Bismite

La bismite est un corps chimique minéral naturel, soit le sesquioxyde de bismuth, de formule Bi₂O₃. Ce minéral trioxyde de dibismuth α monoclinique de forte densité est un produit secondaire, terme anhydre d'une série d'oxydations du bismuth natif et des principaux composés minéraux du bismuth, comme la bismuthinite et la bismuthite[3].

Général
Bismite Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1]
Masse à la fois compacte et pulvérulente de bismite jaune paille ou gris-jaunâtre, portant un semis de cristaux de pucherite brun-rougeâtre foncé, extraite du puits Pucher, dans la zone minière Wolfgang Maaßen, à Schneeberg, Monts métallifères, Saxe
Classe de Strunz	04.CB.60 4 OXIDES (Hydroxides, V[5,6] vanadates, arsenites, antimonites, bismuthites, sulfites, selenites, tellurites, iodates) 4.C Metal:Oxygen = 2:3, 3:5, and Similar 4.CB With medium-sized cations 4.CB.60 Bismite Bi2O3 Space Group P 2₁/c Point Group 2/m
Classe de Dana	4.3.10.2 Oxydes 4. Oxydes simples
Formule chimique	Bi₂O₃ Bi₂O₃
Identification
Masse formulaire[2]	465,959 ± 0,0009 uma Bi 89,7 %, O 10,3 %,
Couleur	gris blanchâtre, gris vert à verdâtre, vert jaune, gris jaune, jaune paille, jaune brillant à grisâtre, un peu brunâtre.
Classe cristalline et groupe d'espace	prismatique ; groupe de symétrie 2/m ; groupe d'espace P21/b
Système cristallin	monoclinique
Réseau de Bravais	monoclinique : a = 5,851 Å ; b = 8,169 Å ; c = 7,513 Å; β = 112.94°, Z = 4 avec V = 330,70 Å³, ou encore a = 5,83 Å ; b = 8,14 Å ; c = 7,48 Å; β = 112,58°, Z = 4 avec V = 320,91 Å³
Clivage	parfait sur {010}
Cassure	irrégulière, imparfaite et conchoïdale, de couleur grise à jaune
Habitus	cristaux microscopiques rares, parfois en fines aiguilles ; le plus souvent en masse granulaire ou terreuse compacte ; en écailles, en masse poudreuse fragile et partant facilement poussières ; enduit terreux pulvérulent, encroûtement de consistance argileuse, amas de poussières pulvérulentes
Échelle de Mohs	4,5
Trait	gris blanchâtre, gris vert ou jaune plus clair, rarement terne
Éclat	presque adamantin ou résineux, terreux en masse compacte, terne pour les variétés terreuses
Propriétés optiques
Indice de réfraction	indice supérieur à 2,4
Biréfringence	biaxial (+),0.000 (parfois très biréfringent)
Dispersion	2 v_z ~ grande
Fluorescence ultraviolet	aucune
Transparence	opaque (échantillons très fins parfois translucides à transparents, surtout s'ils sont légèrement hydratés et carbonatés par l'air humide)
Propriétés chimiques
Masse volumique	de l'ordre de 9 ; par calcul entre 9,47 g/cm³ à 10,4 g/cm³ g/cm³
Densité	avoisinant 8,64 ou de l'ordre de 9 (rôle minorant de l'humidité), parfois de 8.07 à 9,22 bismite massive de Meymac avec son lot d'impuretés (Carnot))
Température de fusion	860 °C
Solubilité	soluble dans les acides, notamment l'acide nitrique.
Propriétés physiques
Magnétisme	aucun

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Historique de la description et appellations

Inventeur et étymologie

Le minéralogiste suédois Walerius l'a identifié en 1753 dans les filons cobalto-nickelifères des mines du Schneeberg dans les Monts métallifères en Saxe. Elle figure dans sa Minéralogie traduite à Paris par le baron Paul-Henri Thiry d'Holbach, apôtre de la philosophie matérialiste.

Ce minéral dont le nom fait allusion à l'élément bismuth a été décrit officiellement en 1868, les échantillons boliviens type (No. 97831) sont conservés à l'université Harvard, à Cambridge, dans l'État du Massachusetts.

Topotypes

(américain) Mine Colavi, district du Machacamarca ou du Colavi, province de Cornelio Saavedra, département du Potosí, Bolivie ou site de Goldfield, Nevada
(allemand) Halde et Pucherschacht, Wolfgangmaßen-Grubenfeld, hameau de Neustädtel, Schneeberg, Erzgebirgskreis, Saxe, Allemagne

Autres dénominations anciennes

ocre de bismuth (pour son aspect poussiéreux et sa couleur parfois jaune ou gris vert)
trioxyde de bismuth, oxyde de bismuth alpha naturel (dénomination chimique triviale)

Notons que l'ocre de bismuth désigne toujours un produit d'altération jaune pulvérulent de divers minéraux du bismuth, généralement hydratés, et plus ou moins impur. Séché de façon drastique, le composé essentiel n'est autre que le sesquioxyde de bismuth ou bismite[4].

Propriétés physiques et chimiques

Chauffé en tube à essai, la bismite dégage un peu de vapeur d'eau, qu'elle a pris à l'air humide ambiant[5]. Elle devient jaune orangé, puis brune. Elle redevient jaune orangé à froid. Chauffée à haute température au rouge, elle fond en un liquide rouge qui se solidifie en une masse vitreuse rouge, puis jaune à froid[6].

Lorsqu'on la chauffe sur un charbon ardent, la matière se rassemble en bouton métallique de bismuth ; si le feu ou la flamme deviennent oxydant(e), la matière chauffée laisse un enduit jaune d'oxyde.

La bismite est soluble dans les acides. La bismite impure, c'est-à-dire mélangé à un sous-carbonate et un sous-hydroxyde de bismuth, présente une légèrement effervescence. Ces derniers associés ou évidemment le sous-carbonate responsable montrent une vive effervescence aux acides.

La bismite est soluble dans l'acide chlorhydrique concentré, la solution obtenue est jaune, l'addition d'eau ou dilution provoque un trouble, puis un dépôt blanc d'oxychlorure de bismuth. C'est une réaction classique du bismuth.

La composition de la matière qui contient la bismite est souvent variée, ce qui explique que les échantillons de bismite soient parfois très impures. Il faut la conserver à l'abri de l'air humide, en atmosphère inerte et ultra-sèche.

Structure cristallochimique : atomes de bismuth gris, atomes d'oxygène rouges

Cristallochimie et cristallographie

Les cristaux macroscopiques sont rares. Il s'agit d'un minéral monoclinique, pseudo-orthorhombique. Alfred Lacroix la décrit d'ailleurs comme orthorhombique. Il montre un polymorphisme avec la sphaérobismoite Bi₂O₃β tétragonale, toutefois beaucoup plus rare.

Dans la classification de Dana, ce simple oxyde (code 04) d'un cation métallique trivalent (04.03) fait partie du groupe de la claudétite As₂O₃ monoclinique (04.03.10) avec le second rang soit (04.03.10.02). Ce groupe de semblable symétrie comprend en troisième position la stibioclaudétite (As, Sb)O₃.

Dans la classification de Strunz, la bismite est un minéral esseulé.

Critères de détermination

Elle présente une grande analogie avec la bismuthite impure ou les minerais apparentés. Mais cette dernière fait une vive effervescence aux acides.

L'analyse chimique pondérale donne en masse 89,7 % de Bi et 10,3 % d'oxygène O₂.

Les masses informes et terreuses très impures ont souvent un éclat vitreux gras ou bien très terne.

Gîtes et gisements

Le filon de Meymac en Corrèze, étudié par le minéralogiste et chimiste Adolphe Carnot, provient d'anciens minerais de bismuth, notamment en des cas spécifiques par oxydation de bismuth natif[7]. La bismite plus ou moins pure de densité 9,22 selon Carnot, se présente en masse compacte à cassure conchoïdale, montrant un éclat un peu résineux, jaune clair à brunâtre. Mais ce n'est que de la bismite pulvérulente ayant réagi avec l'eau et le gaz carbonique, autrefois appelée localement "bismuthite" (sic), sous-carbonate et hydroxyde de formule approchée (BiO) CO₃. Bi(OH)₂ qui constitue d'ailleurs l'essentiel du minerai exploitable par affleurement blanc, gris ou jaunâtre, l'exploitation n'a d'ailleurs existé que pendant une courte période au début de la Belle Époque.

On comprend que la bismite est le produit ultime en condition anhydre et chaude de ses diverses réactions de décomposition oxydantes. Les produits intermédiaires qui ne sont pas de la bismite conservent des formes minérales antérieures de la matière principale (épigénies de la bismuthinite, par sa structure fibro-lamellaire).

Bismite, échantillon du département de géologie, Université Bringham Young à Provo, Utah.

Gîtologie et minéraux associés

Gîtologie: Elle se trouve dans les zones d'oxydation des gîtes de bismuth.

La bismite est formée au terme de la dégradation ou de la décomposition d'un grand nombre de minéraux de bismuth, avec souvent des traces de plomb, de cuivre, d'étain, d'antimoine, d'arsenic, de soufre sous formes oxydés, mais aussi d'eau et de gaz carbonique capté par la structure réticulaire. Les enduits, les masses compactes et pulvérulentes qui environnent un rare échantillon de bismite n'en sont souvent pas et demeurent des produits de transition[8].

Minéraux associés: bismuth natif, cassitérite, bismuthinite, waylandite, mais aussi quartz, minéraux carbonatés, minéraux (ou minerais communs) de plomb, de cuivre, d'étain, autres dérivés rares de bismuth comme le vanadate de bismuth naturel ou puchérite...

Gisements

Reflets de cristaux quasi-millimétriques de puchérite BiVO₄ brun-rouge sur masse jaunâtre plus terne de bismite, Schneeberg, Saxe, échantillon centimétrique (2 × 3,5 × 1,6 cm) du puits Pucher, aire minière Wolfgang Maaßen, Schneeberg

Allemagne

Schneeberg, Saxe

Autriche

Hüttenberger Erzberg, Hüttenberg, zone de Friesach à Hüttenberg, Carinthie

Australie
Bolivie

Colavi, Tazna et Llallagua

Brésil
États-Unis

mine Victor, Rincon, séries pegmatitiques de Pala, comté de San Diego ou gisement Baker, comté San Bernardino, Californie

mines Missouri, comté Park, État du Colorado

zone minière de Candelaria, comté Mineral ou champ aurifère ou Goldfield, Nevada

mine de Harding mine, Dixon, comté Taos, État du Nouveau-Mexique

Grande-Bretagne

Mine d'étain de Cornouailles, district de Cumberland, Angleterre

France

Meymac, Corrèze

Grèce

île Serifos, archipel des Cyclades

Italie

Mine des cinq vallées, Roncegno, Valsugana, Province de Trente, Trentin-Haut-Adige

Japon

mine Ebisu , préfecture de Gifu

Madagascar

dans les déblais e pegmatites d'Ampangabe

mines de Analamisakana (veines épigénisées de bismuth natif en bismite, associée à la puchérite, dans les masses plus ou moins impures de bismite)

Namibie

Mesopotamia 504 Farm, vallée cuprifère de Mésopotamie, district Khorixas, région de Kunene

Rubicon Pegmatite, district minier de Karibib (en veines vertes ou vert-jaune dans la bismutite)

Zaïre

Mumba, province du Nord-Kivu

Usages

La bismite naturelle, minéral rare, est présente, parfois en quantité non négligeable, dans les minerais oxydés du bismuth. Toutefois, elle apparaît beaucoup plus fréquemment comme matière artificielle lors des préparations ou des raffinages métallurgiques, par exemple, à partir de minerais de cuivre et de plomb. À l'instar de ce trioxyde de bismuth obtenu industriellement par traitement chimique ou électrochimique ou commercialement par transformation du sous-nitrate de bismuth pour garantir sa pureté, elle pourrait être utilisée pour suppléer certains usages de l'oxyde de plomb, litharge ou minium, ou encore en électrotechnique et électrochimie (électrolytes solides, facilité exceptionnelle de formation de solutions solides avec d'autres oxydes comme ceux de terres rares...) en pyrotechnie pour confectionner des petites bombes dénommées œufs de dragon, en techniques médicales (ciment dentaire et matériaux opaques aux RX)...

C'est aussi surtout, pour les minéralogistes amateurs, un minéral de collection, nécessitant un stockage en milieu parfaitement confiné et protégé.

Notes et références

La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
Ces réactions d'oxydation impliquent principalement la présence de molécules d'eau, de dioxyde de carbone ou de carbonates.
Rupert Hochleitner, Liste complémentaire, opus cité, page 248.
À l'instar de la bismuthosphérite, il ne devrait y avoir en principe aucune trace d'eau dans la tube.
Son comportement est analogue à la litharge à haute température, mais elle attaque les creusets plus fortement que celle-ci.
A. Carnot, Sur la bismite de Meymac, in Comptes rendus de l'Académie des sciences, LXXIX, 1874, page 478. Sur le minerai aujourd'hui complexe de Meymac dit « bismuthite », idem, page 304. Ces variétés de dégradation sont également traitées comme une espèce minérale par Alfred Lacroix, opus cité, volume ou tome III, page 776.
Plus que la couleur, l'éclat, la dureté ou la fragilité souvent similaire, le test de densité est discriminant si elle est de l'ordre de 7, ainsi que l'apparition de phénomènes optiques de (bi)réfringence forte et le simple test de l'effervescence à l'acide fort, caractéristique de la présence si-fréquente de sous-carbonates basiques de bismuth.

Bibliographie

Rupert Hochleitner, 300 roches et minéraux, Delachaux et Niestlé SA, Paris, 2010, traduction et adaptation française par Jean-Paul Poirot de l'ouvrage Welcher Stein ist das? paru aux éditions Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co, à Stuttgart en 2010, réédition 2014, 255 pages, (ISBN 978-2-603-01698-5) en particulier note de la liste complémentaire page 248.
Alfred Lacroix, Minéralogie de la France et de ses anciens territoires d'Outremer, description physique et chimique des minéraux, étude des conditions géologiques et de leurs gisements, 6 volumes, Librairie du Muséum, Paris, 1977, réédition de l'ouvrage initié à Paris en 1892 en un premier tome. En particulier, pour la bismite décrit dans le troisième volume, p. 23-25 et le quatrième volume p. 840
C. Frondel, "Mineralogy of the oxides and carbonates of bismuth", American Mineralogist, 28, 1943, pp 521–535.
Corria Neves, J.M., J.E. Lopes Nunes, T.G. Sahama, M. Lehtinen, O. von Knorring, Bismuth and antimony minerals in the granite pegmatites of northern Mozambique, Rev. Cienc. Geol., Ser. A, 7, 1974, pp 1–37.
Henri-Jean Schubnel, avec Jean-François Pollin, Jacques Skrok, Larousse des minéraux, sous la coordination de Gérard Germain, Éditions Larousse, Paris, 1981, 364 p. (ISBN 2-03-518201-8). Entrée 'bismite' p. 88.

Autres liens

Liens externes

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[1] La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.

[2] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[3] Ces réactions d'oxydation impliquent principalement la présence de molécules d'eau, de dioxyde de carbone ou de carbonates.

[4] Rupert Hochleitner, Liste complémentaire, opus cité, page 248.

[5] À l'instar de la bismuthosphérite, il ne devrait y avoir en principe aucune trace d'eau dans la tube.

[6] Son comportement est analogue à la litharge à haute température, mais elle attaque les creusets plus fortement que celle-ci.

[7] A. Carnot, Sur la bismite de Meymac, in Comptes rendus de l'Académie des sciences, LXXIX, 1874, page 478. Sur le minerai aujourd'hui complexe de Meymac dit « bismuthite », idem, page 304. Ces variétés de dégradation sont également traitées comme une espèce minérale par Alfred Lacroix, opus cité, volume ou tome III, page 776.

[8] Plus que la couleur, l'éclat, la dureté ou la fragilité souvent similaire, le test de densité est discriminant si elle est de l'ordre de 7, ainsi que l'apparition de phénomènes optiques de (bi)réfringence forte et le simple test de l'effervescence à l'acide fort, caractéristique de la présence si-fréquente de sous-carbonates basiques de bismuth.