Este documento describe las propiedades y usos del bismuto y sus aleaciones. El bismuto es un metal blanco grisáceo que se expande al solidificarse. Forma aleaciones con puntos de fusión bajos con cadmio, aluminio y zinc. Estas aleaciones se usan para soldaduras, dispositivos electrónicos y detección de incendios. El bismuto también se usa en cosméticos, sellos de seguridad y como catalizador y protector contra radiación.

1. BISMUTO Y SUS
ALEACIONES
 CURSO: Diagramas de Fases
 CICLO: 2021-1
 PROFESOR: Ing. Edgardo J. Tabuchi Matsumoto
 Alumno: Jonathan Rimache Arotoma (16160248)

2. BISMUTO
DEFINICIÓN
El bismuto es un metal relativamente raro en la
corteza terrestre, es difícil de encontrar en su
estado nativo, este material generalmente es
asociado con distintos materiales como por
ejemplo: Cobre, Plomo, Estaño, Wolframio, Plata,
Oro.
El bismuto es un metal cristalino, blanco grisáceo,
lustroso, duro y quebradizo. Es uno de los pocos
metales que se expanden al solidificarse. Se
obtiene como subproducto del refinado de cobre
(Cu), plomo (Pb) y estaño (Sn).

3. CARACTERISTICAS DEL BISMUTO
 Cuando es sólido flota sobre su estado líquido, por tener menor densidad en el estado
sólido. En casi todos los compuestos de bismuto está en forma trivalente, no obstante,
en ocasiones puede ser pentavalente o monovalente. El bismutato de sodio y el
pentafluoruro de bismuto son quizá los compuestos más importantes de Bi (V). El
primero es un agente oxidante poderoso y el último un agente fluorante útil para
compuestos orgánicos.
 El bismuto es uno de los dos peores conductores térmicos que existen entre todos los
metales (junto al manganeso) es también el metal más diamagnético que existe, sus
aleaciones aprovechan ambas ventajas en situaciones donde se requiera.
 El bismuto es un metal cristalino, blanco grisáceo, lustroso, duro y quebradizo. Es uno
de los pocos metales que se expanden al solidificarse. Su conductividad térmica es
menor que la de cualquier otro metal, con excepción del mercurio. El bismuto es inerte
al aire seco a temperatura ambiente, pero se oxida ligeramente cuando está húmedo.
Forma rápidamente una película de óxido a temperaturas superiores a su punto de
fusión, y se inflama al llegar al rojo formando el óxido amarillo, Bi2O3. El metal se
combina en forma directa con los halógenos y con azufre, selenio y telurio, pero no con
nitrógeno ni fósforo. No lo ataca el agua desgasificada a temperaturas comunes, pero
se oxida lentamente al rojo por vapor de agua.

4.  El bismuto se expande al solidificarse, esta extraña propiedad lo convierte en
un metal idóneo para fundiciones. Algunas de sus aleaciones tienen puntos de
fusión inusualmente bajos. Es una de las sustancias más
fuertemente diamagnéticas (dificultad para magnetizarse). Es un mal conductor
del calor y la electricidad, y puede incrementarse su resistencia eléctrica en un
campo magnético, propiedad que lo hace útil en instrumentos para medir la
fuerza de estos campos. Es opaco a los rayos X y puede emplearse
en fluoroscopia.

5. Aleación Bi - Cd

6.  Comenzaremos el análisis con 100% Cd, el diagrama será una maseta a medida q aumentamos el % de
Bi disminuye la Temp. de la muestra, cuando la aleación tenga un 60% Bi y 40% Cd y la Temp. sea de
140*C ahí se detiene la Temp. hasta q se produce toda la transformación. Estamos en presencia de un
eutéctico. Luego continúa aumentando el Bi hasta llegar a 100% donde habrá otra meseta producida
por el Bi puro. Punto ´´E´´ se llama composición eutéctica temperatura eutéctica
 La disminución de la Tem. De solidificación es proporcional a la cantidad de moléculas disueltas. La
Tem. Del Cd. es de 325*C y la del Bi es 273*C por lo tanto cualquier aleación comenzara a solidificar a
una Tem. Menor q el solvente. Se originan dos curvas de solidificación descendentes q convergen en el
punto eutéctico q corresponde al punto de menor solidificación.
 Si tomamos una aleación A 20% Bi en Cd al llegar al punto B comienzan a solidificar cristales de Cd
puro. El líquido pierde Cd y aumenta el porcentaje de Bi por ende baja la temp. de solidificación. A
medida q sigue bajando la temp. sigue precipitando Cd puro aumentando los cristales en número y en
tamaño. En el punto E coinciden las líneas solidus y liquidus por debajo de este punto no existe el
líquido solo sólido. Entonces todo el líquido debe solidificar en ese punto de tal manera q todo el
líquido remanente formado por Cd y Bi como no se disuelven en estado sólido precipitan en forma de
cristales pequeños de Cd y Bi uno al lado de otro impidiendo el crecimiento de uno y de otro. Se
origina una estructura de granos muy finos uniformemente distribuidos y rodea los granos de Cd q ya
se formaron previamente como observamos en la imagen.
 Si tomamos una aleación de 20% Cd y 80%Bi en el punto D, si comenzamos el enfriamiento comienza
a precipitar Bi y el liquido se enriquece de Cd hasta llegar a la composicion 40% Cd y 60%Bi en ese
punto y cuando el liquido alcance los 140*C coprecipitan cristales en Cd y Bi rodeando cristales de Bi
precipitados previamente.
 Este material se utiliza para aplicaciones de soldadura blanda, principalmente en tableros de circuitos
electrónicos y distintas aplicaciones de alta potencia o alto voltaje.

8. Aleación Bi - Al

10.  Aleación Al-Bi. El sistema aluminio-bismuto, que está representado en la figura 28,
se caracteriza por una amplia región de inmicibilidad en el estado líquido por
debajo de la temperatura crítica de 1037ºC , y por una escasa solubilidad en estado
sólido en las soluciones sólidas terminales, Al(fcc-α) y Bi (romboédrica). En este
sistema se pueden distinguir dos reacciones invariantes: reacción monotéctica a
657ºC : L Al(fcc-α) + L y una reacción eutéctica a 270ºC: L Al(fcc-α) + Bi(romb)
 En la tabla 7 se refleja un resumen del sistema Aluminio-Bismuto, mostrando las
reacciones que tienen lugar, composiciones de las fases implicadas y las
temperaturas a las cuales tienen lugar las diferentes reacciones y procesos.

11. Aleación Bi - Zn

13.  Aleación Zn-Bi. El sistema zinc-bismuto representado en la figura 29 [179],
también se caracteriza por una amplia region de inmicibilidad en el estado
líquido por debajo de la temperatura crítica de 576ºC [180-182], y por una
escasa o nula solubilidad en estado sólido en las soluciones sólidas
terminales, Zn(hcp-β) y Bi(romboédrica). En este sistema se pueden
distinguir dos reacciones invariantes: reacción monotéctica a 416ºC: L
Zn(hcp-β) + L [183] y una reacción eutéctica a 254ºC: L Zn(hcp-β) +
Bi(romboédrica).
 En la tabla 8, se resumen todos los datos relevantes de temperatura y
composiciones del sistema Zinc-Bismuto.

14. USOS DEL BISMUTO
 USOS DEL BISMUTO PARA FABRICAR COSMÉTICOS
 Entre los principales compuestos del bismuto se encuentra el oxicloruro de bismuto (o
BiOCl, por su fórmula química), el cual es bastante empleado en los procesos
de fabricación de cosméticos. Gracias a él se producen los pigmentos necesarios para
obtener sombras para los ojos y esmaltes de uñas.
 Igualmente, otro uso en el área de la cosmética es la producción de sprays para el
cabello, debido a su capacidad para refractar la luz, lo cual ayuda a disminuir el frizz y
aporta brillo.
 PARA LA PRODUCCIÓN DE SELLOS DE SEGURIDAD
 Una de las principales características del bismuto es que puede formar aleaciones con
un bajo punto de fusión. Gracias a esto, es posible utilizar dicho elemento químico
para producir sellos de seguridad, los cuales son dispositivos fundamentales para
prevenir accidentes. Estos sellos son empleados en calentadores de agua y en cilindros
para gas comprimido.
 EN LA FABRICACIÓN DE EXTINTORES Y DETECTORES CONTRA INCENDIOS

15.  ALEACIÓN CON ESTAÑO Y OTROS METALES
 El plomo es un elemento que, ampliamente utilizado en la industria, principalmente en aleación con el estaño.
embargo, es tóxico para el ser humano, por lo que su uso se ha comenzado a restringir y disminuir.
 Tal y como se mencionó al principio de este artículo, el bismuto se parece al plomo en algunas, por lo que se
puede usar al bismuto en aleación con el estaño para la fabricación de: balas, plomadas de pesca, balines,
perdigones, etc.
 PARA ELABORAR SOLDADURAS
 El bismuto también puede sustituir al plomo para la fabricación de distintos tipos de soldaduras, las cuales son
usadas en: dispositivos electrónicos, aparatos electrodomésticos, equipos para procesar comida, tuberías, etc.
 USOS DEL BISMUTO COMO CATALIZADOR QUÍMICO
 El bismuto es un metal que tiene la capacidad de disminuir el nivel de energía que se necesita para llevar a cabo
ciertas reacciones químicas, por lo que es utilizado como catalizador a la hora de fabricar caucho y fibras
sintéticas.
 COMO PROTECCIÓN CONTRA LA RADIACIÓN DE LOS RAYOS X
 Los rayos X son radioactivos y altamente perjudiciales para nuestro organismo. Sin embargo, gracias a que el
bismuto es bastante denso, se puede utilizar para recubrir el látex y elaborar así escudos para proteger a los
especialistas ante la incidencia de rayos X.
 EN LA ELABORACIÓN DE FÁRMACOS
 Sin lugar a dudas, este es otra de las principales aplicaciones de este metal, siendo usado para fabricar
subsalicilato de bismuto. Dicho compuesto es utilizado en la elaboración de fármacos para combatir la diarrea y
combatir enfermedades intestinales y estomacales ocasionadas por ciertas bacterias.
 Actualmente se está estudiando la implementación del bismuto en lugar del plomo para construir células solares
más estables que provean de energía renovable.

16. EFECTOS SOBRE LA SALUD
 El bismuto y sus sales pueden causar daños en el hígado, aunque el grado de dicho
daño es normalmente moderado.
 Grandes dosis pueden ser mortales. Industrialmente es considerado como uno de
los metales pesados menos tóxicos. Envenenamiento grave y a veces mortal puede
ocurrir por la inyección de grandes dosis en cavidades cerradas y de aplicación
extensiva a quemaduras (en forma de compuestos solubles del bismuto). Se ha
declarado que la administración de bismuto debe ser detenida cuando aparezca
gingivitis, ya que de no hacerlo es probable que resulte en estomatitis ulcerosa. Se
pueden desarrollar otros resultados tóxicos, tales como sensación indefinida de
malestar corporal, presencia de albúmina u otra sustancia proteica en la orina,
diarrea, reacciones cutáneas y a veces exodermatitis grave.
 El bismuto no se considera un carcinógeno para los humanos.