительной системы:

• Улькавис ;
• Вис-Нол ;
• Гастро-Норм ;
• Де-Нол ;
• Псоринохель-Н ;
• Викалин ;
• Викаир .

Назначением лекарств, в которых содержится висмут, должен заниматься исключительно специалист гастроэнтерологии. Цена препаратов с висмутом от 56 до 955 рублей, в зависимости от выбранного средства. Самый дешевый – Викалин, самый дорогой – Де-Нол нидерландского производства.

Еще в старину соединения висмута широко применялись как краски, грим, косметические средства. Так, на Руси, например, представительницы слабого пола охотно пользовались различными белилами, в том числе и висмутовыми, которые иногда назывались также испанскими. Один англичанин, посетивший русское государство в середине XVI века, отмечал, что женщины «так намазывают свои лица, что почти на расстоянии выстрела можно видеть налепленные на лицах краски; всего лучше их сравнить с женами мельников, потому что они выглядят так, как будто около их лиц выколачивали мешки муки».

Другая древняя «профессия» висмута, точнее его соединений, - медицина. На этом благородном поприще он продолжает трудиться и в наши дни: многие лекарства, присыпки и мази, применяемые как антисептические и заживляющие средства при лечении кожных и желудочно-кишечных заболеваний, ожогов, ран, содержат в том или ином виде висмут. Не случайно фармацевтическая промышленность-один из основных потребителей этого металла.

В технике же висмут издавна известен своими легкоплавкими сплавами. Вот что написано в одной из книг, изданных более ста лет назад: «В сплавах висмут употребляется единственно потому, что он придает им легкоплавкость. Оттого этим металлом пользуются оловянщики и органщики, когда им надобно иметь особенно легкоплавкий препарат. Словолитчики также прибавляют немного висмута для облегчения расплавления металла, чем, конечно, не улучшают своего товара, потому что висмут делает все сплавы ломкими».

Сегодня «словолитчики», правда, уже не применяют висмут в качестве компонента типографского сплава, но в других областях различные сплавы висмута (и среди них уже знакомый вам сплав Вуда) находят немало работы. Пожарники, например, могут спать спокойно, если огнеопасные объекты оборудованы автоматическими огнетушителями с плавкими предохранителями из сплава висмута с другими металлами. Стоит температуре в помещении превысить определенный уровень, проволочка из этого сплава расплавляется, срабатывает реле и резкий звонок предупреждает о грозящей опасности.

Этот сплав обладает и высокими литейными свойствами, благодаря чему легко заполняет мельчайшие детали формы. Из него делают модели для отливки сложных деталей, он применяется для заливки металлографических шлифов, «принимает участие» в зубоврачебном протезировании.

Применение висмута в металлургии

Для некоторых сплавов висмута характерны уникальные магнитные свойства. Так, из его сплава с марганцем изготовляют сильные постоянные магниты. Сплав висмута с сурьмой, обнаруживающий в магнитном поле аномальный эффект магнитосопротивления, используется для производства быстродействующих усилителей и выключателей. Добавка висмута (всего 0,01%) к сплавам на основе алюминия и железа улучшает пластические свойства материала, упрощает его обработку. Такую же услугу оказывает висмут и нержавеющей стали. А олову он помогает излечиться от хронического заболевания, называемого «оловянной чумой»: при низких температурах этот металл рассыпается в порошок. Причина этого - переход одной разновидности олова в другую, с более свободным расположением атомов в кристаллической решетке (так называемое белое олово превращается в серое). Атомы же висмута, добавленные к олову, как бы цементируют его решетку, не давая ей разрушиться при перестройке, вы званной таким превращением.

Весьма перспективны соединения висмута с теллуром в качестве материала для термоэлектрогенераторов. Благоприятное сочетание теплопроводности, электропроводности и термоэлектродвижущей силы обусловливает высокий коэффициент полезного действия преобразования тепловой энергии в электрическую. Кстати, первая батарея термоэлементов, созданная примерно полтора столетия назад, была выполнена из спаянных проволочек сурьмы и висмута.

Катализаторы

В производстве полимеров трёхокись висмута служит катализатором, и её применяют, в частности, при получении акриловых полимеров. При крекинге нефти некоторое применение находит оксохлорид висмута.

Висмут как термоэлектрический материал

Одним из важнейших направлений применения висмута является производство полупроводниковых материалов и в частности теллуридов (термо-э.д.с. теллурида висмута 280 мкВ/К) и селенидов висмута. Получен высокоэффективный материал на основе висмут-цезий-теллур для производства полупроводниковых холодильников суперпроцессоров.

Значение висмута в детекторах ядерных излучений

Некоторое значение для производства детекторов ядерного излучения имеет монокристаллический иодид висмута. Германат висмута (Bi 4 Ge 3 O 12 , краткое обозначение BGO) - сцинтилляционный материал, применяется в ядерной физике, физике высоких энергий, компьютерной томографии, геологии.

Легкоплавкие сплавы висмута

Сплавы висмута с кадмием, оловом, свинцом, индием, таллием, ртутью, цинком и галлием, обладают очень низкой температурой плавления и применяются в качестве теплоносителей и припоев, а также в медицине в качестве фиксирующих составов для сломанных конечностей. Некоторые легкоплавкие сплавы применяются в качестве элементов противопожарной сигнализации, в качестве специальных смазок работающих в вакууме и тяжелых условиях, в качестве клапанов (при расплавлении открывающих просвет для протекания жидкостей и газов (например ракетных топлив), в качестве предохранителей в мощных электрических цепях, в качестве уплотнительных прокладок в сверхвысоковакуумных системах, как термометрические материалы, как материалы для изготовления выплавляемых моделей в литье и т. д.

Измерение магнитных полей

Металлический висмут особой чистоты служит материалом для производства обмотки для измерения сверхсильных магнитных полей, ввиду того, что при увеличении магнитного поля электросопротивление висмута резко возрастает, и в то же время достаточно равномерно для того, чтобы по изменению сопротивления обмотки, изготовленной из него, судить о напряженности внешнего магнитного поля.

Использование висмута в космонавтике

В космонавтике, медицине и многих других областях используется сегодня термоэлектрическое охлаждение. Еще в 1834 году французский физик Жан Пельтье заметил, что если через электрическую цепь, состоящую из проводников разного типа, скажем железа и висмута, пропустить постоянный ток, то в месте их соединения поглощается некоторое количество теплоты. Это явление, названное эффектом Пельтье, долгое время не находило практического применения, так как возникающее в месте соединения металлов охлаждение было очень незначительным. Но вот спустя более ста лет советский академик А. Ф. Иоффе предложил заменить металлы в термоэлектрических устройствах полупроводниковыми материалами, в частности соединениями висмута, теллура, селена и сурьмы. Вот тогда-то эффект Пельтье стал поистине эффективным средством охлаждения. Оказалось возможным создание на его основе холодильника нового типа, в котором переносчиком тепла служат не жидкости или газы, как в обычном холодильнике, а электроны. Крохотные электронные холодильники, величиной с наперсток, плавно понижают температуру до -50°С. Важной особенностью таких холодильников является то, что их легко можно превратить в... нагреватели: для этого нужно лишь изменить направление тока.

Производство полония-210

Некоторое значение висмут имеет в ядерной технологии при получении полония - важного элемента радиоизотопной промышленности.

Висмут как химический источник тока

Издавна оксид висмута в смеси с графитом используется в качестве положительного электрода в висмутисто-магниевых элементах (ЭДС 1,97-2,1 В, 120 Вт·ч/кг, 250-290 Вт·ч/дм³). Также в качестве положительного электрода в литиевых элементах находит применение висмутат свинца. Висмут в сплаве с индием находит применение в чрезвычайно стабильных и надежных ртутно-висмуто-индиевых элементах. Такие элементы прекрасно работают в космосе и в тех условиях, где важна стабильность напряжения, высокая удельная энергия, а снижение частоты отказов играет первостепенную роль (например, военные применения). Трёхфтористый висмут применяется для производства чрезвычайно энергоёмких (3000 Вт·ч/дм³, практически достигнутое - 1500-2300 Вт·ч/дм³) лантан-фторидных аккумуляторов.

Обработка прочных металлов и сплавов с помощью висмута

В сплавах висмута (например, сплав Вуда, сплав Розе и др.) производят токарную, фрезерную обработку и сверление урана, вольфрама и его сплавов и других материалов, трудно поддающихся обработке резанием.Трехокись этого металла служит катализатором при получении акриловых полимеров. В качестве флюса, снижающего температуру плавления некоторых неорганических веществ, ее используют также в производстве стекла, эмали, фарфора. Висмутовые соединения вводят в состав стекол, если нужно повысить их коэффициент преломления. Соли висмута применяются при изготовлении красок для дорожных знаков, «вспыхивающих», когда на них падает луч автомобильной фары. Известные с давних пор косметические наклонности висмута проявляются сегодня в создании с помощью его солей перламутровой губной помады.

Ядерная энергетика

Малое сечение захвата висмутом тепловых нейтронов и значительная способность к растворению урана вкупе со значительной температурой кипения и невысокой агрессивностью к конструкционным материалам позволяют использовать висмут в гомогенных атомных реакторах.

Висмут в магнитных материалах

Интерметаллид марганец-висмут сильно ферромагнитен и производится в больших количествах промышленностью для получения пластичных магнитов. Особенностью и преимуществом такого материала является возможность быстрого и дешёвого получения постоянных магнитов (к тому же не проводящих ток) любой формы и размеров. Кроме того этот магнитный материал достаточно долговечен и обладает значительной коэрцитивной силой. Кроме соединений висмута с марганцем, также известны магнитотвёрдые соединения висмута с индием, хромом и европием, применение которых ограничено специальными областями техники вследствие либо трудностей синтеза (висмут-хром), либо высокой цены второго компонента (индий, европий).

Применение висмута в топливных элементах

Керамические фазы ВИМЕВОКС, включающие в свой состав оксид висмута с оксидами других металлов (ванадий, медь, никель, молибден и др.), обладают очень высокой проводимостью при температурах 500-700 К и применяются для производства высокотемпературных топливных элементов.

Высокотемпературная сверхпроводимость

Керамики, включающие в свой состав оксиды висмута, кальция, стронция, бария, меди, иттрия и др. являются высокотемпературными сверхпроводниками. В последние годы при изучении этих сверхпроводников выявлены фазы, имеющие пики перехода в сверхпроводящее состояние при 110 К.

Производство тетрафторгидразина

Висмут в виде мелкой стружки или порошка применяется в качестве катализатора для производства тетрафторгидразина из трехфтористого азота, используемого в качестве мощнейшего окислителя ракетного горючего.

Применение висмута в электронике

Сплав состава 88 % Bi и 12 % Sb в магнитном поле обнаруживает аномальный эффект магнитосопротивления; из этого сплава изготовляют быстродействующие усилители и выключатели.

Вольфрамат, станнат-ванадат, силикат и ниобат висмута входят в состав высокотемпературных сегнетоэлектрических материалов. Феррит висмута применяется в качестве магнитоэлектрического материала.

Подвергая электролизу водный раствор солей свинца и висмута в присутствии толуольного раствора полидифенилбутадиена, химики сумели получить металлополимер, содержащий около 80% дисперсных (диаметром несколько микрон) частичек свинцововисмутового сплава. Поскольку металл внедрялся в полимер в момент образования из соли, не успевая окислиться, поверхность частиц была почти идеально чистой. Как показали испытания нового материала, температура перехода его в сверхпроводящее состояние, хоть и далека от желаемой, но заметно выше, чем у чистого сплава того же состава.

Применение висмута в медицине

Уже 150 лет назад некоторые соединения висмута применялись как обеззараживающее и подсушивающее средство, в частности для лечения сифилиса и неспецифических воспалительных процессов. Давно известно и до сих пор используется благотворное влияние некоторых нерастворимых солей висмута (например, нитрата) при лечении воспалительных заболеваний кишечника (колиты, энтериты), а также язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Причем значение висмута в медицине со временем не падает, а даже растет. Так, недавно было установлено, что соли висмута являются практически единственным активным веществом, способным убить бактерии Helicobacter Pylori, вызывающих язвенную болезнь. В качестве противоязвенных средств используются: висмута трикалия дицитрат (висмута субцитрат) (код АТХ A02BX05), висмута субнитрат (A02BX12), ранитидина висмута цитрат (A02BA07). Последние исследования показывают также, что предварительное принятие висмут содержащих препаратов способно снизить токсический эффект от противораковой химеотерапии.

Оксохлорид висмута находит применение в медицине в качестве рентгеноконтрастного средства и в качестве наполнителя при изготовлении кровеносных сосудов. Кроме того в медицине находят широкое применение такие соединения висмута как: галлат, тартрат, карбонат, субсалицилат, субцитрат, трибромфенолят висмута. На основе этих соединений разработано множество медицинских препаратов.

Сверхпроводимость висмута

В последние годы внимание многих ученых приковано к явлению сверхпроводимости. Открытое еще в 1911 году голландским физиком X. Камерлинг-Оннесом, это свойство некоторых металлов и соединений - вблизи абсолютного температурного нуля практически беспрепятственно пропускать электрический ток - долгое время представляло лишь сугубо научный интерес. Бурное развитие науки и техники во второй половине XX века связало со сверхпроводимостью грандиозные практические перспективы, прежде всего в области энергетики. Но чтобы перспективы стали реальностью, нужно отодвинуть как можно дальше от абсолютного нуля порог сверхпроводимости, т. е. ту критическую температуру, при которой вещество скачкообразно теряет способность сопротивляться электрическому току. Поиски ученых направлены на создание так называемых высокотемпературных сверхпроводников - материалов, способных обретать это свойство при сравнительно легко достижимых температурах. По мнению ряда специалистов, такими материалами могут стать полимеры, «начиненные» мельчайшими частицами металлов.

Интерес к препаратам висмута сильно возрос после открытия : выяснилось, что лекарства на основе висмута в комбинации с антибиотиками способны эффективно подавлять жизнедеятельность бактерии, приводящей к развитию язвенных заболеваний. «Золотым стандартом» в эрадикации Helicobacter является висмута субцитрат.

Препараты висмута проявляют одновременно несколько эффектов:

• оказывает защитную функцию слизистой желудка благодаря способности образовывать защитную пленку и стимулировать выработку естественной слизи;
• уменьшает всасывание ряда антибиотиков, что позволяет использовать их для уничтожения Helicobacter;
• нарушает процессы синтеза в бактериальной клетке;
• уменьшает воспаление.

Показания к приему

• язвенные поражения желудка и/или двенадцатиперстной кишки*;
• гастриты острые и хронические*;
• алкогольный гастрит;
• гастродуоденит*;
• обострение хронических воспалительных заболеваний органов ЖКТ.

* — в том числе, спровоцированные активностью Helicobacter pylori.

Список препаратов висмута

• «Де-Нол»;
• «Викаир»;
• «Викалин»;
• «Эскейп»;
• «Улькавис»;
• «Виканол Лайф»;
• «Витридинол».

«Де-Нол»

Производитель – Astellas Pharma Europe (Нидерланды).

Выпускается в форме таблеток, содержащих 120 мг висмута субцитрата. Препарат практически не всасывается в кровь из ЖКТ. Может использоваться в терапии детей с 4-летнего возраста (под наблюдением врача).

«Викаир»

Производитель – «Фармстандарт», «Валента», «Авексима» (Россия)

Является комбинированным препаратом: помимо нитрата висмута (350 мг), содержит антациды (карбонат магния и гидрокарбонат натрия), порошок коры крушины (25 мг) и корневища аира (25 мг). Выпускается в таблетированной форме.

Действие препарата направлено на взаимодействие основных компонентов: висмут проявляет защитные и антибактериальные свойства, антациды убирают симптомы повышенной кислотности желудочного сока, а растительные добавки оказывают слабительный и спазмолитический эффекты. Это позволяет нормализовать функции органов пищеварения.

«Викалин»

Производитель – «Обновление», «Авексима» и «Авва Рус» (Россия).

Препарат похож по составу на «Викаир», но дополнительно содержит рутин (снижает проницаемость капилляров) и келлин «(как и аир, убирает спазмы гладких мышц органов ЖКТ).

Средство выпускается в виде таблеток.

«Эскейп»

Производитель – «Отисифарм» (Россия).

Является аналогом «Де-нола», содержит то же самое действующее вещество − висмута трикалия дицитрат в дозировке 120 мг. Выпускается в виде таблеток, покрытых плёночной оболочкой. Его цена, по сравнению с оригинальным препаратом, ниже на 200 руб.

«Улькавис»

Производитель – КРКА (Словения).

Лекарство также содержит субцитрат висмута (120 мг), поэтому его показания будут такими же и для прочих висмутсодержащих препаратов.

Выпускается в форме таблеток, покрытых оболочкой. Можно применять для лечения заболеваний ЖКТ у детей с 4-летнего возраста.

«Виканол Лайф»

Производитель – «ФармВИЛАР» (Россия).

В составе содержится 120 мг висмут трикалия дицитрата. Используется в качестве вспомогательного средства при лечении органов ЖКТ. Препарат не попадает в кровоток, т. к. не всасывается кишечником, выводится из него вместе с каловыми массами в неизменном виде.

«Витридинол»

Производитель – «ГИЛС и НП» (Россия).

Является очередным аналогом Де-нола с таким же составом. Выпускается в виде таблеток, покрытых плёночной оболочкой. В упаковке их 60. Показания у средства точно такие же, как и у других препаратов, содержащих висмут.

Особенности применения препаратов висмута

• Висмутсодержащие средства необходимо принимать до еды (за 30 мин) и запивать небольшим количеством жидкости. Предпочтительно использовать только воду, и нежелательно запивать молоком, соками, чаем: эти напитки изменяют кислую среду в желудке, что уменьшает эффективность солей висмута.
• С этой же целью (см. выше) отказываются от приема до применения лекарства.
• Не рекомендуется комбинировать препараты висмута: это может привести к передозировке.
• Применять висмут с другими лекарственными средствами следует не одновременно, а с 2-3-часовыми промежутками, если не прописана другая схема.

Стандартный курс лечения гастрита и язвенной болезни – от 4 до 8 недель. Дозировка подбирается врачом индивидуально.

Уничтожение Helicobacter

Существует несколько схем, с помощью которых можно добиться положительных результатов:

• Первая линия (тройная терапия) – кларитромицин + ИПП + амоксициллин/метронидазол. Курс устанавливается индивидуально, обычно от 7 до 14 дней.
• Вторая линия – ИПП + висмута трикалия дицитрат + метронидазол + тетрациклин. Длительность курса определяет врач.

Эффективность лечения проверяют с помощью инструментальных анализов (на антигены Helicobacter и антитела к ней), и/или биопсии.

Противопоказания

Препараты висмута противопоказаны в следующих случаях:

• период беременности и грудного вскармливания;
• почечная недостаточность;
• повышенная чувствительность к компонентам препаратов.

Для лечения детей висмутсодержащие препараты применяются только по показаниям и исключительно под наблюдением лечащего врача.

Есть ли побочные эффекты?

Альтернатива препаратам висмута

Для замены используются фитопрепараты, а также синтетические препараты на основе сукральфата, омепразола, пирензепина. К этим лекарствам относятся:

Свойства указанных препаратов позволяют достичь эффектов, подобным тем, что оказывают соли висмута. Так, сукральфат образовывает защитное покрытие на слизистых и снижает активность пищеварительных ферментов; омепразол и пирензепин уменьшают продуцирование желудочного сока, а растительные средства в соединении с синтетическими препаратами усиливают регенеративные способности организма и мягко нормализуют работу органов пищеварения.

ВИСМУТ (Bismuthum , Bi ) - химический элемент пятой группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева; ат. номер 83, ат. масса 208, 98. Некоторые соединения В. применяются как леч. препараты. Имеет один устойчивый и несколько радиоактивных изотопов. Содержание в земной коре 2,0×10 -5 вес. % . Основными минералами В. являются висмутовый блеск (Bi 2 S 3) и висмутовая охра (Bi 2 O 3). Кроме того, В. встречается в самородном состоянии, а также в виде примеси в рудах различных металлов (очень часто в рудах свинца). Металлический В. получают прокаливанием сернистых его соединений до окислов и восстановлением затем углем:

2Bi 2 S 3 + 9O 2 = 2Bi 2 O 3 + 6SO 2 ;

Bi 2 O 3 + 3C = 2 Bi + 3 CO.

Чистый В. - твердый блестящий металл серебристо-красноватого цвета, плотность 9,8, t° пл 271° и t° кип 1560°; слегка окисляется с поверхности. В. кристаллизуется в форме ромбоэдров. Металлический В. растворяется в минеральных кислотах; при действии конц. серной к-ты образуется Bi(SO 4) 3 , разбавленной азотной - Вi(NO 3) 3 . С нек-рыми металлами В. образует висмутиды, напр. Mg 3 Bi 2 . При накаливании на воздухе В. сгорает с образованием окиси Bi 2 O 3 - твердого вещества желтоватого цвета, почти нерастворимого в воде. Соответствующая окислу гидроокись висмута Bi(OH) 3 проявляет слабые амфотерные свойства. Она представляет собой белый, почти нерастворимый хлопьевидный осадок, легко переходящий с отщеплением воды в окись. Все соли В. гидролизуются с образованием основных солей. При действии сильных окислителей (Cl 2) в сильно щелочной среде получаются соли пятивалентного В. (KBiO 3 или NaBiO 3), являющиеся сильными окислителями. При взаимодействии В. с серой или при действии сероводорода на соли В. образуется сульфид Bi 2 S 3 - черное кристаллическое вещество. Галоидные соединения В. типа BiГ3 легко образуются при действии свободных галоидов на металлический В.

Металлический В. применяется в металлургии для получения легкоплавких сплавов; многие соли В. находят применение в медицине, парфюмерии, косметике, фотографической технике. Профессиональных отравлений или кожных заболеваний при работе с В., как правило, не отмечается.

Препараты висмута

К ним относятся дерматол (см.), ксероформ (см.), висмута нитрат основной, бийохинол (см.), бисмоверол (см.) и пентабисмол (см.). Дерматол, ксероформ и висмута нитрат основной применяются как вяжущие и антисептические средства для лечения заболеваний кожи и жел.-киш. тракта. Эти препараты в виде 5 -10% мазей и присыпок применяют в дерматологической практике. При экземах они оказывают подсушивающее действие. Висмута нитрат основной используется также при язвенной болезни, энтеритах и колитах (по 0,25-0,5 г 2-3 раза в день); он входит в состав готовых лекарственных средств- викалина, викаира и бисала. При применении внутрь образующийся в кишечнике сернистый висмут адсорбируется на стенках кишок и уменьшает перистальтику.

Бийохинол, бисмоверол и пентабисмол применяют для лечения сифилиса и неспецифических воспалительных процессов. При парентеральном применении препараты В. оказывают противовоспалительное действие, к-рое проявляется в рассасывании сифилидов, неспецифических и асептических воспалительных процессов в ц. н. с.

При лечении сифилиса, помимо химиотерапевтического действия, часто имеет место и нормализация иммунологических реакций.

Местом депонирования В. являются почки, печень, селезенка и кости (отложение в костной ткани может быть обнаружено рентгенографически). Выводятся препараты В. в основном с мочой, а также через жел.-киш. тракт и потовые железы. Процесс выведения висмутовых препаратов очень длителен. Так, за период лечения и еще в течение месяца по его окончании выводится только около половины общего количества введенного препарата. При повторных курсах лечения скорость выведения препаратов В. понижается еще больше.

В отличие от бийохинола и бисмоверола пентабисмол является водорастворимым препаратом висмута. При назначении курса лечения учитывается содержание металлического В. в 1 мл препарата (табл.).

Противосифилитические препараты В. применяют внутримышечно. Инъекции делают в наружный верхний квадрант ягодицы. Следует избегать попадания в кровеносные сосуды, т. к. висмутовые препараты вызывают свертывание крови. Для лечения сифилиса висмутовые препараты сочетают с другими. Наилучшие результаты дает их сочетание с препаратами пенициллиновой группы. Вместе с тем не рекомендуется одновременное назначение с ртутными и мышьяковистыми препаратами.

Комплексная терапия препаратами В. в сочетании с пенициллинами в наст, время широко применяется; при этом сокращаются сроки лечения, улучшаются показатели ближайших и отдаленных результатов.

При лечении препаратами В. часто наблюдаются побочные явления, чаще всего имеет место висмутовая кайма, образующаяся по краям десен и особенно у кариозных зубов. Висмутовая кайма (отложение в слизистой оболочке сернистого висмута) указывает на насыщение организма В. и не является противопоказанием к дальнейшему лечению. Однако при развитии гингивитов и стоматитов лечение препаратами В. необходимо прервать.

Наблюдаются осложнения и со стороны мочевыводящих путей. Начальная стадия определяется по появлению в моче эпителиальных клеток с темными кристаллами (так наз. висмутовых клеток). Начальная стадия раздражения мочевыводящих путей не служит показанием для прерывания лечения. Серьезным осложнением, требующим прекращения лечения, являются появление в моче белка и цилиндрурия.

Другие осложнения, такие как «висмутовый грипп», токсикодермии, артралгии, встречаются редко и их появление служит противопоказанием для продолжения лечения препаратами В. Повторное применение препаратов В. вызывает рецидивы этих осложнений.

Побочные явления, вызываемые нарушениями техники введения препарата, наблюдаются редко. Опасно попадание масляной взвеси в кровеносный сосуд, что может привести к эмболии легких. При местной эмболии сосуда может возникнуть резкая боль в месте введения препарата, отдающая в ногу, возможно и развитие местного некроза тканей.

Противопоказаниями к применению препаратов В. являются заболевания полости рта, почек, диабет, геморрагический диатез, лекарственная непереносимость препаратов В. Если лекарственная непереносимость бийохинола вызвана хинином, то можно применить другой препарат В.

Лечение побочных явлений и осложнений зависит от их тяжести. В легких случаях (висмутовая кайма) достаточно ограничиться тщательным уходом за полостью рта.

В тяжелых случаях и при случайных отравлениях лечебные мероприятия должны быть направлены на усиление выведения В. из организма и его инактивацию. С этой целью применяют мочегонные средства, а также 5% раствор унитиола внутримышечно (по 1 мл на 10 кг веса больного).

Препараты В. применяют и для лечения детей. В этих случаях дозы устанавливают в зависимости от возраста ребенка.

Висмут в судебно-медицинском отношении

Висмут в судебно-медицинском отношении имеет значение при отравлении гл. обр. растворимыми соединениями, применяемыми в медицине, косметике, парфюмерии и т. д. Труднорастворимые соединения В. также могут явиться причиной отравления. При отравлении соединениями В. клинические явления и патологоанатомические изменения не имеют специфического характера. Доказательством отравления В. служит химико-токсикологический анализ внутренних органов трупа (почки, печень), мочи, каловых масс и других объектов.

Изолирование соединений В. из объектов исследования проводят путем минерализации смесью серной и азотной кислот.

Качественное обнаружение В. в минерализате основано на реакции образования (в присутствии йодида калия) комплекса В. с 8-оксихинолином, окрашенного в оранжевый цвет. Комплекс извлекается смесью ацетона и амилацетата, слой органического растворителя окрашивается при этом в цвета от светло-оранжевого до ярко-малинового. Другой реакцией качественного обнаружения В. является реакция с тиомочевиной. Чувствительность каждой реакции 0,005 мкг, что позволяет обнаруживать ок. 0,1 мг В. на 100 г тканей исследуемого органа. В качестве подтверждающих реакций используются микрокристаллические реакции на В.

Количественное определение В. проводят с помощью объемного (комплексонометрический) и фотоэлектроколориметрического (на основе реакции В. с тиомочевиной) методов.

Высшие разовые и курсовые дозы некоторых препаратов висмута для взрослых

Библиография: Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева, т. 2, с. 478, Л., 1971; К р ы л о в а А. Н. Определение висмута в биологическом материале методом комплексометрического титрования, Сб. трудов по суд. мед. и суд. химии, с. 226, Пермь, 1961; она же, Определение «металлических» ядов дробным методом, Суд.-мед. экспертиза, № 2, с. 33, 1970; Машковский М. Д. Лекарственные средства, ч. 1, с. 267, М., 1972; Некрасов Б. В. Основы общей химии, т. 1-2, М., 1973; Руководство по фармакологии, под ред. Н. В. Лазарева, т. 2, с. 314, Л., 1961; Швайкова М. Д. Токсикологическая химия, с. 307, М., 1975.

Р. К. Моторкина; Н. Я. Новицкая (фарм.), М. Д. Швайкова (суд.).