近期，网剧《大梦归离》完结了。剧中有块石头十分出彩，据了解它是“冰夷族世代相传的神物”，也是“女娲补天的最后一块石头”。

它可以“修复云光剑，也是封印镇压的容器”。它颜色绚丽，即使碎成一地，其内部的独特的结构也叫人感觉独一无二。

这便是被叫做“五色石”的神秘石头。这种五彩斑斓又形状独特的石头到底是什么？又有哪些神奇之处？

历史渊源

从“五色石”破碎残片的结构判断，这可能是一种叫做自然铋的金属物质。在元素周期表里金属元素铋的元素符号是 Bi，原子序数为 83，英文名为 Bismuth。这个名字来自希腊语“Bismuthos”，意思是**“不一样的金属”**。

相对于其它金属，铋的确看上去独一无二。它长得奇奇怪怪，光怪陆离的配色螺旋状的阶梯架构，有一种外星文明的味道，充满了科技感。

来源：geologypage

其实，早在古希腊和古罗马时期，古人就能从辉铋矿中提炼铋金属。当时的矿工误把铋矿当成银矿，将它命名为 tectumarenti，意为“制造中的银”，并荒诞地觉得铋矿是铅向银转变的中间物质，并常常用其制作盒子和箱子的底座。

在 15 世纪的德国修士 Basil Valentine 的著作中，这种元素被叫做 Wismut，意为“白色物质”。之后，矿物学家 Georgius Agricola 认识到了铋的独特质质，将它拉丁化为 bi百度竞价推广utum，并描述了怎么样从矿石中提取它。

到了 18 世纪中叶，铋被确觉得一种特定的金属。1739 年德国化学家 Johann Heinrich Pott 与 1753 年法国人 Claude-François Geoffroy 分别发表了关于铋化学性质的研究著作。

来源：参考文献[6]

颜色和结构的奥秘

在自然界中，新鲜的自然铋呈银白色，但被曝露在空气中将来，则渐渐被氧化。因为氧化膜（Bi2O3）的厚度不均匀，在光线照射下产生干预便呈现出五颜六色的成效，一般呈现为浅红色的晕彩（Irisdescent）——锖（qiāng）色。

自然铋氧化后 | 来源：参考文献[7]

在自然界中，铋一般发现于热液矿脉中，与石英与由钴、银、铁和铅等金属形成的矿物共生，或者发现于花岗岩侵入体与石灰岩接触带。容易见到的化合物有辉铋矿（Bi₂S₃）和铋华（Bi₂O₃）。

来源：参考文献[8]

铋元素一般非常很难游离态单独存在，铋晶体也相当罕见。铋晶体最为人所熟知的是错综复杂的漏斗状结构，这种结构呈现出阶梯状的空心金字塔形态，仔细品又发现很契合中国传统纹样。

回字纹珐琅器 | 来源：参考文献[9]

这种形态是通过实验室人工培育的，马上铋熔化后让其缓慢冷却。在此过程中，晶体的边缘和角落成长速度比晶面快，从而形成了特有些空心几何形状-螺旋形阶梯状，而且这种铋晶体是最容易见到的人造晶体。

自然铋人工培育冷却结晶过程 来源：B 站@十五的月亮廿九圆

比盐还安全的百变金属

铋元素的原子系数为 83，在周期表里和铅（原子系数 82）是邻居，虽然也是重金属，却常常低毒或无毒，其毒性甚至低于食用盐 NaCl，因而铋成为公认的绿色金属元素。非常早大家已经用铋来治疗胃溃疡等胃病，大家所熟知的药品譬如铝酸铋、果胶铋、次枸橼酸铋等。

一般金属都有放射性，那金属铋怎么样呢？铋金属最容易见到的同位素铋-209，被觉得是最稳定的素核，半衰期长达 1.9×1019 年，超越了 190 亿亿年，比推算的宇宙年龄（138 亿年）还长得多，这意味着太阳辐射比铋金属强多了，说明铋金属是很安全的。

铋元素的原子水平和电子构型图 来源：参考文献[10]

除去医用，大家日常的海量范围也都有铋元素的参与：

1

颜料与妆发

除去在医疗范围有广泛应用以外，因为铋金属拥有近于魔幻的色彩，常常用来制作首饰、工艺品、化妆品或者颜料。如眼影、法胶、指甲油等化妆品的珠光成效就是氯氧化铋（BiOCl）呈现的成效。

含有氯氧化铋（BiOCl）的化妆品 来源：参考文献[11]

2017 年度时尚色“樱草黄”颜料的主要成分是钒酸铋（BiVO4）。除此之外，铋又具备密度高、毒性低的特质，可作为铅的好替代品。比如用绿色的铋代替有毒的铅来制作猎枪子弹。

“樱草黄”颜料-钒酸铋（BiVO4）来源：参考文献[12]

2

移动式小型核电源

以液态铅铋合金作为冷却剂的快中子核反应堆——铅铋合金反应堆，不只服务于百万千瓦级的大型电厂，还被设计成兆瓦级小型模块化核电源，甚至家用轿车都有望能装载移动式小型核电源。以后车载核能梦，“铋”将达成。

来源：参考文献[13]

3

柔性穿着打扮设施

**碲化铋及其衍生物是现在广泛应用的近室温热电材料，具备出色的热电性能，在柔性热电器件中具备巨大潜力。**借助铋制备的超薄柔性铋基霍尔传感器，可以在不损失磁性或电学性能的状况下，达成在手指上或手腕上的弯曲。这种穿着打扮设施有望在电子皮肤、可穿着打扮生理监测治疗装置等方面获得应用。

来源：eScience

4

磁悬浮列车

金属铋本身虽然没磁性，但对磁场有强烈的抗性，是强烈的抗磁性材料。只须在一个稳定的磁场中，铋就能神奇的悬浮起来，因而被应用于磁悬浮列车的制造。

源自YouTube@ Nighthawkinlight

5

其它特质和应用

德国马普固体物理和材料研究所曾在《自然》期刊上介绍：“铋可能是元素周期表中最奇特且被低估的元素之一”。世界铋科学研究在很多范围已形成了研究热门，这种绿色金属的潜力正在不断呈现。

铋金属熔点非常低（271.4℃），沸点非常高（1564℃），常被用于制作低熔点合金。如伍德合金，其标准组成中就有着 50%的铋，熔点仅为 70℃，可用于制作保险丝、自动灭火装置的感温探头等。

铋金属是为数不多的冷胀热缩材料，固化时体积会膨胀 3.3%左右，可用于有较高需要的精密铸造。

来源：参考文献[14]

铋及其化合物、复合物具备好的光电响应，在发光材料、光电探测、太阳能电磁等范围都有应用。比如铋基钙钛矿太阳能电池作为铅钙钛矿太阳能电池的替代品，被誉为“光伏范围的新期望”。

来源：参考文献[15]

铋元素还有不少应用……

金属铋在影视剧中是传奇的“五色石”。在现实日常，早期被误解为“制造中的银”，后续认识到它是“不一样的金属”。

人工铋晶体长得光怪陆离，又带有科幻色彩，吸引着一波喜好者。由于独特的物理化学性质，它在平时生活与工业生产中被很多应用，还在很多新兴范围焕发出勃勃生机……

如此说来，铋确实算得上一种“世代相传的神物”了！

参考文献

[1] 天音.元素周期表中最奇特和最被低估的元素-铋.石头科普工作室. 2024.9.14.

[2] 金属铋：自然界的彩虹金属. 探秘自然. 2023.6.15.

[3] 稀少金属RareMetals. 人类“铋”需？走近稀少金属铋.2023.9.4.

[4] 缪煜清. 华美的亮相的策略金属-铋. 铋科学研究中心团队。2023.5.11.

[5] Cao Tianyi, Shi Xiao-Lei, Li Meng, et al. 2023. Advances in bismuth-telluride-based thermoelectric devices: Progress and challenges. eScience.3(3), 100122.

[6]https://www.chemistrylearner.com

[7]https://www.dreamstime.com/

[8]https://rockseeker.com

[9]http://www.yidianchina.com/

[10]https://www.vectorstock.com/

[11]http://pleinvanity.com

[12]https://shop.kremerpigments.com

[13]https://www.sensaweb.com

[14]https://www.easiahome.com/

[15]https://nula.bg/

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来源丨上海自然博物馆（ID：snhm01）

责编丨何通

审校丨徐来、林林

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