三氧化二鉍
化合物
三氧化二鉍是一種無機化合物，化學式為Bi2O3，是鉍最重要的化合物之一，雖然三氧化二鉍可以從天然的鉍華（一種礦物）取得，但是它主要的來源通常是煉銅或鉛時的副產物，或直接燃燒鉍（藍色火焰）得到。
| 三氧化二鉍 | |
|---|---|
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| IUPAC名 Bismuth trioxide Bismuth(III) oxide Bismite | |
| 別名 | 鉍華 |
| 識別 | |
| CAS號 | 1304-76-3 
|
| PubChem | 14776 |
| ChemSpider | 14093 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | WMWLMWRWZQELOS-JOBWJGIYAA |
| 性質 | |
| 化學式 | Bi2O3 |
| 摩爾質量 | 465.96 g·mol⁻¹（Bi=89.70%, O=10.30%） |
| 外觀 | 黃色晶體或粉末 |
| 密度 | 8.9 g/cm3 (固) |
| 熔點 | 817°C (1,503 °F; 1,090 K) [1] |
| 沸點 | 1890°C |
| 溶解性（其他溶劑） | 不可溶 |
| 磁化率 | -83.0·10−6 cm3/mol |
| 結構 | |
| 晶體結構 | 單斜 |
| 配位幾何 | 類八面體 |
| 危險性 | |
| 歐盟分類 | 未列明 |
| NFPA 704 |
 0
1
0
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| 閃點 | 不可燃 |
| 相關物質 | |
| 其他陰離子 | 三硫化二鉍 |
| 其他陽離子 | 三氧化二砷，三氧化二銻 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
製備
三氧化二鉍可以通過干法或濕法製備。
干法通常是熔化鉍，在反應爐中通入高壓的純氧，使之燃燒得到。或者在常溫下，用鉍鹽和氫氧化鈉在有分散劑的條件下固相反應得到[2]。
濕法在溶液中反應，如在強鹼中，Bi3+被直接轉換為Bi2O3[2]。也有文獻利用兩步反應得到氧化鉍，如用濃度較低的NaOH溶液和Bi(NO3)3反應，先沉澱出鹼式硝酸鉍，洗滌沉澱，再用NaOH轉化為Bi2O3[3]；又如先用氨水和硝酸鉍溶液反應，沉澱出氫氧化鉍，再灼燒進而得到Bi2O3[4]。
物理性質
三氧化二鉍為淡黃色熱色性固體，加熱時變為橙色，繼續加熱變為紅棕色，冷卻時恢復顏色[5]。它通常以α、β、γ和δ這4種晶型存在，其中α型低溫穩定，在724℃轉變為δ型。ε型[6]和ω型[7]也有報道。
化學性質
Bi2O3可溶於酸，不溶於鹼。和酸反應生成鉍鹽[8]：
- Bi2O3 + 6 HNO3 → 2 Bi(NO3)3 + 3 H2O
Bi2O3和NaOCl反應，可以得到一種棕褐色物質，可能是Bi2O5[8]。
Bi2O3可以被大部分還原劑還原，如C、CH4等。
一些材料上用的Bi2O3薄膜具有電致變色現象，發生的化學反應為[9]：
- Bi2O3（透明） + x Li+ + x e- ↔ LixBi2O3（暗棕色）
應用
三氧化二鉍可以應用於電子陶瓷粉體材料、電解質材料、光電材料、高溫超導材料和催化劑等領域[10]。
參考資料
- ^ Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. 2003: 243 [2009-06-06]. ISBN 0-07-049439-8. （原始內容存檔於2021-04-27）.
- ^ 2.0 2.1 荊輝華. 納米氧化鉍的製備及表徵[D]. 中南大學. 2011: 6-9. 1.3.3 氧化鉍的製備方法概述
- ^ 孫璐薇, 何永, 付雲德 等. 納米氧化鉍研究[J]. 傳感器技術. 2009, 19(1): 21-22
- ^ 俞章毅. 一種製備高純氧化鉍工藝的研究[J]. 化工時刊. 2006. 20(7): 34-35
- ^ Yashima M, Ishimura D．Crystal structure and disorder of the fast oxide-ion conductor cubic Bi2O3 [J]．Chemical Physics Letters. 2003, 378(3-4): 395—399
- ^ Cornei N, Tancret N, Abraham F, et a1．New ε-Bi2O3 Metastable Polymorph[J]. Inorganic Chemistry. 2006, 45(13): 4886-4888
- ^ Gualtieri A F. Powder X-ray diffraction data for the new polymorphic compound ω一BiO[J]．Powder Diffraction．1997, 12: 9
- ^ 8.0 8.1 無機化學叢書 第四卷 氮 磷 砷分族. 科學出版社. 4.5 鉍的氧化物及含氧化合物. pp.386-387. ISBN 978-7-03-030548-0 . 2012年3月印刷
- ^ 儲艷秋, 吳波, 吳梁 等. 脈衝激光沉積製備氧化鉍薄膜的電致變色性質[J]. 物理化學學報. 2007, 23(11): 1787-1791
- ^ 李衛, 周科朝, 楊華. 氧化鉍的應用研究進展[J]. 材料科學與工程學報. 2004. 22(1): 154-156