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El bismuto es conocido por sus propiedades creativas y estimulantes, debido a su asociación con el chakra del plexo solar. Descubra todas las virtudes de esta piedra en litoterapia…
Aunque ha sido relativamente bien conocida en los principales centros mineros europeos y franceses durante siglos, esta piedra bismuto poco común en el cuerpo puro (nativo) y en los principales compuestos fue cuidadosamente identificada y descrita en el año 1753 por el químico Claude Geoffroy el Joven al separarla del plomo. En 1814, el químico sueco Berzelius propuso el símbolo químico Bi. Los físicos siempre han reconocido a Bi como un elemento estable, el último de la clasificación. Incluso parece que sus propiedades tóxicas (las del cadmio y sus compuestos) han sido asimiladas desde hace mucho tiempo a las del estaño o el plomo. Bismuto original significa un solo cuerpo químico metálico al 50% que tiene la fórmula Bi, que es una sustancia mineral clasificada con los otros componentes originales correspondientes a esa sustancia. Su composición incluye regularmente la posible presencia de azufre así como de plomo -82, plata, hierro, arsénico, telurio, antimonio -51, etc.
Es un mineral bastante raro y sectil, que no se puede trabajar en condiciones ambientales. Es frágil, pero también muy denso, con un aspecto opaco y un brillo metálico brillante. Venas hidrotermales y geotérmicas caracterizan a este mineral, en el que encontramos :
La mayoría de las veces se presenta en forma de masas laminares y es una de las sustancias basadas en el arsénico.
Su descubrimiento en Europa Occidental se remonta al siglo XIII en el macizo de Erzgebirge. De hecho, las muestras tomadas por los mineros sajones de la región de Schneeberg se proporcionaron a los alquimistas, que identificaron algunos de los minerales con entidades cercanas a la sustancia de antimonio nativa. Esto explica por qué el nombre alemán Wismut o Wismuth fue tomado del nombre árabe « Bi ismid » o « bi ithmid ». Según el famoso diccionario alemán (novela) Duden, el término « das Wismuth » se explica por una extraña leyenda que destaca una misteriosa etimología. Enseña que el prado « die Wiese » o más exactamente « in der Wiesen », se convirtió en un distrito minero en el Schneeberg donde, desde el siglo XIV y especialmente en el XVI, hubo una fuerte explotación minera que se identificó con el nombre genérico de « Muth ».
La minería y la extracción efectivas requieren un cierto grado de organización. Por lo tanto, con el fin de aumentar el valor de la metalurgia medieval nacional, los científicos alemanes y pan-alemanes han multiplicado las iniciativas para germanizar el origen de este enorme semi-metal. Sin embargo, la propuesta de wîkschepel – palabra (punto) que significa en alemán « lisiado medio, mutilado » por analogía con los cristales esqueléticos o reticulados del mineral – es desgraciadamente mucho más común en el laboratorio que en la industria minera.Hoy en día el topotipo sigue siendo el distrito de Schneeberg en el Erzgebirge. En sus escritos iatroquímicos (novela), el científico y gran viajero suizo Teofrasto Bombasto de Hoenheim (1493 – 1541) – mucho más famoso por su nombre científico Paracelso o Magnus Paracelsius – evoca el « bisemutum » en referencia a una tradición latinizada, pero interpretada con cierta retrospectiva. Por su parte, Georg Bauer, también conocido como Agrícola, da una descripción muy precisa del procedimiento de extracción de mineral. Basándose en la fecha de publicación de « De veteribus » y « novis metallis » en 1546, la IMA (Asociación Internacional de Mineralogía) da fe del descubrimiento de la producción de este medio metal, así como de su existencia en su estado natural. Sin embargo, ya en 1530, el latín medieval bisemutum de los alquimistas ya había sido descrito en el « de re metallica » del autor anterior. A partir de este punto, cualquier suposición común sobre la explotación y el uso refinados asociados a su descubrimiento dejó de ser cierta hasta principios del siglo XVI. También es posible que en Francia, Jean Bodin haya mencionado el bismuto en sus publicaciones post-mortales (novela) publicadas en 1597. El trabajo de los investigadores alemanes Karl Scheele y Tobern Bergmann en 1775 o el francés Claude Geoffroy le Jeune en 1753 enseñó a los químicos de la Ilustración el método de extracción o aislamiento utilizado para este semi-metal puro. Es un metal blanco rojizo o blanco grisáceo, muy denso y brillante, flexible, rígido y quebradizo, con un aspecto de cristal romboédrico grueso.
Réné Haüy logró determinar la estructura básica del romboedro agudo a partir de un extracto de Bieberg.
Según los mineros, la piedra original, conocida como gediegener Wismuth o gewachsener Wismuth en alemán, existía en varios aspectos :
El nombre Wismutherz se asoció con el mineral de bismuto extraordinario, incluyendo el bismuto y sus derivados. El Wismuthglanz representaba el sulfuro en el mineral. Los Vererderder Wismuth, Wismuthkalk, Wismuthmulm, Wismuthbeschlag representaban cada uno un aspecto terroso y oxidado como la cal, descompuesto por el barro o la tierra, para ser lavado o rechazado. Por lo tanto, era un material irremediablemente oxidado, que debía lavarse y separarse en las diversas escorias que recogían la escoria y que no podían eliminarse inmediatamente con un carbón particular y caro. Para el alfarero de estaño-50, el verbo « wismuthen » se refiere a la soldadura de bismuto.
La piedra bismuto es un elemento químico cuyo número atómico es 83 y el símbolo es Bi. Es el quinto y último componente del grupo de pnictógenos (Grupo 15). Su toxicidad es menor que la del plomo, que es sustituido por ciertos usos. No es un oligoelemento, ya que no tiene un papel fisiológico conocido. Su cinética ecológica y organizativa -que se sabe es muy escasa en los organismos animales- sigue siendo relativamente poco estudiada (un punto que no es el caso de otros metales pesados relacionados). Teóricamente, es posible ligarlo al fósforo P, al antimonio Sb y al arsénico A del grupo 15, pero también al plomo Pb y al estaño Sn del grupo 14. Por otra parte, en los componentes sucesivos del grupo 15 (nitrógeno N, fósforo P, arsénico As, antimonio Sb y bismuto) se observa un fenómeno cada vez más marcado de formación de sulfuros estables en lugar de óxidos : es evidente que la piedra bismuto es calcófila.
En su forma más simple, este cristal es un mediocre metal blanco plateado con un brillante brillo rojizo – que es a la vez duro y quebradizo – y todos sus vapores y sales son tóxicos. Está estructurado atómica y electrónicamente según la fórmula [Xe] (4f) 14 (5d) 10 (6 s) 2 (6p) 3. Dejando de lado el spin, la dotación o sustracción de electrones con el mismo estado cuántico explica los +3 y +5 grados de oxidación. En efecto, en sus compuestos, el primer grado es mucho más frecuente que el segundo, porque se contrarresta con la inercia del doblete s, combinado con una notable simetría esférica. Así, el radio iónico del ión Bi3+ es de aproximadamente 1,2 Å mientras que el del ión Bi5+ se reduce a 0,74 Å.
En Europa occidental, los mineros medievales que buscaban vetas de mineral calcáreo, de cobre, de plomo, de cobalto o de plata conocían este simple cuerpo y sus compuestos más comunes (así como el azufre y el oxígeno), aunque no los describieran en la práctica. En estos ambientes mineros, frecuentemente confinados bajo tierra, este simple cuerpo estaba a menudo presente en su estado nativo. La distinción se hizo con el antimonio natural que parecía haber sido confundido frecuentemente con él durante la antigüedad, por lo que habría llevado su nombre en su cepa de inspiración árabe. Hoy en día, su reducción en el aire es un área que los especialistas en minería han dominado. Y desde entonces, se ha utilizado en la fabricación de aleaciones. Hay 35 isótopos conocidos de este mineral con una masa atómica que va de 184 a 218 u. Sin embargo, en la naturaleza sólo se encuentra un isótopo (bismuto-209), lo que lo convierte en una sustancia mononuclear. Este isótopo se ha considerado estable durante mucho tiempo, y por lo tanto el más pesado de todos los isótopos estables, lo que lo convierte en el último eslabón de la cadena de decaimiento del neptunio-237 (o plutonio-241). De hecho, en 2003 se llevó a cabo una demostración en el Instituto de Astrofísica Espacialen de Orsay la que se demostró que esta sustancia era radiactiva y tenía una notable vida media de 19 × 1018 años. Eso es más de mil millones de veces la edad del universo.
Sin embargo, su inestabilidad había sido predicha teóricamente. Se desintegra por una reacción α de energía de 3,14 MeV que da talio estable 205. Este descubrimiento es científicamente relevante porque confirma las hipótesis teóricas. Por ejemplo, el plomo 82 es la sustancia más pesada con al menos un isótopo estable. Su producción semi-industrial comenzó en la década de 1860. Se producía a partir de minerales de sulfuro (principalmente bismuto) y, en su defecto, con los óxidos de mineral asociados. Hoy en día, ha dejado de ser objeto de producción específica. Durante más de un siglo, ha sido un coproducto de la refinación del plomo-82, y en menor medida, del cobre, la plata, el estaño-50, el oro y especialmente el tungsteno. Durante los años noventa, tres países (Bolivia, México, Perú) fueron los principales productores de mineral, pero el Canadá y el Japón -y en menor medida Francia, Alemania y España- fueron los actores industriales de su producción (casi 10.000 toneladas/año en todo el mundo). En el decenio de 1990, no todos los primeros países contaban con instalaciones para procesar los minerales, es decir, la beneficiación por flotación, la torrefacción de sulfuros, la carbonización y la fundición oxidativa de la piedra bismuto.
Además de la fusión por zona térmica, es posible obtener una versión de metal refinado, con una pureza superior al 99% en masa, mediante electrólisis seca. La mina Tasna en Bolivia y la mina Shizhuyuan en China serían los únicos sitios de extracción en 2010 que producirían principalmente este material. En 2010, China fue el mayor productor mundial y la recuperación se produjo principalmente mediante la flotación de los minerales de wolframita, no mediante la fundición.
Este raro metal (el 73º constituyente más abundante de la corteza terrestre) se produce de forma natural sólo en una parte muy pequeña del medio ambiente. Debido a que es poco soluble, se supone que su movimiento es bajo, aunque algunas formas son volátiles. En cuanto a su ciclo biogeoquímico, es muy poco conocido. No es un material muy buscado en los estudios ambientales rutinarios del agua, el aire, el suelo o los productos alimenticios, y su movilidad en el medio ambiente es todavía poco conocida.
Su concentración es inferior a 1 µ g/m3 en el aire rural. Esto se debe principalmente a las precipitaciones y a las emisiones de los volcanes y (en mucho menor medida) a la erosión del suelo. Además, las fuentes antropogénicas (industria, combustión, etc.) han aumentado en los últimos decenios.
Se encuentra en la corteza terrestre a un promedio de 0,048μg/g, y en los suelos no contaminados a un promedio de 0,2μg/g (según Bowen, 1979). Otra fuente son los fungicidas que la contienen, que están en contacto directo con los cultivos alimentarios, y ciertos fertilizantes enriquecidos naturalmente (fertilizantes sintéticos o naturales). Cabe señalar, sin embargo, que según Senesi y otros, esta fuente era todavía insignificante en 1979 en comparación con la de la geoquímica de fondo.
Su presencia es muy baja) en el agua potable, que sin embargo proporciona de 5 a 20 µg/día).
Sólo se encuentra en dosis muy bajas en las plantas – a menudo en el límite de detección (< 0,06 μg/g) - incluso en plantas que crecen en tierras contaminadas. Sin embargo, este contenido en las plantas puede aumentar significativamente cerca de los sitios de las minas. Según Li y Thornton, en 1993 esta tasa se situaba entre 0,01 y 0,18 μg/g en particular y demostraba que se concentraba principalmente en las hojas - no en el fruto o las semillas - y que los coeficientes de transferencia de las raíces eran muy bajos (10-5 a 10-4). En la mayoría de los casos, el contenido del suelo es tan bajo que rara vez supera el umbral de fitotoxicidad (entre 1 y 100 ppm, según el Senesi en 1979).
Aunque la contaminación de los animales terrestres y acuáticos es a priori muy rara en la naturaleza, la contaminación del medio ambiente está aumentando considerablemente y los cartuchos – parte de los cuales contienen el 91% del mineral – son una fuente muy joven de contaminación de los humedales en los que se utilizan estos cartuchos. Cuando los fabricantes comenzaron a producir estos cartuchos, la información sobre los efectos de la piedra bismuto en los animales y los ecosistemas era muy escasa. Ni siquiera se conocía el nivel medio de este mineral en las aves (el primer estudio se realizó en 2004), como tampoco el nivel de toxicidad de sus aleaciones orgánicas. Mientras tanto se realizó un estudio que demostró que los propios cartuchos de bala ya estaban enriquecidos con este mineral. Según las muestras de hígado de pato y de músculo que contienen balas, las concentraciones medias del mineral en el hígado fueron de 0,05 μg/g de peso de carne seca para la cerceta de invierno y de 0,09 μg/g para el ánade real. Este mineral es un contaminante frecuente del plomo-82, lo que explica la significativa correlación entre las concentraciones tisulares de estos dos elementos en los músculos.
Los datos disponibles parecen ser más complejos. Según Martin-Bouyer (1980), parece que los efectos tóxicos de esta piedra no pueden deducirse ni de la dosis ni de la duración de la exposición, una situación bastante inusual en términos de toxicología. En los últimos decenios, este mineral se ha utilizado más ampliamente en América del Norte para fabricar municiones para la caza acuática. Así, los animales de caza que resultan heridos o muertos durante la caza con disparo, o los animales de caza que han ingerido directamente (como suelen hacer las aves) el disparo, son consumidos por los depredadores (incluidos los seres humanos y otros consumidores de caza). También sucede que algunos animales de caza sólo son heridos durante la caza y siguen viviendo con balas o astillas en sus cuerpos.
En 2000, Pamphlet introdujo cinco cuentas de la piedra en la cavidad peritoneal de ratones adultos de investigación. Los investigadores concluyeron que en los ratones, este mineral no era tan insoluble como se pensaba anteriormente. Por el contrario, estos animales mostraron un rápido aumento de su nivel en el citoplasma de varias células vitales (sistema musculoesquelético, células dendríticas del hígado, células tubulares de los riñones y macrófagos pulmonares). Sin embargo, no se han evaluado las consecuencias en animales con una vida útil más larga. Se hizo evidente que la sustancia podía cruzar fácilmente la barrera hematoencefálica y que la contaminación orgánica era muy diferente en los distintos individuos. En conclusión, los animales de caza heridos por una de estas balas probablemente se contaminarían a un ritmo a veces peligroso para el animal en unas pocas semanas.
Una técnica de imagen más reciente (auto metalografía), realizada en ratas de laboratorio contaminadas experimentalmente, sugiere (enseña) que esta sustancia también puede dirigirse a los testículos. Estos últimos pueden atacar las células de Leydig y los macrófagos testiculares, lo que plantea interrogantes sobre su posible reprotoxicidad. Cada temporada de caza resulta en la dispersión de millones de cartuchos en el medio ambiente. En un estudio de 2008, parece que la piedra bismuto permanece como arenilla, contaminando el suelo (particularmente en su versión ácida), pero no parece afectar a la vegetación local, incluso en un ambiente ácido. En 2006, todavía era imposible demostrar que esas municiones no constituían un peligro para el medio ambiente y la salud.
Ahora es posible encontrarlo retrospectivamente y determinar su evolución pasada (en picogramos) a partir de núcleos de hielo polar o depósitos de nieve más recientes. Así pues, la cantidad de mineral en su forma elemental procedente de fuentes volcánicas se ha estimado en 1200-1700 t/año, lo que es considerable en comparación con las 40 t/año de erosión eólica continental y salinización del mar según Candelone (1995). Los seres humanos fueron responsables de la contaminación ambiental adicional de casi 15 t/año alrededor de 1995 (es decir, más de la ingesta total debida a la erosión y a las sales marinas en cada período de dos años). Sin embargo, no hay duda de que estas emisiones antropogénicas han ido en aumento durante varios decenios, que las técnicas de reciclaje de este mineral no se han desarrollado y que la dispersión de millones de sus aleaciones y granalla de acero (utilizada como sustituto del plomo-82) contribuirá a acelerar esta contaminación emergente.
Debido al aumento constante del uso del carbón y otros combustibles fósiles que contienen este metal, así como al desarrollo de la producción minera, se espera que esta contaminación ambiental se acelere aún más. También hay un número creciente de fuentes antropogénicas cuyos niveles en el aire, el suelo, el agua o ciertos alimentos pueden ser anormalmente altos.
Esta contaminación es causada principalmente por :
La concentración de masa de este raro producto químico está entre 0,03 g/t y 0,2 g/t (está más concentrado en la corteza terrestre que en el manto). El contenido de bismuto en los aerosoles o géiseres volcánicos es generalmente más alto que en el suelo debido a la alta volatilidad de los compuestos de bismuto halogenado y al hecho de que alrededor de una quinta parte de la masa de mineral en las zonas volcánicas activas se encuentra en el aire. La sustancia 210Bi -aunque es más alta que 210Po y 210 Pb- está demostrando ser un muy buen indicador radioactivo de los aerosoles volcánicos.
Más allá del arsénico o el antimonio, la sustancia Bi es más calcófila. Como sus vecinos el selenio o el telurio, se combina fácilmente con el azufre y se asocia frecuentemente con otros metales calcáreos (plomo-82, zinc…). Esta característica justifica el hecho de que, durante más de 100 años, el plomo-82 ha producido la mayor cantidad de bismuto del mundo, dejando sólo una décima parte de la densidad del mineral mundial para la recuperación de la chatarra de los procesos de refinación electroquímica del cobre.
Anecdóticamente, el subproducto de la refinación del estaño de la escarificación o el tratamiento con ácido clorhídrico de agua caliente de la casiterita es un subproducto del proceso de refinación del estaño del mundo.
En su versión básica, este mineral está condensado geológicamente en las venas hidrotermales y en las fallas hidrotermales de la corteza terrestre, especialmente durante la colisión de los continentes.
Los principales minerales de bismuto son los siguientes :
En forma de sulfuros y, en menor medida, de óxidos y carbonatos, estos minerales son muy similares a los del estaño-50 y el plomo-82. Los sulfuros de cobre y de plomo, que suelen estar estrechamente relacionados, pero en cantidades ínfimas, contienen sulfuros de cobre y de plomo en forma de sulfonatos de cobre y sulfonarseniatos de cobre. También se encuentra fuera de las vetas hidrotermales en las rocas de pórfido aurífero donde se asocia con el cobre y el molibdeno.
El mineral se considera una verdadera piedra para esculpir la mente.
De hecho, esta piedra debería ser lo primero en entrar y lo último en salir cuando se cambia de casa.
La piedra bismuto tiene varias virtudes interesantes en el plano físico.
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