Висмут – это малораспространённый металл V группы, блестящий, серебряного цвета, с розовым оттенком. Микроэлемент нашёл применение в косметической промышленности, ядерной энергетике, металлургии, электронике. Кроме того, его соединение широко применяется в медицине благодаря его антисептическому и заживляющему свойствам.

В фармакологической промышленности он в основном используется для лечения желудочно-кишечных и онкологических заболеваний. На его основе изготавливаются мази для лечения язв, эрозий и других кожных заболеваний. Также висмут используется как контраст для визуализации структур органов и сосудов на рентгеновских снимках.

Влияние висмута на организм человека

Научная литература соглашается с тем, что висмут и большинство его соединений менее токсичны по сравнению с другими тяжелыми металлами, такими как ртуть, сурьма и т. д. Он широко применим в фармацевтической промышленности, но в определённых пропорциях и соединениях. Оказывает благотворное воздействие на человеческий организм и уничтожает патогены, но также может стать причиной побочных эффектов.

Соли висмута способны вызывать повреждение почек, печени и центральной нервной системы, хотя степень такого поражения обычно небольшая. Большие дозы могут быть фатальными для человека.

Лечение назначает исключительно врач. Только он может выбрать, какой именно препарат на основе висмута подойдёт, а также определить длительность его употребления и дозировку. Самолечение может быть опасно для здоровья.

Причины поражения и пути проникновения в организм

Металл способен проникать в организм человека несколькими путями:

• Косметические средства. Висмут применяется в производстве губных помад, теней для век, румян и другой косметики для получения блеска.
• Испарения и вода, которые могут содержать в себе частицы вещества. Сточные воды косметических, фармацевтических или парфюмерных производств могут быть источниками его попадания в природные воды.
• Продукты питания. В основном микроэлемент содержится в зелени, салатах и специях (перец душистый, майоран, мускатный орех и другие).
• Лекарственные препараты на основе оксида висмута.

В косметической промышленности случаев отравления было выявлено немного. Это может случиться только по причине несоблюдения требований безопасности на производстве.

Поражение организма веществом, содержащимся в лекарствах, возможно только при передозировке. При попадании в организм оно захватывается лейкоцитами крови и транспортируется по всем органам и тканям, оседая в почках, печени и т. д.

Какие препараты содержат висмут

• Висмута субцитрат – предназначается для лечения гастрита, язвы желудка и 12-перстной кишки. Оказывает обволакивающее и адсорбирующее действие.
• Де-нол – применяется при воспалениях и эрозиях пищевого тракта, обладает антацидным и цитопротекторным действием на слизистые оболочки и желудок.
• Викалин и Викаир – препараты отечественного производства для лечения язвы желудка и 12-перстной кишки, а также хронического гастрита. Кроме основного действия производят слабительный эффект.

Продолжительный приём средств на основе данного вещества может привести к изменению цвета кожи. Каждый медикамент имеет инструкцию-вкладыш, которую необходимо изучить перед началом лечения.

В каких продуктах содержится вещество

В съедобной части растений количество висмута составляет 0,06 мг/кг, что незначительно для человеческого организма. Он легко усваивается корневой системой растений и не накапливается в проводящих тканях.

В основном его содержит зелень, а именно: полынь, шалфей, зелёные водоросли руккола, зелёный лук, мята, салат Ромен, Лолло Роса, Батавия и др., а также специи: перец душистый, корица, мускатный орех, базилик и т. д.

Симптомы интоксикации

Отравление может быть острого или хронического типа.

Хроническое развивается постепенно, по мере накопления вещества в организме. Возникают следующие патологии:

• бессонница, раздражительность, судороги и спазмы;
• снижение иммунитета, ухудшение памяти, общая слабость;
• нарушение артериального давления и сердечного ритма;
• афтозный стоматит, анемия;
• почечная недостаточность, цилиндры в моче;
• тошнота, диарея, гепатит.

Острое отравление, наоборот, возникает вскоре после попадания вредного соединения в организм. Наблюдаются следующие признаки:

• рвота, тошнота, потеря аппетита и общей массы тела;
• недомогание, головные боли, лихорадка;
• дерматит, ревматические боли;
• почернение на дёснах в результате осаждения сульфида висмута;
• острая почечная недостаточность.

Могут развиваться и другие симптомы, такие как чувство телесного дискомфорта, присутствие альбумина или других белковых веществ в моче, диарея, кожные реакции, а иногда и серьезный экзодерматит. Кроме того, элемент входит в число металлов, которые уменьшают метаболизм сперматозоидов и способствуют появлению бесплодия у мужчин.

При наличии подобных симптомов необходимо прекратить употребление медикаментов на основе висмута и обратиться к врачу.

Лечение

При интоксикации веществом, помимо прекращения употребления препаратов на его основе, необходимо в максимально короткие сроки вывести его из организма. Висмут выводится почками, кишечником и потовыми железами, при этом может наблюдаться проявление дерматозов и зуда.

Лечение начинается с промывания желудка раствором полиэтиленгликоля. После этого следует принять активированный уголь (1 таблетка на 10 кг общего веса) или другие сорбенты. Кроме того, необходимы приём солевого слабительного и полоскание ротовой полости раствором перекиси и перманганата калия.

В случае, если лечение не проводится, а приём препарата продолжается, может возникнуть острая энцефалопатия с делирием, миоклониями, тяжелой атаксией и вариабельными нарушениями. Чтобы избежать развития подобных заболеваний, необходимо начать лечение при проявлении первых симптомов отравления.

Для профилактики интоксикации необходимо принимать медикаменты строго по назначению врача. Бесконтрольный приём препаратов на основе висмута трикалия дицитрат противопоказан и может быть опасен для здоровья.

Висмут был известен человечеству с давних времен, впервые упомянут в письменных источниках в 1450 году как Wismutton или Bisemutum. Долгое время этот металл считался разновидностью сурьмы, свинца или олова. Первые сведения о металлическом висмуте, его добыче и переработке встречаются в трудах крупнейшего металлурга и минералога средневековья Георгия Агриколы, датированных 1529 г. Представление же о висмуте как о самостоятельном химическом элементе сложилось только в XVIII в. Символ Bi впервые ввел в химическую номенклатуру выдающийся шведский химик Йенс Якоб Берцелиус.
О происхождении слова "висмут" существует несколько версий. По одной из них считают, что в основе его лежат немецкие корни "wis" и "mat" (искаженно weisse masse и weisse materia) -белый металл (точнее, белая масса, белая материя). По другой - слово "висмут" - не что иное, как арабское "би исмид", то есть похожий на сурьму.

Нахождение в природе, получение:

Содержание висмута в земной коре 2*10 -5 % по массе, в морской воде - 2*10 -5 мг/л. Висмутовые руды, содержащие 1% и выше висмута, встречаются редко, обычно его источником служат свинцовые, оловянные и другие руды, где он содержится как примесь. Минералами висмута, входящими в состав таких руд, являются висмут самородный (содержит 98,5-99% Bi), висмутин - Bi 2 S 3 , бисмит - Bi 2 O 3 и другие.
Около 90% всего добываемого висмута извлекается попутно при металлургической переработке свинцово-цинковых, медных, оловянных руд и концентратов. Висмут получают сплавлением сульфида с железом: Bi 2 S 3 + 3Fe = 2Bi + 3FeS,
или последовательным проведением процессов:
2Bi 2 S 3 + 9O 2 = 2Bi 2 O 3 + 6SO 2 ; Bi 2 O 3 + 3C = 2Bi + 3CO.

Физические свойства:

В отличие от сурьмы, в висмуте металлические свойства явно преобладают над неметаллическими. Ему свойствен сильный металлический блеск и белый розоватого оттенка цвет. Висмут одновременно хрупок и довольно мягок, тяжел (плотность 9,8 г/см3), легкоплавок (температура плавления 271°C). При плавлении висмут уменьшается в объеме (как лед), т.е. твердый висмут легче жидкого. Среди прочих металлов висмут выделяют малая теплопроводность (хуже него тепло проводит только ртуть) и самые сильные диамагнетические свойства.
Природный висмут состоит из одного стабильного изотопа 209 Bi.

Химические свойства:

В сухом воздухе висмут не окисляется, во влажной атмосфере постепенно покрывается пленкой оксидов. При нагревании выше 1000°С сгорает с образованием основного оксида Bi 2 O 3 . При сплавлении висмута с серой образуется Bi 2 S 3 . Взаимодействует с галогенами (наиболее изучены тригалогениды): 2Bi + 3Hal 2 = 2BiHal 3
Не реагирует с Н 2 , С, N 2 , Si..
При взаимодействии висмута с металлами образуются висмутиды, например, висмутид натрия Na 3 Bi, висмутид магния Mg 3 Bi и др. При действии кислот на такие сплавы висмута образуется висмутин BiH 3 (газ, неуст.).
Со щелочами и разбавленными кислотами висмут не реагирует, с концентрированными образует соли:
Bi + HNO 3 (конц.) => Bi(NO 3) 3 + NO 2 + ...

Важнейшие соединения:

Для висмута наиболее характерны соединения со степенью окисления: +3 и +5.
Оксид висмута(II), BiO : Серовато-черные кристаллы. Получают восстановлением оксида висмута(III) металлическим висмутом или водородом. Окисляется при нагревании до 180°С и во влажном воздухе. Диспропорционирует в реакции с кислотами, напр. 3BiO + 6HCl = 2BiCl 3 + Bi +3H 2 O.
Оксид висмута(III), Bi 2 O 3 : Моноклинные или тетрагональные желтые (коричневые в нагретом состоянии) кристаллы. Устойчив до 1750°С. Диамагнитен. Мало растворим в воде, ацетоне, жидком аммиаке, гидроксидах. Растворяется в кислотах. Получают нагреванием висмута в кислороде, разложением нитрата висмута (III), дегидратацией гидроксида висмута (III).
Гидроксид висмута(III), Bi(OH) 3 : Белый аморфный порошок. Проявляет основные свойства. Мало растворим в воде, концентрированных щелочах. Растворяется в глицерине, хлориде аммония и в минеральных кислотах. С кислотами образует соли висмута (III).
Соли висмута(III) - бесцветные крист. вещества, растворимые соли (нитрат, хлорид) для предотвращения гидролиза растворяют в разбавленных растворах соотв. кислот.
При растворении в чистой воде они гидролизуются с образованием осадков основных солей (напр. Bi(OH) 2 NO 3) или оксосолей (солей висмутила, напр. BiOCl).
Иодид висмута(III), BiI 3 : темно-коричневые кристаллы, нерастворим в воде, но растворяется в спиртах, в ацетоне. Взаимодействует с растворами йодидов, образуя водорастворимые комплексы: BiI 3 + KI = K.
Сульфид висмута(III), Bi 2 S 3 : Серовато-черные ромбоэдрические диамагнитные кристаллы. Обладает термоэлектрическими свойствами. Мало растворим в воде, разбавленных минеральных кислотах, в сульфиде аммония, в сульфидах и полисульфидах щелочных металлов. Восстанавливается водородом, углеродом, кремнием. Взаимодействует с водой, при этом полностью гидролизуется.
Оксид висмута(V), Bi 2 O 5 : Темно-коричневый порошок. Мало растворим в воде. Растворяется в кислотах и щелочах. Разлагается при нагревании. Получают окислением висмута (III) в концентрированных щелочных растворах, например при пропускании хлора через суспензию Bi 2 O 3 в растворе КОН.
Соединения висмута(V) проявляют сильные окислительные свойства: H 3 BiO 4 + 5НСl = BiCl 3 + Cl 2 + 4H 2 O
Висмутаты - соли висмутовых кислот, например мета- (NaBiO 3) или орто- (Na 3 BiO 4) висмутат натрия, желтый порошок, нерастворимый в воде, сильный окислитель:
2Mn(NO 3) 2 + 5NaBiO 3 + 14HNO 3 => 2NaMnO 4 + 5Bi(NO 3) 3 + 3NaNO 3 + 7H 2 O

Применение:

Основное применение висмута - его использование в качестве компонента легкоплавких сплавов. Висмут входит, например, в известный сплав Вуда, температура плавления которого ниже температуры кипения воды, во многие другие сплавы, используемые, например, при изготовлении легкоплавких предохранителей. Сплавы висмута и марганца (Mn) характеризуются ферромагнитными свойствами и поэтому идут на изготовление мощных постоянных магнитов.
Небольшие добавки висмута (0,003%-0,01%), в стали и в сплавы на основе алюминия улучшает пластические свойства металла, резко упрощает его обработку.
Некоторое значение висмут имеет в ядерной технологии при получении полония - важного элемента радиоизотопной промышленности. Соединения висмута, особенно Bi 2 O 3 , применяют в стекловарении и керамике, в фармацевтической промышленности, в качестве катализаторов и др.

Висмут относится к токсичным ультрамикроэлементам.
О физиологической роли висмута известно немного. Возможно он индуцирует синтез низкомолекулярных белков, принимает участие в процессах оссификации, образует внутриклеточные включения в эпителии почечных канальцев. Возможно, этот элемент обладает генотоксичными и мутагенными свойствами.
Не смотря на то, что висмут относится к категории тяжелых металлов, он является умеренно токсичным элементом. Растворимые соли висмута ядовиты и по характеру своего воздействия (хоть и в меньшей степени) аналогичны солям ртути.

Гаев Александр
ХФ ТюмГУ, 581 группа, 2011 г.

Источники: Википедия: http://ru.wikipedia.org/wiki/Висмут и др.,
Сайт кафедры общей и неорганической химии РХТУ им. Д.И. Менделеева. Таблица Д.И. Менделеева: Висмут

Висмут — химический элемент 15-й группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева; имеет атомный номер 83, представляет собой при нормальных условиях блестящий серебристый с розоватым оттенком металл. Собственно, как «висмут» элемент введен в химическую номенклатуру в 1819 г. шведским химиком Й. Берцелиусом. Не обладая ковкостью и тягучестью, висмут легко измельчается в порошок. Висмут был известен с давних времен (первые упоминания о нем в химической литературе относятся к XV веку), но долгое время его считали разновидностью олова, свинца или сурьмы. Представление о висмуте как о самостоятельном химическом элементе сложилось лишь в XVIII веке, после того как в 1739 г. немецким химиком И. Поттом была установлена его химическая индивидуальность .

Биологическая роль висмута изучена слабо, ученые предполагают, что этот элемент индуцирует синтез низкомолекулярных белков, принимает участие в процессах оссификации, образует внутриклеточные включения в эпителии почечных канальцев. Современный уровень знаний не позволяет определенно говорить о какой-либо физиологической роли висмута в организме человека. Его поступление в организм с водой или пищей незначительно, т. к. всасывание висмута, поступившего в желудочно-кишечный тракт, крайне мало и составляет около 5%. Суточное поступление висмута в организм с продуктами питания составляет 0,02 мг, а с воздухом — 0,00001 мг.

Гораздо более вероятным представляется поступление висмута в организм с лекарственными препаратами при приеме их внутрь или через кожу (при наружном применении). Суммарно в организм человека с пищей, а также с воздухом и водой поступает висмута в количестве 5-20 мкг/сутки. После всасывания висмут обнаруживается в крови в виде соединений с белками, а также проникает в эритроциты. Между органами и тканями висмут распределяется относительно равномерно. Некоторое накопление висмута может наблюдаться в печени, почках (до 1 мкг/г), селезенке и костях. Обнаруживается висмут и в головном мозге. Висмут относится к категории тяжелых металлов, он является умеренно токсичным элементом. Ряд источников даже называет висмут «самым безобидным» из всех тяжелых металлов. Будучи очень близок по своим свойствам к свинцу, висмут значительно менее ядовит. В связи с этим экологи ратуют за постепенную замену свинца в промышленных и производственных процессах на висмут. Профессиональные отравления или кожные заболевания при работе с висмутом почти не отмечаются, канцерогенность этого металла также не установлена. Обычно даже громадные дозы висмута, принятые перорально, не вызывают отравления, что объясняется трудностью всасывания соединений висмута .

За транспортировку висмута к различным органам в организме ответственны лейкоциты. Захваченный лейкоцитами и разнесенный током крови и лимфы по всему организму висмут накапливается в селезенке, центральной нервной системе и органах выделения, к которым относятся почки, печень, кишечник, слюнные железы. Его биодоступность очень низка — 0,16-1,5% от принятой дозы. Средняя концентрация висмута в крови после курсового лечения не превышает 3-58 мкг/л. Следы этого элемента были обнаружены в поте, слезах и грудном молоке. Резорбированный висмут выделяется с мочой. Длительный прием препаратов висмута в больших дозах может вызвать симптомы «висмутовой» энцефалопатии (особенно у больных с нарушением функции почек). На основании анализа 945 клинических случаев было доказано, что побочные эффекты возникают лишь при применении очень высоких доз препаратов (до 20 г/сут) на протяжении длительного (2-20 лет и более) времени .

Висмут упоминается в трудах многих авторов книг XV-XVII веков, в частности, у Валентина и Парацельса. 150 лет назад некоторые соединения висмута применялись как обеззараживающее, подсушивающее, вяжущее и антисептическое средство. Висмут является элементом, который, подобно серебру, обладает антимикробными свойствами. Самостоятельное применение висмута для терапевтических целей по причине ряда нежелательных эффектов затруднительно, поэтому оптимизация применения висмута как антибактериального агента связана с разработкой соответствующих форм и комплексов (солей), позволяющих эффективно осуществлять транспорт данного иона к непосредственному месту действия. Терапевтическая активность соединений висмута известна достаточно давно и описана для различных солей висмута, а его пероральное и парентеральное введение предназначалось для лечения ряда заболеваний, таких как сифилис, стенокардия Винсента и амебиазная дизентерия . Когда соли висмута стали широко востребованными, было налажено мелкосерийное производство их препаратов в виде микстур. Широкую известность в Великобритании первой половины XX века получил висмута аммония цитрат (ВАЦ), иногда висмута тартрат, известный как «висмут цитрат аммония с пепсином». Препараты висмута описаны в различных статьях британской фармакопеи (British Pharmaceutical Codex) начиная с издания 1929 г.

Примерно в это же время в Германии были разработаны препараты висмута, в качестве комплексообразователя в которых применялись белковые или пептидные гидролизаты и их фракции (German Pat. № 117 269, German Pat. № 101 683, German Pat. № 202 955). Но они обладали явными недостатками — это ненормируемое высвобождение ионов висмута, (обусловленное значениями рН желудка), адсорбировались в верхних отделах ЖКТ, образуя соединения, обусловливающие проникновение ионов висмута во внутренние среды организма. Эти недостатки способствовали поиску новых эффективных и безопасных производ-ных висмута.

Соединения висмута обладают противоспирохетозным действием, и механизм их действия сводится к тому, что ионы висмута, проникая в спирохеты, связывают сульфгидрильные группы (SН) их ферментов, приводя к нарушению жизнедеятельности и гибели возбудителей сифилиса. Подобные препараты вводятся внутримышечно, так как при приеме внутрь висмутсодержащие соединения практически не всасываются из пищеварительного тракта. Однако при парентеральном поступлении висмута в организм существует опасность поражения тех органов, в которых накапливаются ионы висмута. Токсическая и летальная дозы восемьдесят третьего элемента для человека не определены. Опасным считается хроническое поступление висмута в количествах 1-1,5 грамма в день. Значение солей висмута в медицине с течением времени возрастает. На основе галлата, тартрата, карбоната, трибромфенолята, субцитрата и субсалицилата висмута разработано множество лекарств. В лечебной практике применяются такие препараты, как Викалин, Викаир, Викрам , Нео-Анузол, Висмутовая мазь , Дерматол, Ксероформ, Пентабисмол , Бисмутогви , Де-Нол, Новобисмол и другие.

Предыдущие исследования определили, что сочетание висмута с тиоловыми (-SH, сульфгидрильными) соединениями, такие как, например, этандитиол висмута, улучшают антимикробную активность висмута, по сравнению с другими его солями. Поиск новых оптимизированных трансмиттеров висмута продолжается, о чем свидетельствует недавний патент на изобретение , описывающий получение и применение висмут-тиоловой композиции в качестве эффективного антибактериального агента.

Сегодня в России гастроэнтерологи наиболее широко применяют коллоидный субцитрат висмута, или, как его еще называют, висмута трикалия дицитрат (ВТД). Открытие Helicobacter pylori (H. pylori) в 1983 г. австралийцами J. Warren и B. Marshall совершило революцию в лечении язвенной болезни , оно возобновило интерес к соединениям висмута, так как было установлено, что соли висмута эффективно подавляют рост H. pylori в сочетании с антибиотиками или в комбинации с антибиотиками и кислотосупрессивными препаратами . Первое рандомизированное контролируемое исследование (РКИ) с применением висмута в антихеликобактерной терапии выявило, что висмут был эффективнее монотерапии эритромицином . Другое РКИ в течение 6 недель сравнивало эффективность коллоидного субцитрата висмута против циметидина при H. pylori -положительной язвенной болезни двенадцатиперстной кишки, в результате висмут успешно эрадицировал H. pylori у 50% больных . Следующее РКИ оценивало совместное применение коллоидного субцитрата висмута и циметидина, отдельно или в сочетании с тинидазолом, в результате было выявлено, что коллоидный субцитрат висмута и тинидазол достигли эрадикации H. pylori почти у 75% пациентов . С добавлением второго антибиотика тетрациклина или амоксициллина частота эрадикации в более поздних РКИ превысила уже 80% . Тем не менее, были выявлены некоторые проблемы, связанные с тройной терапией на основе висмута, — это большое количество таблеток, которые пациенты были обязаны принять, продолжительность терапии и побочные эффекты, например, изменение вкуса, тошнота и диарея. Систематический обзор и метаанализ A. Ford и соавт. убедительно свидетельствуют о том, что соединения висмута, используемые либо отдельно, либо в сочетании с антибиотиками и ингибиторами протонной помпы (ИПП) для эрадикации H. pylori , являются безопасными и хорошо переносятся .

ВТД замедляет процессы всасывания некоторых антибиотиков (тетрациклин, амоксициллин), способствуя тем самым повышению их концентрации в желудочном содержимом — месте приложения при лечении хеликобактериоза. В исследованиях in vitro и in vivo было показано, что ВТД обладает синергизмом с другими антибиотиками в отношении H. pylori . Благодаря этому свойству он стал непременным компонентом антихеликобактерной терапии, а его сочетание с двумя антибиотиками и поныне называют «классической тройной терапией». Кроме того, одним из способов преодоления резистентности H. pylori является применение в качестве базисного препарата коллоидного трикалия дицитрата висмута. Это положение подтверждается изучением антибактериальной активности in vitro комбинаций различных препаратов с кларитромицином и амоксициллином в отношении штаммов H. pylori , чувствительных или резистентных к макролидам. Было показано, что свойства ВТД играли решающую роль в преодолении резистентности штаммов и получении стойкого бактерицидного эффекта указанных комбинаций препаратов .

Многочисленные научные исследования, проведенные на фоне применения висмута трикалия дицитрата при эрозивно-язвенных поражениях различной этиологии, показали, что препарат обладает широким спектром механизмов цитопротекции. ВТД снижает активность пепсина (на 20-30%); селективно связывается с белками дна язвы и создает защитный слой — барьер для диффузии H + , который препятствует повреждению области слизистой оболочки (СО) желудка, лишенной защитного эпителиального покрова; стимулирует локальный синтез простагландинов (в среднем на 50%); увеличивает секрецию слизи и гидрокарбонатов; усиливает местный кровоток; подавляет продукцию цитокинов клетками воспалительного инфильтрата; обеспечивает реконструкцию экстрацеллюлярного матрикса и полноценный ангиогенез; усиливает репаративный эффект, опосредованный эпидермальным фактором роста. Морфологически слизистая оболочка гастродуоденальной зоны после заживления язвы ближе к нормальной микроструктуре, чем при лечении другими средствами. Применение высоких доз ВТД стимулирует выработку простагландина Е2 в желудочной слизи, которая рассматривается как часть механизма, ускоряющего заживление язвенных поражений. Терапевтические дозы ВДТ вызывают устойчивую стимуляцию продукции простагландинов .

Механизм антибактериального действия висмута трикалия дицитрата связан не только с нарушением адгезии микроорганизмов к эпителию слизистой оболочки, но и с нарушением синтеза АТФ в бактериальной клетке. Так, в исследовании in vitro инкубация H. pylori с висмута трикалия дицитратом приводила к выраженному угнетению роста микроорганизма и его последующей гибели . Благодаря антихеликобактерной активности препараты коллоидного висмута позволяют повысить или сохранить эффективность эрадикационной терапии, особенно в условиях растущей антибиотикорезистентности H. pylori . Антихеликобактерный моноэффект ВТД составляет в среднем 14-40%. Преимущество препарата состоит в том, что не существует естественной или приобретенной резистентности H. pylori к ионам висмута. Сочетание с антибиотиками увеличивает степень эрадикации до 50%, а сочетание двух базисных препаратов — ингибитора протонной помпы и висмута трикалия дицитрата — с двумя антибиотиками позволяет преодолеть резистентность штаммов H. pylori к производным нитримидазолов либо кларитромицину.

Интересные результаты представили C. Srinarong и соавт. — 7-дневная стандартная тройная терапия плюс ВТД и пробиотик обеспечили отличную эрадикацию H. pylori (100%) в районах с низкой его резистентностью к кларитромицину, таких как Таиланд, независимо от CYP2C19 генотипа возбудителя .

В последние годы показано значение окислительного стресса, потенцируемого бактериями H. pylori (особенно имеющими генотип CagA+/vacAs1), в развитии хронического гастрита . Препараты висмута оказались способными улавливать свободные кислородные радикалы, образующиеся при окислительном стрессе и повреждающие СО желудка, что служит одной из составляющих их цитопротективного действия .

BTД хорошо зарекомендовал себя и как препарат, который с успехом может назначаться при лечении эрозивно-язвенных поражений желудка и двенадцатиперстной кишки, вызванных приемом нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП-ассоциированной гастропатии). Так, при сравнительном изучении эффективности применения ВТД и ранитидина заживление язв и множественных эрозий желудка и двенадцатиперстной кишки через 4 нед лечения было достигнуто у 84,6% больных, получавших ВТД, и лишь у 50% пациентов, получавших ранитидин . В сравнительном исследовании по эффективности применения ВТД (в дозе 240 мг 2 раза в сутки) в комбинации со стандартной дозой омепразола (20 мг в сутки) и монотерапии омепразолом у больных с НПВП-ассоциированной гастропатией заживление эрозивно-язвенных поражений желудка и двенадцатиперстной кишки через 2 нед лечения было достигнуто соответственно у 56,7% и 30,3% больных, а через 4 нед — у 100% и 93,9% пациентов. Повышение уровня простагландинов в СО желудка, отмечавшееся на фоне приема ВТД, свидетельствовало о цитопротективном действии препарата .

Благодаря известным антидиарейным свойствам, соединения висмута широко используются для лечения эпизодических поносов у детей и взрослых на протяжении целого столетия . Ряд исследований подтвердили эффективность висмута субсалицилата в профилактике и лечении диареи (E. coli энтеротоксигенной) путешественника. Энтеротоксигенная E. coli обнаруживалась реже у тех путешественников, которые получали висмута субсалицилат, чем у тех, кто получали плацебо, доказывая, что висмута субсалицилат предотвращает диарею, уменьшая количество и подавляя размножение энтеротоксигенной E. coli .

Два исследования сообщили об эффективности лечения висмутом в клизмах при язвенном колите с поражением дистальных отделов. Клинико-лабораторное улучшение наблюдалось у 60% пациентов, резистентных к обычной терапии, а у 40% пациентов была достигнута полная ремиссия после 8 недель терапии . Многоцентровое, двойное слепое, рандомизированное, сравнительное исследование показало, что при сравнении эффективности лечения висмутом в клизмах с клизмами 5-аминосалициловой кислоты был установлен эквивалентный терапевтический эффект при лечении левостороннего язвенного колита . Пероральный висмут также эффективен при микроскопическом колите и в качестве колостомического дезодоранта .

В дополнение к своим антибактериальным свойствам , висмут также обладает противовоспалительными эффектами при прохождении по кишечнику. Существуют экспериментальные данные, подтверждающие роль висмута в ингибировании активности индуцируемой синтазы оксида азота в эпителиальных клетках кишечника, а также в индукции гемоксигеназы-1, тем самым обуславливая терапевтический эффект при воспалительных и окислительных реакциях, связанных с воспалительными заболеваниями кишечника . Еще одно экспериментальное исследование показало способность висмута поглощать кислород свободных радикалов в контексте химических повреждений слизистой желудка . Учитывая эти антибактериальные и противовоспалительные механизмы, можно теоретически предположить, что висмут должен играть определенную роль в патогенетическом лечении острой и хронической диареи, как антибактериальный и антитоксический агент .

Сероводород, другие зловонные и токсичные соединения продуцируются бактериями толстой кишки при гниении белка. При умеренно тяжелой форме язвенного колита сероводород участвует в ингибировании окисления бутирата слизистой толстой кишки, что делает слизистую оболочку более уязвимой к воспалительным агентам . Висмут, соединяясь с сероводородом, образует нерастворимый безвредный сульфид висмута и окрашивает кал в черный цвет .

Целью нашего оригинального исследования стала оценка сравнительных характеристик инфракрасных спектров (ИК-спектров) двух готовых лекарственных форм висмута. В исследовании проанализированы спектральные характеристики наиболее востребованных висмут-содержащих препаратов, а именно препаратов Де-Нол® (Нидерланды) и Новобисмол® (Россия). Активным действующим веществом этих препаратов является висмута трикалия дицитрат.

Спектральные характеристики получены с помощью инфракрасного фурье-спектрометра ФСМ-1202 (Россия). Фармакологически активная часть таблетированной формы смешивалась с бромидом калия (Fluka, Германия) в соотношении 1:100, и с помощью гидравлического пресса формировался диск. Измерение проводили в диапазоне 4000-400 см -1 , с разрешением 4 см -1 и числом сканов 25. Управление прибором и обработка данных осуществлялась с применением программы Fspec 4,0. Исследованные нами образцы имели идентичные инфракрасные спектры (рис.).

Спектральная характеристика образцов висмута трикалия дицитрата интересна с точки зрения спектральных характеристик комплексного соединения. Так, на спектре образцов можно отметить две характеристические широкие полосы поглощения 1579 и 1393 см -1 , обусловленные валентными симметричными и асимметричными колебаниями в СОО-фрагменте. Такой тип связей возникает в хелатном соединении между карбоксильными группами цитратных фрагментов и комплексообразователем висмутом. Именно данная хелатная форма обуславливает сдвиг полос поглощения соответствующий RСОO- и в обычных условиях прослеживаются около 1560 и 1410 см -1 . Необходимо отметить, что подобные смещения в ИК-области полос поглощения для комплексных соединений другого типа ранее описывались в литературе . Полоса поглощения 1290 см -1 , обнаруженная у комплекса, по нашему мнению, обусловлена колебаниям С-О и О-Ме (где Ме — ионы калия или висмута). Именно ионы металлов обуславливают смещение деформационных (внеплоскостных) колебаний ОН (950-900 см -1) до значения 845 см -1 , что соответствует рассматриваемому висмутовому комплексу. Колебаниям С-С-связей соответствует полоса поглощения 910 см -1 . Соответственно полосы 1142, 1076, 1020 см -1 обусловлены валентными колебаниям С-О и фрагментам СН-О- .

Таким образом, данное исследование указывает на практически полную фармацевтическую эквивалентность исследованных нами препаратов Де-Нол® и Новобисмол®.

Литература

1. Глинка Н. Л. Общая химия. Л.: Химия, 2004. 702 с.
2. Висмутсодержащие препараты в гастроэнтерологии. Обзор // Здоровье Украины. 2009. № 13-14. С. 64-65.
3. Kuever R. A., Wheeler L. M. Bismuth compounds / United States Patent US2414650. Publication Date: January 21, 1947. Application Number: US48796443A.
4. Bismuth-thiols as antiseptics for epithelial tissues, acute and chronic wounds, bacterial biofilms and other indications / United States Patent US8389021. Publication Date: 03.05.2013.
5. Warren J. R., Marshall B. J. Unidentified curved bacilli on gastric epithelium in active chronic gastritis // Lancet. 1983. № 321. Р. 1273-1275.
6. Wolle K., Malfertheiner P. Treatment of Helicobacter pylori // Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2007. № 21. Р. 315-324.
7. Marshall B. J., Warren J. R. Unidentified curved bacilli in the stomach of patients with gastritis and peptic ulceration // Lancet. 1984. № 1. Р. 1311-1315.
8. McNulty C. A., Gearty J. C., Crump B., Davis M., Donovan I. A., Melikian V., Lister D. M., Wise R. Campylobacter pyloridis and associated gastritis: investigator blind, placebo controlled trial of bismuth salicylate and erythromycin ethylsuccinate // Br Med J (Clin Res Ed). 1986. № 293. Р. 645-649.
9. Coghlan J. G., Gilligan D., Humphries H., McKenna D., Dooley C., Sweeney E., Keane C., O’Morain C. Campylobacter pylori and recurrence of duodenal ulcers — a 12-month follow-up study // Lancet. 1987. № 2. Р. 1109-1111.
10. Marshall B. J., Goodwin C. S., Warren J. R., Murray R., Blincow E. D., Blackbourn S. J., Phillips M., Waters T. E., Sanderson C. R. Prospective double-blind trial of duodenal ulcer relapse after eradication of Campylobacter pylori // Lancet. 1988. № 2. Р. 1437-1442.
11. Graham D. Y., Lew G. M., Evans D. G., Evans D. J., Klein P. D. Effect of triple therapy (antibiotics plus bismuth) on duodenal ulcer healing. A randomized controlled trial // Ann Intern Med. 1991. № 115. Р. 266-269.
12. Graham D. Y., Lew G. M., Klein P. D., Evans D. G., Evans D. J. Jr., Saeed Z. A, Malaty H. M. Effect of treatment of Helicobacter pylori infection on the long-term recurrence of gastric or duodenal ulcer. A randomized, controlled study // Ann Intern Med. 1992. № 116. Р. 705-708.
13. Rauws E. A., Tytgat G. N. Cure of duodenal ulcer associated with eradication of Helicobacter pylori // Lancet. 1990. № 335. Р. 1233-1235.
14. Ford A. C., Malfertheiner P., Giguère M. et al. Adverse events with bismuth salts for Helicobacter pylori eradication: Systematic review and meta-analysis // World J Gastroenterol. 2008. № 14 (48). Р. 7361-7370.
15. Щербаков П. Л., Вартапетова Е. Е., Нижевич А. А. и др. Эффективность и безопасность применения висмута трикалия дицитрата (де-нол) у детей // Клин. фармакол. тер. 2005. № 1. С. 41-44.
16. Оковитый С. В., Ивкин Д. Ю. Препараты висмута — фармакологические основы клинического эффекта // Лечащий Врач. 2015. № 10. С. 1-7.
17. Stratton C. W., Warner R. R., Coudron P. E., Lilly N. A. Bismuth-mediated disruption of the glycocalyx-cell wall of Helicobacter pylori: ultrastructural evidence for a mechanism of action for bismuth salts // J Antimicrob Chemother. 1999, May. № 43 (5). Р. 659-666.
18. Srinarong C., Siramolpiwat S., Wongcha-Um A., Mahachai V., Vilaichone R. K. Improved Eradication Rate of Standard Triple Therapy by Adding Bismuth and Probiotic Supplement for Helicobacter pylori Treatment in Thailand // Asian Pac J Cancer Prev. 2014. № 15 (22). Р. 9909-9913.
19. Augusto A. C., Miguel F., Mendonca S. et al. Oxidativestress expression status associated to Helicobacter pylori virulence in gastric disease // Clin. Biochem. 2007. Vol. 40. P. 615-622.
20. Bagchi D., McGinn Th., Ye X. et al. Mechanism of gastroprotection by bismuth subsalicylate against chemically induced oxidative stress in cultured human gastric mucosal cells // Dig. Dis. Sci. 1999. Vol. 44. P. 2419-2428.
21. Каратеев А. Е., Насонов Е. Л., Раденска-Лоповок С. Г. Эффективность висмута трикалия дицитрата (Де-Нола) при гастропатиях, индуцированных нестероидными противовоспалительными препаратами: открытое контролируемое 4-недельное исследование // Тер. арх. 2005. № 2. С. 45-49.
22. Маев И. В., Вьючнова Е. С., Стасева И. В. Сравнительная оценка различных схем терапии гастропатий, вызванных нестероидными противовоспалительными препаратами // Тер. арх. 2004. № 2. С. 27-30.
23. Шептулин А. А., Визе-Хрипунова М. А. Современные возможности применения препаратов висмута в гастроэнтерологии // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2010. № 3. С. 63-67.
24. DuPont H. L., Sullivan P., Pickering L. K., Haynes G., Ackerman P. B. Symptomatic treatment of diarrhea with bismuth subsalicylate among students attending a Mexican university // Gastroenterology. 1977. № 73. Р. 715-718.
25. Bierer D. W. Bismuth subsalicylate: history, chemistry, and safety // Rev Infect Dis. 1990. № 12. Р. S3-S8.
26. Gryboski J. D., Kocoshis S. Effect of bismuth subsalicylate on chronic diarrhea in childhood: a preliminary report // Rev Infect Dis. 1990. № 12. Р. S36-S40.
27. Figueroa-Quintanilla D., Salazar-Lindo E., Sack R. B. et al. A controlled trial of bismuth subsalicylate in infants with acute watery diarrheal disease // N Engl J Med. 1993. № 328. Р. 1653-1658.
28. De la Cabada B. J., Dupont H. L. New Developments in Traveler’s Diarrhea // Gastroenterol Hepatol. 2011, Feb. № 7 (2). Р. 88-95.
29. Ryder S. D., Walker R. J., Jones H., Rhodes J. M. Rectal bismuth subsalicylate as therapy for ulcerative colitis // Aliment Pharmacol Ther. 1990. № 4. Р. 333-338.
30. Pullan R. D., Ganesh S., Mani V. et al. Comparison of bismuth citrate and 5-aminosalicylic acid enemas in distal ulcerative colitis: a controlled trial // Gut. 1993. № 34. Р. 676-679..
31. Fine K. D., Lee E. L. Efficacy of open-label bismuth subsalicylate for the treatment of microscopic colitis // Gastroenterology. 1998. № 114. Р. 29-36.
32. Degos R.
33. Sun H., Zhang L., Szeto K. Y. Bismuth in medicine // Met Ions Biol Syst. 2004. № 41. Р. 333-378.
34. Degos R. Bismuth in the treatment of syphilis // Int J Dermatol. 1977. № 16. Р. 391-392.
35. Ericsson C. D., Tannenbaum C., Charles T. T. Antisecretory and antiinflammatory properties of bismuth subsalicylate // Rev Infect Dis. 1990. № 12. Р. S16-S20.
36. Cavicchi M., Gibbs L., Whittle B. J. Inhibition of inducible nitric oxide synthase in the human intestinal epithelial cell line, DLD-1, by the inducers of heme oxygenase 1, bismuth salts, heme, and nitric oxide donors // Gut. 2000. № 47. Р. 771-778.
37. Bagchi D., McGinn T. R., Ye X. et al. Mechanism of gastroprotection by bismuth subsalicylate against chemically-induced oxidative injury in human gastric mucosal cells // Gastroenterology. 1998. № 114. Р. A62.
38. Thazhath S., Haque M., Florin T. Oral bismuth for chronic intractable diarrheal conditions? // Clin Exp Gastroenterol. 2013. № 6. Р. 19-25.
39. Florin T. H. J., Gibson G. R., Neale G., Cummings J. H. A role for sulfate reducing bacteria in ulcerative colitis? // Gastroenterology. 1990. № 98. Р. A170.
40. Roediger W. E. The colonic epithelium in ulcerative colitis: an energy-deficiency disease? // Lancet. 1980. № 2. Р. 712-715.
41. Chapman M. A., Grahn M. F., Boyle M. A., Hutton M., Rogers J., Williams N. S. Butyrate oxidation is impaired in the colonic mucosa of sufferers of quiescent ulcerative colitis // Gut. 1994. № 35. Р. 73-76.
42. Suarez F. L., Furne J. K., Springfield J., Levitt M. D. Bismuth subsalicylate markedly decreases hydrogen sulfide release in the human colon // Gastroenterology. 1998. № 114. Р. 923-929.
43. McQuillin F. J., Parker D. G., Stephenson G. R. Transition metal organometallics for organic synthesis // Cambridge university press, Cembridge. 1991. P. 19-20.
44. Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. М. Определение строения органических соединений / Мир; БИНОМ. 2006. 438 с.

Е. Ю. Плотникова 1 , доктор медицинских наук, профессор
А. С. Сухих, кандидат медицинских наук

Еще в старину соединения висмута широко применялись как краски, грим, косметические средства. Так, на Руси, например, представительницы слабого пола охотно пользовались различными белилами, в том числе и висмутовыми, которые иногда назывались также испанскими. Один англичанин, посетивший русское государство в середине XVI века, отмечал, что женщины «так намазывают свои лица, что почти на расстоянии выстрела можно видеть налепленные на лицах краски; всего лучше их сравнить с женами мельников, потому что они выглядят так, как будто около их лиц выколачивали мешки муки».

Другая древняя «профессия» висмута, точнее его соединений, - медицина. На этом благородном поприще он продолжает трудиться и в наши дни: многие лекарства, присыпки и мази, применяемые как антисептические и заживляющие средства при лечении кожных и желудочно-кишечных заболеваний, ожогов, ран, содержат в том или ином виде висмут. Не случайно фармацевтическая промышленность-один из основных потребителей этого металла.

В технике же висмут издавна известен своими легкоплавкими сплавами. Вот что написано в одной из книг, изданных более ста лет назад: «В сплавах висмут употребляется единственно потому, что он придает им легкоплавкость. Оттого этим металлом пользуются оловянщики и органщики, когда им надобно иметь особенно легкоплавкий препарат. Словолитчики также прибавляют немного висмута для облегчения расплавления металла, чем, конечно, не улучшают своего товара, потому что висмут делает все сплавы ломкими».

Сегодня «словолитчики», правда, уже не применяют висмут в качестве компонента типографского сплава, но в других областях различные сплавы висмута (и среди них уже знакомый вам сплав Вуда) находят немало работы. Пожарники, например, могут спать спокойно, если огнеопасные объекты оборудованы автоматическими огнетушителями с плавкими предохранителями из сплава висмута с другими металлами. Стоит температуре в помещении превысить определенный уровень, проволочка из этого сплава расплавляется, срабатывает реле и резкий звонок предупреждает о грозящей опасности.

Этот сплав обладает и высокими литейными свойствами, благодаря чему легко заполняет мельчайшие детали формы. Из него делают модели для отливки сложных деталей, он применяется для заливки металлографических шлифов, «принимает участие» в зубоврачебном протезировании.

Для некоторых сплавов висмута характерны уникальные магнитные свойства. Так, из его сплава с марганцем изготовляют сильные постоянные магниты. Сплав висмута с сурьмой, обнаруживающий в магнитном поле аномальный эффект магнитосопротивления, используется для производства быстродействующих усилителей и выключателей. Добавка висмута (всего 0,01%) к сплавам на основе алюминия и железа улучшает пластические свойства материала, упрощает его обработку. Такую же услугу оказывает висмут и нержавеющей стали. А олову он помогает излечиться от хронического заболевания, называемого «оловянной чумой»: при низких температурах этот металл рассыпается в порошок. Причина этого - переход одной разновидности олова в другую, с более свободным расположением атомов в кристаллической решетке (так называемое белое олово превращается в серое). Атомы же висмута, добавленные к олову, как бы цементируют его решетку, не давая ей разрушиться при перестройке, вы званной таким превращением.

Весьма перспективны соединения висмута с теллуром в качестве материала для термоэлектрогенераторов. Благоприятное сочетание теплопроводности, электропроводности и термоэлектродвижущей силы обусловливает высокий коэффициент полезного действия преобразования тепловой энергии в электрическую. Кстати, первая батарея термоэлементов, созданная примерно полтора столетия назад, была выполнена из спаянных проволочек сурьмы и висмута.

В производстве полимеров трёхокись висмута служит катализатором, и её применяют, в частности, при получении акриловых полимеров. При крекинге нефти некоторое применение находит оксохлорид висмута.

Одним из важнейших направлений применения висмута является производство полупроводниковых материалов и в частности теллуридов (термо-э.д.с. теллурида висмута 280 мкВ/К) и селенидов висмута. Получен высокоэффективный материал на основе висмут-цезий-теллур для производства полупроводниковых холодильников суперпроцессоров.

Некоторое значение для производства детекторов ядерного излучения имеет монокристаллический иодид висмута. Германат висмута (Bi 4 Ge 3 O 12 , краткое обозначение BGO) - сцинтилляционный материал, применяется в ядерной физике, физике высоких энергий, компьютерной томографии, геологии.

Сплавы висмута с кадмием, оловом, свинцом, индием, таллием, ртутью, цинком и галлием, обладают очень низкой температурой плавления и применяются в качестве теплоносителей и припоев, а также в медицине в качестве фиксирующих составов для сломанных конечностей. Некоторые легкоплавкие сплавы применяются в качестве элементов противопожарной сигнализации, в качестве специальных смазок работающих в вакууме и тяжелых условиях, в качестве клапанов (при расплавлении открывающих просвет для протекания жидкостей и газов (например ракетных топлив), в качестве предохранителей в мощных электрических цепях, в качестве уплотнительных прокладок в сверхвысоковакуумных системах, как термометрические материалы, как материалы для изготовления выплавляемых моделей в литье и т. д.

Металлический висмут особой чистоты служит материалом для производства обмотки для измерения сверхсильных магнитных полей, ввиду того, что при увеличении магнитного поля электросопротивление висмута резко возрастает, и в то же время достаточно равномерно для того, чтобы по изменению сопротивления обмотки, изготовленной из него, судить о напряженности внешнего магнитного поля.

Использование висмута в космонавтике

В космонавтике, медицине и многих других областях используется сегодня термоэлектрическое охлаждение. Еще в 1834 году французский физик Жан Пельтье заметил, что если через электрическую цепь, состоящую из проводников разного типа, скажем железа и висмута, пропустить постоянный ток, то в месте их соединения поглощается некоторое количество теплоты. Это явление, названное эффектом Пельтье, долгое время не находило практического применения, так как возникающее в месте соединения металлов охлаждение было очень незначительным. Но вот спустя более ста лет советский академик А. Ф. Иоффе предложил заменить металлы в термоэлектрических устройствах полупроводниковыми материалами, в частности соединениями висмута, теллура, селена и сурьмы. Вот тогда-то эффект Пельтье стал поистине эффективным средством охлаждения. Оказалось возможным создание на его основе холодильника нового типа, в котором переносчиком тепла служат не жидкости или газы, как в обычном холодильнике, а электроны. Крохотные электронные холодильники, величиной с наперсток, плавно понижают температуру до -50°С. Важной особенностью таких холодильников является то, что их легко можно превратить в... нагреватели: для этого нужно лишь изменить направление тока.

Некоторое значение висмут имеет в ядерной технологии при получении полония - важного элемента радиоизотопной промышленности.

Издавна оксид висмута в смеси с графитом используется в качестве положительного электрода в висмутисто-магниевых элементах (ЭДС 1,97-2,1 В, 120 Вт·ч/кг, 250-290 Вт·ч/дм³). Также в качестве положительного электрода в литиевых элементах находит применение висмутат свинца. Висмут в сплаве с индием находит применение в чрезвычайно стабильных и надежных ртутно-висмуто-индиевых элементах. Такие элементы прекрасно работают в космосе и в тех условиях, где важна стабильность напряжения, высокая удельная энергия, а снижение частоты отказов играет первостепенную роль (например, военные применения). Трёхфтористый висмут применяется для производства чрезвычайно энергоёмких (3000 Вт·ч/дм³, практически достигнутое - 1500-2300 Вт·ч/дм³) лантан-фторидных аккумуляторов.

В сплавах висмута (например, сплав Вуда, сплав Розе и др.) производят токарную, фрезерную обработку и сверление урана, вольфрама и его сплавов и других материалов, трудно поддающихся обработке резанием.Трехокись этого металла служит катализатором при получении акриловых полимеров. В качестве флюса, снижающего температуру плавления некоторых неорганических веществ, ее используют также в производстве стекла, эмали, фарфора. Висмутовые соединения вводят в состав стекол, если нужно повысить их коэффициент преломления. Соли висмута применяются при изготовлении красок для дорожных знаков, «вспыхивающих», когда на них падает луч автомобильной фары. Известные с давних пор косметические наклонности висмута проявляются сегодня в создании с помощью его солей перламутровой губной помады.

Малое сечение захвата висмутом тепловых нейтронов и значительная способность к растворению урана вкупе со значительной температурой кипения и невысокой агрессивностью к конструкционным материалам позволяют использовать висмут в гомогенных атомных реакторах.

Интерметаллид марганец-висмут сильно ферромагнитен и производится в больших количествах промышленностью для получения пластичных магнитов. Особенностью и преимуществом такого материала является возможность быстрого и дешёвого получения постоянных магнитов (к тому же не проводящих ток) любой формы и размеров. Кроме того этот магнитный материал достаточно долговечен и обладает значительной коэрцитивной силой. Кроме соединений висмута с марганцем, также известны магнитотвёрдые соединения висмута с индием, хромом и европием, применение которых ограничено специальными областями техники вследствие либо трудностей синтеза (висмут-хром), либо высокой цены второго компонента (индий, европий).

Керамические фазы ВИМЕВОКС, включающие в свой состав оксид висмута с оксидами других металлов (ванадий, медь, никель, молибден и др.), обладают очень высокой проводимостью при температурах 500-700 К и применяются для производства высокотемпературных топливных элементов.

Керамики, включающие в свой состав оксиды висмута, кальция, стронция, бария, меди, иттрия и др. являются высокотемпературными сверхпроводниками. В последние годы при изучении этих сверхпроводников выявлены фазы, имеющие пики перехода в сверхпроводящее состояние при 110 К.

Висмут в виде мелкой стружки или порошка применяется в качестве катализатора для производства тетрафторгидразина из трехфтористого азота, используемого в качестве мощнейшего окислителя ракетного горючего.

Сплав состава 88 % Bi и 12 % Sb в магнитном поле обнаруживает аномальный эффект магнитосопротивления; из этого сплава изготовляют быстродействующие усилители и выключатели.

Вольфрамат, станнат-ванадат, силикат и ниобат висмута входят в состав высокотемпературных сегнетоэлектрических материалов. Феррит висмута применяется в качестве магнитоэлектрического материала.

Подвергая электролизу водный раствор солей свинца и висмута в присутствии толуольного раствора полидифенилбутадиена, химики сумели получить металлополимер, содержащий около 80% дисперсных (диаметром несколько микрон) частичек свинцововисмутового сплава. Поскольку металл внедрялся в полимер в момент образования из соли, не успевая окислиться, поверхность частиц была почти идеально чистой. Как показали испытания нового материала, температура перехода его в сверхпроводящее состояние, хоть и далека от желаемой, но заметно выше, чем у чистого сплава того же состава.

Уже 150 лет назад некоторые соединения висмута применялись как обеззараживающее и подсушивающее средство, в частности для лечения сифилиса и неспецифических воспалительных процессов. Давно известно и до сих пор используется благотворное влияние некоторых нерастворимых солей висмута (например, нитрата) при лечении воспалительных заболеваний кишечника (колиты, энтериты), а также язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Причем значение висмута в медицине со временем не падает, а даже растет. Так, недавно было установлено, что соли висмута являются практически единственным активным веществом, способным убить бактерии Helicobacter Pylori, вызывающих язвенную болезнь. В качестве противоязвенных средств используются: висмута трикалия дицитрат (висмута субцитрат) (код АТХ A02BX05), висмута субнитрат (A02BX12), ранитидина висмута цитрат (A02BA07). Последние исследования показывают также, что предварительное принятие висмут содержащих препаратов способно снизить токсический эффект от противораковой химеотерапии.

Оксохлорид висмута находит применение в медицине в качестве рентгеноконтрастного средства и в качестве наполнителя при изготовлении кровеносных сосудов. Кроме того в медицине находят широкое применение такие соединения висмута как: галлат, тартрат, карбонат, субсалицилат, субцитрат, трибромфенолят висмута. На основе этих соединений разработано множество медицинских препаратов.

Сверхпроводимость висмута

В последние годы внимание многих ученых приковано к явлению сверхпроводимости. Открытое еще в 1911 году голландским физиком X. Камерлинг-Оннесом, это свойство некоторых металлов и соединений - вблизи абсолютного температурного нуля практически беспрепятственно пропускать электрический ток - долгое время представляло лишь сугубо научный интерес. Бурное развитие науки и техники во второй половине XX века связало со сверхпроводимостью грандиозные практические перспективы, прежде всего в области энергетики. Но чтобы перспективы стали реальностью, нужно отодвинуть как можно дальше от абсолютного нуля порог сверхпроводимости, т. е. ту критическую температуру, при которой вещество скачкообразно теряет способность сопротивляться электрическому току. Поиски ученых направлены на создание так называемых высокотемпературных сверхпроводников - материалов, способных обретать это свойство при сравнительно легко достижимых температурах. По мнению ряда специалистов, такими материалами могут стать полимеры, «начиненные» мельчайшими частицами металлов.

Что такое висмут? Удивительный металл необычной формы и внешности, который еще в Средневековье использовался алхимиками во многих опытах. Его называли tectum argenti, что переводится, как «производство серебра», ведь люди действительно считали, что этот металл наполовину состоит из него. Его применяли во многих сферах и даже добавляли в сплавы, из которых делали холодное оружие - так мечи приобретали особый блеск и красоту. Что же представляет собой этот элемент, и какими особенностями он обладает?

Нахождение в природе

Рассказывая о том, что такое висмут, следует отметить, что в земной коре этот элемент содержится в количестве 2х10−5 % по массе, а в морской воде 2х10−5 мг/л.

Также он находится в рудах. В этих полезных ископаемых висмут содержится, как в форме собственных минералов, так и в виде примесей в сульфатных солях и сульфидах других металлов.

Порядка 90 % висмута добывается посредством извлечения его из проходящих обработку медных, оловянных и свинцово-цинковых руд, а также из концентратов. В них обнаруживаются сотые, а порой и десятые доли процента этого вещества.

Крайне редко в природе встречаются висмутовые руды. В них наблюдается высокая концентрация вещества - от 1 % и выше. Состав таких руд включает в себя самородный висмут (образуется в гидротермальных жилах), висмутин (простой сульфид), тетрадимит, козалит, бисмит, бисмутит, виттихенит, айкинит и галеновисмутит.

Месторождения

Висмут - металл, который в высоких концентрациях скапливается, как правило, в горных породах (пегматиты), в средне- и высокотемпературных гидротермальных и в контактово-метасоматических месторождениях.

Как уже говорилось выше, он обычно образует комплексные руды с другими элементами. Они также отличаются, в основном по типу оруденения. В Боливийской провинции, например, распространены сульфидно-касситеритовые месторождения, из которых извлекают этот металл. В Забайкалье - кварц-вольфрамитовые.

В России и за рубежом особенно распространены гидротермальные месторождения. В Средней Азии и Италии - медно-висмутовые. В Германии, США и Канаде - пятиэлементные. В таких месторождениях самородный висмут ассоциируется с арсенидами серебра, кобальта и никеля, а еще с ураном.

Но самое масштабное месторождение данного металла находится в Перу, в городе Серро-де-Паско. Висмут там добывают в больших количествах, извлекая его в процессе переработки свинцовых концентратов.

Процесс получения

В продолжение темы о том, что такое висмут, стоит рассказать, как именно его добывают.

Получение этого металла основано на переработке руды, а также свинцовых и медных концентратов посредством методов, используемых в сферах пиро/гидрометаллургии.

Есть и другой способ, но он используется лишь в случае получения висмута из сульфидных соединений. Процесс подразумевает переработку медных концентратов, сопровождающуюся осадительной плавкой с железным скрапом и флюсом.

Как правило, происходит процесс получения висмута по формуле: Bi 2 S 3 + 3Fe à 2Bi + 3FeS.

В том случае, если используются окисленные руды, то металл восстанавливают углеродом под слоем флюса. Происходит это в температурном режиме от 900 до 1000 °C. Углерод, кстати, может быть заменен сульфитом натрия. С применением данного кристаллогидрата можно восстановить оксид висмута при меньшей температуре (800 °C).

Для получения сульфида данного металла применяют соду или гидроксид натрия. В этих случаях устанавливается температура в 950 и 500-600 градусов соответственно.

Специфика процесса

Отдельно стоит сказать про извлечение висмута из чернового свинца. Данный процесс специфичен тем, что он подразумевает выделение металла при помощи кальция или магния. Висмут при этом, имея вид соединения CaMg 2 Bi 2 , накапливается в верхних слоях.

Как в дальнейшем металл очищается от магния или кальция? Посредством его переплавки под щелочным слоем с добавлением окислителя NaNO 3 . Затем полученное вещество подвергают электролизу с получением шлама (отходные вещества). Этот продукт и переплавляют в черновой висмут.

Важно оговориться, что гидрометаллургический способ получения данного элемента характеризуют более высокие экономические показатели и соответствующая чистота полученного вещества. Этот метод основан на растворении висмутосодержащих руд, сплавов и полупродуктов. Для этого используется соляная и азотная кислоты.

За растворением следует выщелачивание получившейся жидкости. Для осуществления этого процесса используют серную кислоту или растворы хлорида натрия. Это последний этап, затем висмут извлекают и очищают посредством экстракции.

Кстати, еще есть методы двухстадийной перегонки, зонной плавки и гидрометаллургического рафинирования. Их применяют для получения самого чистого висмута.

Модификации металла

Что такое висмут? Визуально это - серебристо-белый металл, переливающийся различными оттенками. Чистый висмут отливает преимущественно розовым. Металл, в котором доминирует какой-либо другой цвет, является аллотропной модификацией.

Их, кстати, немало. Модификации возникают вследствие воздействия высокого давления. Если подвергнуть висмут температуре в +25 °C и давлению в 2,57 ГПа, то кристаллическая решетка этого вещества претерпит полиморфное превращение. Ее форма перестанет быть ромбоэдрической и станет моноклинной.

Также изменения решетки происходит при других показателях давления (5 ГПа, 4,31 ГПа и 2,72 ГПа). А если довести его до уровня в 7,74 ГПа, то она и вовсе приобретет кубическую форму. Тетрагональной решетка становится при давлении в 2,3—5,2 ГПа.

Физические свойства

Висмут - химический элемент, являющийся поистине уникальным. Лишь у немногих веществ при их плавлении наблюдается повышение плотности, и он к ним относится. Когда висмут переходит в жидкое состояние из твердого, данный показатель изменяется с 9,8 г/см 3 до 10,07 г/см 3 .

С ростом температуры увеличивается и удельное электрическое сопротивление этого вещества. При обычных условиях (+17.5 °C), данный показатель составляет 1,2 мкОм·м. При плавлении сопротивление уменьшается. При температуре в 269 °C, когда висмут еще находится в твердом состоянии, оно равно 2,67 мкОм·м. А когда она повышается до 272 °C, то показатель сразу падает до 1,27 мкОм·м.

Если сравнивать висмут с другими металлами, то по свойствам к нему ближе всего будет ртуть. У них обоих низкая теплопроводность, составляющая 7,87 Вт/(м·К) при 300 К.

Магнитные свойства

Конечно же, рассказывая про свойства висмута, нельзя не отметить, что это самый диамагнитный металл из всех существующих. Его магнитная восприимчивость равна 1,34·10 −9 при 293 K. И данное качество, при наличии висмута, можно заметить невооруженным взглядом. Если подвесить образец металла на нитку и поднести к нему магнит, то он заметно от него отклонится.

Важнейшие соединения

Их тоже стоит отметить вниманием. Соединений у висмута масса. Но наиболее характерными для него являются те, которые обладают степенью окисления +3 и +5. Вот несколько примеров:

• Оксид висмута (II) BiO. Выглядит как кристаллы серо-черного цвета. Вещество окисляется при температуре в 180 °С, в условиях повышенной влажности. Вступает в реакцию с хлороводородной кислотой, поддается восстановлению монооксидом углерода и водородом.
• Оксид висмута (III) Bi 2 O 3 . Представляет собой кристаллы желтого цвета тетрагональной или моноклинной формы. До 1750 °С находятся в твердом состоянии. Плохо растворяются в гидроксидах, аммиаке, ацетоне и в воде, но хорошо в кислотах. Оксид получают, как правило, посредством нагревания висмута в кислороде.
• Гидроксид висмута (III) Bi(OH) 3 . Выглядит, как аморфный порошок белого цвета. Плохо растворяется в воде и щелочах высокой концентрации, но хорошо в хлориде аммония и глицерине.
• Сульфид висмута (III) Bi 2 S 3 . Кристаллы ромбоэдрической формы серо-черного цвета. Имеют ярко выраженные термоэлектрические свойства. Полностью гидролизуются в воде, но не поддаются растворению в минеральных кислотах, сульфидах и прочих жидкостях. Поддается восстановлению кремнием, углеродом и водородом.
• Оксид висмута (V) Bi 2 O 5 . Порошок темно-коричневого цвета. При нагревании разлагается, в щелочах и кислотах растворяется. Добывается окислением висмута в щелочных растворах высокой концентрации.

Нитрат висмута

Это - неорганическое соединение с формулой Bi(NO 3) 3 . Оно представляет собой смесь азотной кислоты и соли металла висмута. Выглядят, как бесцветные кристаллы, похожие на соль или сахар. Их можно растворить в воде, вследствие чего нитрат висмута образует кристаллогидрат. Но в подкисленных растворах данное соединение устойчиво.

Интересно, что кристаллогидрат этого вещества способен плавиться при температуре в 75 °С, причем в собственной же кристаллизационной воде.

У него масса химических свойств. Растворенный в воде основной нитрат висмута при кипячении полностью гидролизуется. Происходит сольволиз. Вещество взаимодействует с жидкостью и разлагается с образованием новых соединений. То же самое произойдет, если кристаллогидрат хранить на воздухе.

Стоит отметить, что нитрат может вступать в реакции с холодной концентрированной соляной кислотой, щелочами, фторидами и окислителями (вследствие этого образуются висмутаты).

Применение нитрата

Используют его в нескольких сферах. В фармакологии основной нитрат висмута широко распространен, как эффективный антисептический препарат. Его используют при кожных заболеваниях, а также при недугах желудочно-кишечного тракта.

Еще нитрат вводят в состав кремов от веснушек, отбеливающих средств для лица, светлые краски для волос и осветлители.

Кроме перечисленного, пигмент добавляют в испанские и жемчужные белила.

Где используют металл?

Применение висмута в наши дни очень распространено. Данный элемент используют в самых разных сферах.

Висмут ценится за свою легкоплавкость. Его используют при производстве автоматических огнетушителей - делают для них предохранители.

Еще из него изготавливают модели для отливки сложных деталей, поскольку висмут имеет повышенные литейные свойства, и может заполнить мельчайшие детали формы. Им заливают металлографические шлифы, используют в протезировании. Вот еще несколько способов его применения:

• Висмут добавляют к олову, чтобы оно не рассыпалось в порошок при низких температурах. Атомы этого металла будто бы «цементируют» его решетку.
• Из марганцево-висмутового сплава изготавливают постоянные магниты.
• Висмут добавляют в количестве 0.01 % к другим сплавам, что улучшает их пластические свойства.
• Трехокись этого металла используется в производстве полимеров как катализатор.
• С применением висмут-цезий-теллура изготавливают качественный материал, используемый в создании полупроводниковых холодильников.
• В ядерной физике, геологии и томографии применяется германат висмута - сцинтилляционный материал.
• Для получения полония-210 также необходимо добавление этого вещества.

Перечень можно продолжить. Металл используют как химический материал для обработки прочных сплавов, применяют его в ядерной энергетике и в изготовлении топливных элементов, в производстве тетрафторгидразина. Сферы многогранны. Это лишний раз подтверждает уникальность обсуждаемого вещества.

Сфера медицины

Выше уже было сказано, что в некоторые лечебные препараты висмут, а точнее, его нитрат, активно добавляется. Но на этом его применение в медицине не заканчивается.

Соли висмута - одно из немногих активных веществ, которое может уничтожить бактерии Helicobacter Pylori, провоцирующие язвенную болезнь. Это было установлено недавно. Но уже сейчас добавляется во многие препараты висмут. А точнее, его субнитрат, трикалия дицитрат и ранитидина висмута цитрат.

Также доказано, что применение медикаментов с содержанием данного вещества снижает токсический эффект от химиотерапии. А на основе висмутовых соединений (трибромфенолят, субцитрат, карбонат, тартрат и т. д.) разработана масса медицинских препаратов.

Кстати, оксохлорид висмута активно применяется как рентгеноконтрастное средство и как наполнитель при изготовлении кровеносных сосудов.