Qu’est-ce que l’oxyde de bismuth ?
L’oxyde de bismuth est un composé inorganique en poudre de couleur jaune clair ou jaune-brun.
Il est composé de bismuth et d’oxygène et a pour formule chimique Bi2O3, poids moléculaire 465,96 et numéro d’enregistrement CAS 1304-76-3. L’oxyde de bismuth est également appelé bismuth (III).
Structure de l’oxyde de bismuth
1. Polymorphes cristallins de l’oxyde de bismuth
L’oxyde de bismuth présente cinq polymorphes cristallographiques. Il s’agit de α-Bi2O3 avec une structure monoclinique dans la phase à température ambiante, β-Bi2O3 avec une structure tétragonale dans la phase à haute température, γ-Bi2O3 avec une structure cubique centrée sur le corps et δ-Bi2O3 et ε-Bi2O3 avec une structure cubique. La structure de l’oxyde de bismuth diffère sensiblement de celle de ses analogues, l’oxyde d’arsenic (As2O3) et l’oxyde d’antimoine (Sb2O3).
2. Phases α- et β
L’α-Bi2O3 a une structure complexe avec une couche d’atomes d’oxygène et une couche d’atomes de bismuth entre les deux. Les atomes de bismuth se trouvent dans deux environnements différents, qui peuvent être décrits par une coordination distordue en 6 et 5, respectivement. β-Bi2O3 a une structure similaire à la fluorine (aussi nommé fluorite).
3. Phases γ, δ et ε
Le γ-Bi2O3 a une structure similaire à celle du Bi12SiO20 (Bismuth silicon oxide), où certains des atomes de bismuth occupent les positions occupées par les atomes de silicium et peut être écrit comme Bi12Bi0.8O19.2. Le δ-Bi2O3 est un cristal de type fluorite défectueux avec deux des huit sites d’oxygène dans le réseau unitaire. Il a une structure cristalline défectueuse de type fluorite avec un espace vide. ε-Bi2O3 a une structure similaire aux phases α et β, mais est un isolant ionique parfaitement aligné.
Propriétés de l’oxyde de bismuth
L’oxyde de bismuth a un point de fusion de 820 °C et un point d’ébullition de 1890 °C. Il est soluble dans l’acide chlorhydrique dilué et l’acide nitrique dilué et pratiquement insoluble dans l’eau. L’α-Bi2O3 est connu pour présenter une conductivité électronique de type p à température ambiante, passant à une conductivité électronique de type n entre 550 °C et 650 °C en fonction de la pression partielle d’oxygène.
Utilisations de l’oxyde de bismuth
1. Matières premières synthétiques
L’oxyde de bismuth est utilisé comme matière première pour les catalyseurs et les sels de bismuth (par exemple, l’hypo nitrate de bismuth et l’hypo dibenzoate de bismuth) ou comme agent de mélange pour le caoutchouc. Il est également utilisé comme matière première pour les glaçures et les pigments.
2. Composants électroniques
L’oxyde de bismuth est utilisé comme matière première pour les composants électroniques tels que les thermistances, les varistances et les condensateurs, les aimants permanents et les matériaux électroniques. En tant qu’alternative au plomb, qui est de plus en plus réglementé, le champ d’application de l’oxyde de bismuth est de plus en plus étendu.
3. Matériaux de traitement dentaire
L’oxyde de bismuth est souvent utilisé pour rendre les matériaux dentaires plus opaques que les dents environnantes lors des radiographies. Il est principalement ajouté aux ciments de silicate hydraulique à raison de 10 à 20 % en masse, avec un mélange de poudres de silicate dicalcique et de silicate tricalcique. Ce matériau est utilisé dans les procédures dentaires telles que la résection radiculaire et la réparation des perforations de résorption.
Autres informations sur l’oxyde de bismuth
1. Processus de production de l’oxyde de bismuth
L’oxyde de bismuth est fabriqué commercialement à partir du sous-nitrate de bismuth, obtenu par dissolution du bismuth dans de l’acide nitrique chaud. L’oxyde de bismuth est précipité sous la forme d’une poudre jaune foncé en chauffant le mélange après avoir ajouté un excès d’hydroxyde de sodium. Il peut également être obtenu en chauffant l’hypocarbonate de bismuth à environ 400 °C ou en brûlant l’hydroxyde de bismuth.
2. Réactions de l’oxyde de bismuth
L’oxyde de bismuth réagit avec les acides minéraux pour produire les sels de bismuth correspondants. Il réagit facilement avec le dioxyde de carbone dissous dans l’eau pour produire de l’hypocarbonate de bismuth. La réaction avec l’anhydride acétique et l’acide oléique donne du triolate de bismuth.
3. Précautions de manipulation et de stockage
Les précautions de manipulation et de stockage sont les suivantes :
- Fermer hermétiquement les récipients et les stocker dans un endroit frais et sombre.
- Utiliser uniquement à l’extérieur ou dans des zones bien ventilées.
- Veiller à éviter la dispersion des poussières.
- Porter des gants et des lunettes de protection lors de l’utilisation.
- Se laver soigneusement les mains après manipulation.
- En cas de contact avec la peau, laver avec de l’eau et du savon.
- En cas de contact avec les yeux, rincer soigneusement à l’eau pendant plusieurs minutes.