Bismuto y compuestos de bismuto: principales tipos y aplicaciones

El bismuto se encuentra en la corteza terrestre aproximadamente al mismo nivel que la plata. Tiene un bajo punto de fusión, alta densidad y se expande al solidificarse. En comparación con muchos metales pesados, el bismuto tiene una toxicidad relativamente baja. Su radiactividad natural también es extremadamente baja. Por estas razones, el bismuto suele describirse como un “metal verde”.”

China es el mayor productor mundial de bismuto y uno de sus principales países productores. Entre los productos de bismuto disponibles en el mercado se incluyen bismuto refinado, aleaciones de bismuto y compuestos como el trióxido de bismuto, el oxicloruro de bismuto y el citrato de potasio y bismuto. Estos productos se utilizan en aleaciones de bajo punto de fusión, soldaduras, aditivos metálicos, medicamentos para el estómago, pigmentos, cosméticos y materiales electrónicos.

En los últimos años, los materiales a base de bismuto también se han utilizado en catalizadores, materiales termoeléctricos y detectores. Han despertado interés en numerosos campos, como las células solares, la impresión 3D, los sensores flexibles y la imagen médica.

Este artículo explica los principales tipos, usos prácticos y aplicaciones futuras del bismuto metálico y los compuestos de bismuto.

Usos del bismuto

El bismuto tiene una toxicidad relativamente baja en comparación con el plomo y muchos otros metales pesados. Esto lo hace útil en soldaduras sin plomo, pigmentos, algunas piezas metálicas, medicamentos y cosméticos.

El bismuto tiene un bajo punto de fusión, de aproximadamente 271,4 °C. Puede formar aleaciones con estaño, indio, antimonio, cadmio y otros metales. Muchas de estas aleaciones se funden por debajo de los 200 °C, e incluso a temperaturas mucho más bajas. Esto las hace útiles en soldadura a baja temperatura, componentes de seguridad térmica, trabajos de sujeción temporal y fundición especial.

El bismuto se expande al solidificarse. El aumento de volumen es de aproximadamente 3,31 TP3T. La mayoría de los metales se contraen durante la solidificación. El bismuto puede ayudar a compensar esta contracción en una aleación. Esto fue importante en la imprenta y la fundición de precisión. Todavía resulta útil en moldes de bajo punto de fusión, soportes para lentes y piezas que requieren una buena reproducción de la forma.

El bismuto también es denso. Su densidad es de aproximadamente 9,8 g/cm³. Los materiales con alto contenido de bismuto pueden bloquear o reducir los rayos X y gamma. Esto ha impulsado el desarrollo de productos de blindaje con bismuto y la investigación de materiales para diagnóstico por imagen médica.

Sus propiedades eléctricas y ópticas abren un nuevo abanico de aplicaciones. El bismuto presenta una conductividad térmica muy baja en comparación con otros metales. Además, posee un elevado coeficiente de Hall. El telururo de bismuto y materiales relacionados pueden transformar una diferencia de temperatura en electricidad. También pueden generar refrigeración al pasar corriente eléctrica a través de ellos. Otros compuestos de bismuto absorben luz ultravioleta, visible o infrarroja cercana. Por ello, el bismuto se estudia en sensores, células solares, fotocatalizadores y materiales fotosensibles.

Tipos y aplicaciones del metal bismuto

El bismuto metálico comercial está disponible en forma de lingotes, barras, varillas, gránulos, perdigones, agujas y polvo. Su composición química es la misma, pero su forma física modifica su uso.

Los lingotes son una opción común para las plantas de aleación y las empresas procesadoras de metales. Son fáciles de almacenar y adecuados para la carga de hornos. Los gránulos, las granallas y las agujas son más fáciles de pesar en cantidades pequeñas. Además, se funden más rápido debido a su mayor superficie. Polvo de bismuto Se utiliza cuando se necesita una mezcla fina o una reacción más rápida.

La pureza depende del uso final. Para trabajos generales de aleación, se puede usar bismuto refinado estándar. Se requiere metal de alta pureza para algunos usos en semiconductores, detectores e investigación. En muchas aplicaciones de metales, el análisis es solo la primera verificación. El plomo, el arsénico, el antimonio, el cobre, el hierro y la plata también pueden ser importantes.

Las aleaciones de bajo punto de fusión constituyen el principal uso tradicional del bismuto metálico. Las aleaciones de estaño-bismuto son comunes en soldaduras de baja temperatura. Las aleaciones de bismuto-indio-estaño y otras aleaciones multimetálicas se utilizan cuando se requiere un rango de fusión aún menor. Estas aleaciones permiten unir componentes sensibles al calor sin necesidad de utilizar la alta temperatura que requieren muchas soldaduras estándar. Se utilizan en electrónica, pero la elección precisa depende de la resistencia de la unión, la humectabilidad, los ciclos térmicos y la fragilidad.

Las aleaciones de bismuto fusibles también se utilizan en dispositivos de seguridad térmica. Una pieza fabricada con esta aleación se funde a una temperatura determinada. Esta acción puede abrir una válvula, liberar un resorte, interrumpir un circuito o activar otra medida de seguridad. Algunos ejemplos son los fusibles térmicos, los tapones de seguridad, los enlaces de rociadores contra incendios y los dispositivos de liberación de calor.

Las aleaciones de bajo punto de fusión también son útiles para trabajos de sujeción y conformado temporales. Una pieza se puede fijar con una aleación fundida y mecanizar una vez que la aleación se solidifica. Posteriormente, la aleación se funde y se retira. Este mismo principio se utiliza para el posicionamiento de lentes, el doblado de tubos y el soporte de piezas delgadas o irregulares. Las aleaciones que contienen bismuto también se utilizan en moldes y matrices reutilizables. Su baja temperatura de procesamiento acorta el ciclo de calentamiento y enfriamiento.

La expansión del bismuto durante la solidificación facilita estas aplicaciones. La aleación puede rellenar detalles finos y mantener un contacto estrecho con la pieza.

El bismuto también se utiliza como aditivo metálico. Pequeñas adiciones pueden mejorar el mecanizado en algunos aceros, aleaciones de aluminio, aleaciones de cobre y fundiciones. Las finas partículas de bismuto ayudan a la ruptura de la viruta de corte. También pueden reducir la fricción cerca de la herramienta de corte. Esto puede mejorar la velocidad de corte y el acabado superficial. El bismuto se ha estudiado como sustituto del plomo en algunos metales de fácil mecanizado.

El bismuto también desempeña un papel secundario en los sistemas nucleares y de radiación. Las aleaciones líquidas de plomo-bismuto pueden transportar calor en algunos diseños de reactores. Tienen un bajo punto de fusión y un alto punto de ebullición. Además, el bismuto absorbe menos neutrones térmicos que muchos metales pesados. Se trata de aplicaciones de ingeniería especiales que requieren un control estricto de la corrosión, la temperatura, la composición de la aleación y los productos radiactivos.

Tipos y aplicaciones de los compuestos de bismuto

Los compuestos de bismuto combinan una toxicidad relativamente baja con una alta densidad y útiles propiedades ópticas, eléctricas y catalíticas. Diversos materiales de bismuto se utilizan en pigmentos, cosméticos, productos farmacéuticos, aleaciones de bajo punto de fusión, catalizadores, materiales electrónicos e investigación de laboratorio. También se están desarrollando óxidos, oxihaluros, vanadatos, sulfuros, seleniuros y telururos de bismuto para fotocatálisis, dispositivos termoeléctricos, blindaje contra la radiación e imágenes avanzadas.

Trióxido de bismuto (CAS 1304-76-3) Es una de las principales materias primas en la industria química del bismuto. Es un óxido amarillo con la fórmula Bi₂O₃. Se utiliza para fabricar otros compuestos de bismuto. También se añade directamente a sistemas de vidrio, cerámica, cerámica electrónica, pigmentos y catalizadores.

En vidrios especiales, el trióxido de bismuto puede aumentar la densidad y el índice de refracción. También puede contribuir a la fabricación de vidrio sin plomo con útiles propiedades ópticas y de sellado. En sistemas cerámicos, puede reducir la temperatura de cocción o ayudar a formar la fase eléctrica requerida. Entre sus aplicaciones se incluyen condensadores cerámicos, ferritas, varistores, fritas de vidrio y otras cerámicas funcionales.

El trióxido de bismuto también se utiliza en la producción de catalizadores. Puede ser el óxido activo, parte de un óxido mixto o una fuente de bismuto durante la fabricación del catalizador.

El nitrato de bismuto, el hidróxido de bismuto y el subcarbonato de bismuto se utilizan frecuentemente como materias primas químicas:

• Nitrato de bismuto (CAS 10361-44-1)Puede suministrar iones de bismuto en la producción de óxidos, óxidos mixtos, catalizadores y otras sales. Cuando se utiliza en procesos acuosos, generalmente se mantiene en una solución ácida, ya que se hidroliza en agua. Si el nivel de acidez disminuye, puede formarse nitrato de bismuto básico en estado sólido. Esto puede alterar la concentración de bismuto y obstruir tuberías o filtros.
• Hidróxido de bismuto (CAS 10361-43-0) Es principalmente un intermediario. Puede reaccionar con ciertos ácidos para formar nitrato, citrato, salicilato y otros compuestos de bismuto. Su contenido de agua y su reactividad pueden afectar los cálculos de lotes.
• Subcarbonato de bismuto (CAS 5892-10-4) Se utiliza en determinados productos farmacéuticos. También se emplea para fabricar otros compuestos de bismuto y en algunos sistemas cerámicos o catalíticos.

Oxicloruro de bismuto (CAS 7787-59-9) Es el principal producto de bismuto utilizado en cosméticos de color. Forma finas partículas laminares que reflejan la luz y producen un efecto nacarado de color blanco a plateado. Además, aportan suavidad y una textura sedosa a polvos y cremas.

El oxicloruro de bismuto se utiliza en bases de maquillaje, polvos sueltos, polvos compactos, coloretes, sombras de ojos, productos labiales y esmaltes de uñas. Se puede usar solo para un aspecto perlado suave. También se puede mezclar con mica, dióxido de titanio y óxidos de hierro. Esto crea diferentes colores, niveles de brillo y cobertura (El FDA de EE. UU. (El oxicloruro de bismuto figura en la lista de aditivos colorantes para cosméticos, incluidos los productos utilizados alrededor de los ojos). Este material también se puede utilizar en recubrimientos decorativos y plásticos.

Vanadato de bismuto (CAS 14059-33-7) Se dirige a un mercado de pigmentos diferente. Es un pigmento amarillo inorgánico brillante. Posee buena intensidad de color, resistencia al calor y a la intemperie. Se utiliza en pinturas, recubrimientos y plásticos. Puede sustituir a algunos pigmentos amarillos que contienen plomo, cromo o cadmio.

Los compuestos farmacéuticos de bismuto se utilizan para tratar la disfunción gástrica.

• Subsalicilato de bismuto (CAS 14882-18-9) Se utiliza como ingrediente activo en productos para la diarrea y el malestar estomacal.
• Subgalato de bismuto (cas 99-26-3) Se utiliza en productos desodorantes internos. Ayuda a reducir el olor de las flatulencias y las heces.
• Citrato de bismuto (CAS 813-93-4) Se utiliza para elaborar productos farmacéuticos a base de citrato.
• Citrato de bismuto y potasio (CAS 57644-54-9)se utiliza en algunos tratamientos combinados para Helicobacter pylori.
• Aluminato de bismuto (CAS 12284-76-3), subnitrato de bismuto (CAS 1304-85-4), y el subcarbonato de bismuto también se han utilizado en productos protectores gástricos o antiácidos.

Foconsci Industria Química Co., Ltd.es un proveedor chino de compuestos a base de bismuto. Nuestra gama representativa de bismuto incluye trióxido de bismuto, subcarbonato de bismuto, oxicloruro de bismuto, subnitrato de bismuto, hidróxido de bismuto, nitrato de bismuto, aluminato de bismuto, subsalicilato de bismuto, subgalato de bismuto, óxido de nitrato de bismuto, citrato de potasio y bismuto y citrato de bismuto.

El bismuto en la electrónica y otros campos de alta tecnología.

Los materiales termoeléctricos constituyen uno de los usos de alta tecnología más consolidados. Telururo de bismuto (CAS 1304-82-1) y telururo de antimonio (CAS 1327-50-0) Estas aleaciones funcionan a temperaturas cercanas a la ambiente. Se utilizan en módulos de refrigeración de estado sólido. Estos módulos no tienen compresor ni refrigerante en movimiento. Se emplean para enfriar sensores, componentes láser, pequeños dispositivos electrónicos, instrumentos de laboratorio y cajas con control de temperatura. El mismo tipo de material también puede convertir el calor residual en energía eléctrica.

El rendimiento termoeléctrico depende de más factores que la pureza. La orientación cristalina, el tamaño de grano, el nivel de portadores, la densidad y el diseño de los contactos influyen en el dispositivo. Por lo tanto, el polvo de telururo de bismuto no es un producto termoeléctrico completo. Debe procesarse para obtener un material controlado y conectarse al resto del módulo.

Se está estudiando la impresión 3D como método para dar forma a componentes termoeléctricos. En las investigaciones se han utilizado tintas de telururo de bismuto y telururo de antimonio para imprimir pequeñas estructuras generadoras de energía. Este método podría crear piezas curvas o con formas personalizadas, además de reducir el desperdicio de material. Sin embargo, aún se requiere mejorar la velocidad de impresión, la precisión de la forma, la densidad y el contacto eléctrico.

Los fotocatalizadores a base de bismuto son otra área de investigación activa. Los materiales comunes incluyen trióxido de bismuto, vanadato de bismuto, tungstato de bismuto, oxicloruro de bismuto, oxibromuro de bismuto, oxiyoduro de bismuto (CAS 7787-63-5), y subcarbonato de bismuto. Estos compuestos pueden absorber luz y generar cargas activas en su superficie. Los investigadores los utilizan para la descomposición de contaminantes, la producción de hidrógeno, la oxidación del agua y ciertas reacciones orgánicas.

El bismuto también está presente en materiales ópticos y electrónicos. Germanato de bismuto (CAS 12233-56-6) Los cristales se utilizan en los detectores de radiación porque producen luz cuando absorben radiación de alta energía. Ferrita de bismuto (CAS 12010-42-3) Se estudia y utiliza en cerámicas electrónicas especiales porque presenta comportamiento tanto eléctrico como magnético. Sulfuro de bismuto (CAS 1345-07-9) Es un semiconductor que responde a la luz visible y al infrarrojo cercano. Se estudia en fotodetectores, materiales solares y sensores.

El óxido de bismuto de alta pureza se utiliza en algunas cerámicas conductoras y electrolitos de óxido. El vidrio que contiene bismuto puede ofrecer un alto índice de refracción y una buena transmisión infrarroja. También se estudian fibras y vidrios dopados con bismuto para amplificadores ópticos y fuentes de luz.

Los materiales solares a base de bismuto constituyen un campo emergente. Los investigadores están probando haluros de bismuto y materiales tipo perovskita a base de bismuto como alternativas menos tóxicas a las perovskitas de plomo. Estos materiales pueden absorber luz y son más estables en ciertas condiciones. Sin embargo, su eficiencia de conversión de energía aún es inferior a la de los mejores sistemas basados en plomo.

También se están estudiando sensores flexibles. El bismuto posee un alto coeficiente de Hall. Las películas delgadas de bismuto pueden detectar cambios en un campo magnético. Los investigadores han colocado estas películas sobre polímeros flexibles para crear sensores que se adaptan a la forma de un dedo o una muñeca. Entre sus posibles aplicaciones se incluyen el seguimiento de movimiento, los controles portátiles y los dispositivos electrónicos flexibles. La durabilidad a largo plazo y la producción estable siguen siendo aspectos clave.

La investigación médica aprovecha otra propiedad del bismuto: su elevado número atómico. Las partículas de bismuto proporcionan un fuerte contraste en las imágenes de rayos X y tomografía computarizada. Algunas partículas también pueden absorber luz infrarroja cercana y convertirla en calor. Esto despierta interés en sistemas combinados de diagnóstico por imagen y tratamiento.

Perspectivas de la oferta y del mercado

La mayor parte del bismuto se recupera durante el procesamiento de plomo, tungsteno, zinc, cobre y otros minerales. A menudo es un subproducto o coproducto. Por lo tanto, el suministro de bismuto puede variar cuando cambian los procesos de extracción y refinación de otros metales.

China es el mayor país productor de bismuto. Resúmenes de materias primas minerales del USGS 2026 Se estima que la producción minera mundial alcanzará aproximadamente las 16 000 toneladas métricas en 2025. China produjo alrededor de 14 000 toneladas métricas. Esto equivale a aproximadamente 881 TP3T del total mundial.

Hunan es el principal centro de recursos y producción de bismuto en China. Jiangxi y otras regiones productoras de metales no ferrosos también participan en la cadena de suministro. Los proveedores de productos químicos derivados se encuentran en otras regiones. Foconsci Industria Química Tiene su sede en Shandong y suministra compuestos de bismuto procesados. Esto es diferente de la extracción o el refinado de bismuto metálico.

China comenzó a aplicar controles de exportación a determinados productos de bismuto en febrero de 2025. La lista de productos controlados no incluye todos los compuestos de bismuto. Exportadores y compradores deben verificar la composición química exacta, el código aduanero, la presentación del producto, el usuario final y su uso definitivo. Este proceso debe comenzar antes de que el pedido esté listo para su envío.

La demanda proviene de diversos mercados. Los medicamentos y cosméticos generan una demanda constante de grados controlados. Los límites de plomo favorecen el uso de bismuto en soldaduras de baja temperatura, aleaciones de fácil mecanizado y pigmentos específicos. El vidrio, la cerámica y los catalizadores impulsan la demanda de trióxido de bismuto y otros compuestos inorgánicos. Los materiales termoeléctricos y otras aplicaciones electrónicas tienen un volumen menor, pero requieren mayor pureza y un control más estricto.

La investigación de alta tecnología amplía las posibles aplicaciones del bismuto. Fotocatalizadores, células solares basadas en bismuto, sensores flexibles, componentes termoeléctricos impresos y partículas para diagnóstico por imagen médica se encuentran en diferentes fases de desarrollo. Algunos ya cuentan con productos comerciales, mientras que otros aún se utilizan principalmente en laboratorios.

Referencias

• Usos y campos de aplicación del bismuto — Enciclopedia de metales
• Propiedades especiales del bismuto y sus perspectivas de aplicación en campos de alta tecnología.
• Servicio Geológico de los Estados Unidos: Resúmenes de materias primas minerales 2026 — Bismuto
• Servicio Geológico de los Estados Unidos: Estadísticas e información sobre el bismuto.
• FDA de EE. UU.: Situación regulatoria del oxicloruro de bismuto
• US DailyMed: Información sobre el medicamento subsalicilato de bismuto
• Código Electrónico de Regulaciones Federales: Subgalato de bismuto en productos desodorantes internos
• US DailyMed: Producto combinado de subcitrato de bismuto y potasio
• Ministerio de Comercio de China: Controles de exportación sobre determinados productos de bismuto.