Óxido de bismuto (III) (Bi2O3) — definición, propiedades y usos

Óxido de bismuto (III) (Bi2O3): definición, propiedades, estructura y usos industriales y científicos. Guía completa y práctica para profesionales y estudiantes.

El óxido de bismuto (III), también conocido como bismita y trióxido de bismuto, es un compuesto químico. Su fórmula química es Bi₂ O₃. Tiene iones de bismuto y de óxido. El bismuto se encuentra en su estado de oxidación +3.

Propiedades físicas y estructurales

• Masa molar: ≈ 465,96 g·mol⁻¹.
• Apariencia: polvo que puede variar del amarillo al marrón rojizo según la fase cristalina y el tamaño de partícula.
• Densidad: alta densidad (α-Bi₂O₃ ≈ 8,9 g·cm⁻³).
• Punto de fusión: ≈ 817 °C.
• Solubilidad: prácticamente insoluble en agua; se disuelve en ácidos formando sales de Bi(III) y presenta comportamiento ligeramente anfótero en medios muy básicos formando complejos bismutato.
• Estructura cristalina: presenta varias fases polimórficas (comúnmente designadas α, β, γ, δ, ε). La fase α (monoclínica) es la más estable a temperatura ambiente; la fase δ (estructura análoga a fluorita) aparece a altas temperaturas y es conocida por su elevada conductividad iónica de oxígeno.

Propiedades químicas

• Bi₂O₃ contiene bismuto en estado +3 y actúa principalmente como óxido básico, aunque muestra comportamiento anfótero en condiciones apropiadas.
• Reacciona con ácidos para dar sales de Bi(III) y con agentes oxidantes/reductores en determinadas condiciones puede transformarse en otras especies bismuto-oxígeno.
• Es un semiconductor dependiendo de la fase; el ancho de banda permitido (band gap) varía con la estructura, siendo del orden de algunos electronvoltios (aprox. 2–3 eV en varias fases), lo que lo hace de interés para aplicaciones fotocatalíticas y electrónicas.

Obtención y métodos de síntesis

• La preparación industrial y de laboratorio suele realizarse calentando bismuto metálico en atmósfera de oxígeno o por descomposición térmica de sales como el nitrato de bismuto (Bi(NO₃)₃·xH₂O).
• Métodos modernos para obtener Bi₂O₃ con control de tamaño y fase incluyen sol–gel, precipitación controlada, síntesis hidrotermal, y técnicas de pulverización en llama o deposición química.

Usos y aplicaciones

• Cerámica y vidrio: se emplea como aditivo en esmaltes, vidrios y cerámicas para controlar el color, la densidad y las propiedades eléctricas; también se usa en vidrios ópticos y baja temperatura de fusión.
• Materiales electrónicos y dieléctricos: sirve como componente en materiales ferroeléctricos y piezoeléctricos (p. ej. en compuestos bismuto-basados) y en investigaciones sobre sensores y dispositivos semiconductores.
• Conductores iónicos: la fase δ presenta alta conductividad de iones oxígeno y por ello es estudiada en el contexto de celdas de combustible y sensores de oxígeno.
• Catalizadores y fotocatálisis: se utiliza como catalizador en reacciones de oxidación y como precursor para materiales fotocatalíticos (por ejemplo, formando heterouniones con otros óxidos para mejorar la actividad en la degradación de contaminantes o en la producción de oxígeno).
• Pigmento y esmaltes cerámicos: se emplea por su coloración y estabilidad térmica en esmaltes y como pigmento cerámico.
• Química fina: actúa como precursor para otros compuestos de bismuto usados en la síntesis orgánica y en la preparación de materiales complejos.

Seguridad, medio ambiente y manipulación

• Los compuestos de bismuto, en general, presentan toxicidad relativamente baja en comparación con otros metales pesados como plomo o mercurio; sin embargo, no deben subestimarse: el polvo fino puede ser irritante para ojos y vías respiratorias.
• Se deben seguir prácticas habituales de laboratorio: uso de guantes, protección ocular y extracción/localización de polvo para evitar inhalación. Evitar liberaciones al medio ambiente y disponer de los residuos conforme a la normativa local.
• En casos de ingestión o exposición significativa, consultar a servicios médicos y las fichas de seguridad (MSDS) del producto.

Notas finales

Bi₂O₃ es un óxido con interés tanto académico como industrial por su diversidad de fases, sus propiedades eléctricas y su papel como precursor en materiales funcionales. La manipulación responsable y el conocimiento de sus propiedades permiten aprovecharlo en aplicaciones que van desde la cerámica y el vidrio hasta la fotocatálisis y la investigación de conductores iónicos.

Ocurrencia

La bismita es la forma mineral del óxido de bismuto (III). Es un mineral de bismuto. Su dureza Mohs es de 4,5 a 5 y su peso específico es bastante elevado, alrededor de 8 o 9. Se obtiene al oxidar la bismutinita. Se encontró por primera vez en Nevada en 1868.

 
Bismita  

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