نیترات بیسموت

بیسموت (III ) نیترات
Bismuth (III) nitrite

   
1-مقدمه

بیسموت (III) نیترات که با نام بیسموت تری نیترات نیز شناخته می شود, نمکی از کاتیون بیسموت با عدد اکسایش +3 و آنیون نیترات است. رایج ترین شکل این نمک به صورت پنج آبه می باشد. این نمک در تهیه سایر ترکیبات بیسموت به کار می‌ رود و به شکل تجاری به فروش می‌ رسد. این ماده که با فرمول شیمیایی Bi(NO_3 )_3 شناخته می شود, تنها نیترات تشکیل شده از عناصر گروه 15 است که این مسئله نشان می ‌دهد بیسموت ماهیت فلزی دارد. بیسموت (III) نیترات پنج آبه یک جامد بی رنگ و دارای شکل کریستالی تری کلینیک است. وقتی این نمک را در حدود 60 درجه سانتی گراد حرارت دهیم، به شکل پایه‌ ای بیسموت (III) نیترات در می ‌آید و در دما های بالاتر به بیسموت (III) اکسید تبدیل می ‌شود. نیترات بیسموت در آب محلول است، اما باید از اضافه کردن مقادیر زیاد آب به آن خودداری شود؛ چون مقادیر زیاد آب باعث هیدرولیز نمک و تبدیل آن به ترکیبات دیگر مانند بیسموت (III) اکسی نیترات می‌ شود. 

بیسموت (III) اکسی نیترات به محلول به دست آمده خاصیت اسیدی می ‌دهد. این ترکیب در اسیدهای قوی معدنی، همچنین گلیسرین و استیک اسید قابل حل است. از اضافه کردن نیترات بیسموت به اسید نیتریک و محلول آبی مانیتول، یک محلول شفاف تولید می‌ شود که دارای ترکیبات پیچیده‌ ای است. از این محلول برای تولید بسیاری از نمک های بیسموت استفاده می‌ شود. از آن جایی که ترکیبات نیترات از عوامل اکسید کننده به حساب می‌ آیند، در زمان حل شدن می‌توانند با هیدروکربن ‌ها ترکیبات اشتعال زایی را تولید کنند. نیترات ‌ها پیش سازهای خیلی خوبی برای تولید کاتالیزگر های خاص، ترکیبات با خلوص فوق العاده بالا و مواد با مقیاس نانو هستند.

2-تاریخچه

این نمک سابقه چندانی در مصرف ندارد و اسناد تاریخی از آن صحبتی به میان نبرده اند, زیرا بدست آوردن آن کار چندان راحتی نمی باشد. اما خود عنصربیسموت در اواسط قرن هجدهم به عنوان یک فلز خاص پذیرفته شد و آثاری در مورد شیمی آن در سال 1739 توسط شیمیدان آلمانی یوهان هاینریش پوت و در سال 1753 توسط کلود فرانسوا جفروی فرانسوی منتشر شد و ترکیبات نیترات های آلی در دهه 1930 ظاهر شدند. می توان نتیجه گرفت که این نمک در صده ی اخیر تجاری سازی شده است.

3-کاربردها

1-3- واکنش ‌های آلی

بیسموت (III) نیترات نمکی ارزان است که به شکل صنعتی در دسترس قرار دارد. به همین علت کاربرد زیادی در شیمی آلی برای توسعه دادن مسیرهای جدید واکنش که منجر به تولید محصولات دارویی جدید می‌ شود دارد. از این نمک می‌توان برای تهیه ترکیبات غیر هتروسیکلی مانند ترکیبات آلیفاتیک، تک حلقه ‌ای، دو حلقه ‌ای و چند حلقه ‌ای آروماتیک ، آمینو اسیدها و پپتیدها، ترپن‌ ها و استروییدها استفاده کرد. بیسموت (III) نیترات پنج آبه یک کاتالیزگر کارامد برای واکنش تراکمی پچمان فنول‌ ها و β-کتون استرها تحت شرایط حلال-آزاد است. پروتوکل این سری واکنش‌ ها ساده است و محصولاتی با بازده و خلوص بالا تولید می‌کند. 

3-2- دواکنش‌ های پلیمیری شدن

پلی استرها جزو مهم ترین پلیمرهای زیست تخریب پذیر هستند که فرایند تولید آن‌ها را می‌توان با نمک نیترات بیسموت تسهیل کرد.

3-3-سایر کاربردها

برای تهیه دارو‌های دستگاه گوارش، داروهای بیماری ‌های پوستی از این نمک استفاده می‌شود. در تهیه کرم‌ های سفید کننده و از بین برنده لکه ‌های پوستی کاربرد دارد. در تهیه رنگدانه ‌های سفید مرواریدی، از این ترکیب استفاده می‌شود.

4-واکنش‌ ها

1-4-واکنش های سنتزی انتقالی

اکسید کردن تیول ‌ها به دی ‌سولفید‌ ها یک واکنش سنتزی انتقالی مهم است که با استفاده از نیترات بیسموت پنج آبه می ‌توان آن را با بازده بالا تولید کرد.

2-4-محافظت

برای محافظت از یک گروه آمینی در حین سنتز یک پپتید، می‌توان از tert-Butyloxyxarbonyl استفاده کرد. گزارش شده است که به کار بردن Bi(NO_3 )_3.5H_2 O   به عنوان کاتالیست، می‌ تواند فرایند محافظت از گروه ‌های آمینی را تسهیل کند.

این نمک در استون، استیک اسید و گلیسرول حل می‌شود اما در اتانول و اتیل استات تقریبا غیر محلول است.
نیترات بیسموت کمپلکس‌ های غیر محلولی در ترکیب با پیروکالول و کاپفرون به وجود می‌ آورد که پایه روش‌ های گراویمتریک برای مشخص کردن مقادیر بیسموت هستند.

5-روش تولید

نیترات بیسموت را می‌توان از طریق اثر دادن نیتریک اسید بر روی فلز فشرده شده بیسموت بدست آورد.

فلز درون اسید حل می‌گردد، اما مستقیما هیدرولیز می ‌شود و از pH = 0 به بالا دامنه ‌ای از اکسی نیترات‌ ها رو شکل می‌دهد.

6- تحقیقات جدید

در سال‌ های اخیر، برای سنتز کردن کمپلکس‌ های زیستی بیسموت از ترکیب نیترات بیسموت استفاده شده است. هم چنین برای تولید نانو ساختار‌هایی با خواص ترموالکتریکی ، این ترکیب کاربردهای فراوانی دارد. اما در کنار این موارد, امروزه با وارد شدن علم نانو به عرصه ی شیمی, بسیاری از پژوهش ها به این زمینه کشیده است. برای مثال در ارتباط با همین نمک بیسموت, مطالعه ای با عنوان " احیا وریستورهای اکسید روی توسط عملیات غوطه وری در محلول نانو نیترات بیسموت" در دومین کنفرانس تخصصی فناوری نانو در صنعت برق و انرژی ارائه شده است.

7-نگهداری

نحوه ی نگهداری این ماده بایستی به صورتی باشد که از ورود گرد و غبار آن به داخل محیط جلوگیری نماید زیرا خاصیت اکسندگی دارد و برای سلامتی مضر می باشد. همچنین مانند اکثر مواد شیمایی این محصول را نیز بایستی از ترکیبات اشتعال پذیر دور و در مکانی خشک نگهداری شود. توصیه می‌ شود در دمای 15 تا 25 درجه سانتیگراد نگهداری شود.

8-ایمنی

این ماده یه ترکیب اکسید کننده است و در صورت اتصال به مواد غذایی و نوشیدنی و ورود آن به بدن و یا بلع مستقیم آن برای سیستم گوارش بسیار خطرناک می باشد. از تماس این ماده با پوست و چشم بایستی جلوگیری شود, در نتیجه استفاده از عینک و دستکش ایمنی هنگام کار با آن الزامی است. در صورت استفاده در غلظت‌ های بالا، از سالم بودن سیستم تهویه اطمینان حاصل نمایید.  علاوه بر خطراتی که این ماده برای سلامتی انسان داراست, برای محیط زیست, گیاهان و جانوران نیز این ماده به شدت خطرناک است. لذا بایستی پسماند های حاوی آن را در ظرف جداگانه نگهداری و سپس معدوم نمود و از ریختن آن در فاضلاب و آب های زیر زمینی شدیدا خودداری نمود.