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Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Reines
Bismut ist ein rötlichweiß glänzendes, relativ weiches
Schwermetall, das nur wenig spröde ist. Die Sprödigkeit erhöht
sich bei Verunreinigungen jedoch erheblich. Die elektrische und thermische
Leitfähigkeit des Metalls ist relativ niedrig. Eine Bismutschmelze
dehnt sich beim Erstarren aus. Dieses Phänomen ist auch beim Antimon,
beim Germanium, beim Gallium
und beim Wasser zu beobachten. Bewegt
man die Bismutschmelze, dann läuft das Bismut farbig an. Aus der Schmelze
lassen sich Kristalle züchten.
Im Vergleich zum Antimon besitzt das Bismut einen ausgeprägten Metallcharakter. Bei Raumtemperatur ist es an trockener Luft beständig. Bei Rotglut verbrennt das Pulver mit bläulicher Flamme zu gelbem Bismut(III)-oxid: 4 Bi + 3 O2 
2 Bi2O3 ΔHR
= - 1148,6 kJ/mol
Bismut(III)-oxid ist in Wasser nicht löslich und verfärbt sich beim Erhitzen braunrot. Mit Chlor reagiert erwärmtes Bismutpulver unter Feuererscheinungen zu Bismut(III)-chlorid: 2 Bi + 3 Cl2
2 BiCl3 ΔHR
= - 758,8 kJ/mol
Dieses Salz bildet weiße, zerfließliche Kristalle, die nach Salzsäuregas riechen und mit Wasser zu Bismutoxidchlorid reagieren. Bei Hitze reagiert Bismut auch mit Brom, Iod, Schwefel, Selen und Tellur. Mit Stickstoff und Phosphor reagiert es nicht. Auch Wasser und nicht oxidierende Säuren wie Salzsäure oder verdünnte Schwefelsäure vermögen das Metall nicht anzugreifen. Mit konzentrierter Schwefelsäure und mit Salpetersäure reagiert es zu den entsprechenden Salzen: 2 Bi + 6 H2SO4
Bi2(SO4)3 + 3 SO2
+ 6 H2O
2 Bi + 6 HNO3
2 Bi(NO3)3 + 3 NO2 +
3 H2O |
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Toxikologie |
| Elementares Bismut und Bismut(III)-oxid haben ein relativ niedriges toxisches Potential. Die Stäube sollten jedoch nicht eingeatmetet werden. |
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Vorkommen |
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Mit
einem Massenanteil von 2 x 10-5
% steht Bismut an 65. Stelle der Elementhäufigkeit
in der Erdhülle. Es ist seltener als Quecksilber
aber etwas häufiger als Silber. In der
Natur kommt es im gediegenen Zustand als gediegen
Wismut vor (Bei den Mineralien ist die alte Bezeichnung "Wismut" geblieben).
Zu den Bismuterzen gehört der Wismutglanz
(Bismutsulfid, Bi2S3) oder der Wismutocker (Bismutoxid).
Wismutminerale findet man in Deutschland im Erzgebirge und im Schwarzwald.
Gediegen Wismut und die Wismutminerale spielen bei der Metallgewinnung
jedoch keine bedeutende Rolle. Das Element fällt als Nebenprodukt
bei der Verhüttung von Blei,- Kupfer- und Zinnerzen an. Die Hauptvorkommen
an bismuthaltigen Erzen liegen in Mexiko, Peru, Bolivien, China, Australien,
Kanada und Spanien.
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Geschichte |
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Bismut
wurde im 15. Jahrhundert von den Bergleuten Sachsens im Erzgebirge entdeckt.
Anfangs wurde es oft mit Antimon, Zink
oder Zinn verwechselt. Das Element wurde im Jahre
1527 erstmals von dem Arzt und Alchemist Paracelsus
(1493-1541) beschrieben.
Der sächsische Arzt und Mineraloge Georgius Agricola (1494-1555) schilderte im Jahr 1530 die Herstellung des Metalls, das er "Plumbum cinereum" nannte ("aschgraues Blei"). Den Elementcharakter des Metalls erkannten die schwedischen Chemiker Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) und Torbern Olof Bergmann (1735-1784) im Jahre 1775. Der ursprüngliche Name "Wismut" geht auf die deutsche Bergmannsprache zurück und bedeutet so viel wie "weiße Masse". Eine andere mögliche Deutung der Herkunft des Namens bezieht sich auf die erstmalige Ausbeutung (=Mutung) des Erzes "in den Wiesen" bei St. Georgen im Erzgebirge. Daraus entstand vielleicht das Wort "Wiesemutung", aus dem später "Wismut" wurde. Der heutige Name "Bismut" bezieht sich auf das lateinische Wort. Das chemische Symbol Bi schlug J.J. Berzelius im Jahre 1814 vor. |
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Herstellung |
| Die
Gewinnung von Bismut aus Bismutoxid ist durch eine Reduktion mit Kohle
möglich:
2 Bi2O3 + 3 C 4 Bi
+ 3 CO2
Bismut fällt aber auch als Nebenprodukt bei der Verhüttung von Blei,- Kupfer- und Zinnerzen an. Bismuthaltiges Blei wird nach dem Kroll-Betterton-Verfahren mit Calcium und Magnesium legiert. Die Zusätze bilden mit dem vorhandenen Bismut "Wismutschaum", der aufgrund der geringen Dichte auf der Schmelze aufschwimmt. In allen Verfahren erhält man rohes, unreines Bismut, das anschließend durch oxidierendes Erhitzen von den Verunreinigungen wie Antimon, Arsen, Blei oder Eisen befreit wird. |
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Verwendung |
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Bismut
dient vor allem zur Herstellung von Metalllegierungen mit niedriger Schmelztemperatur.
Woodsches Metall lässt sich durch das Zusammenschmelzen folgender
Gewichtsanteile an Legierungsbestandteilen herstellen: 50% Bismut, 25%
Blei, 12,5% Zinn und
12,5% Cadmium. Diese Legierung schmilzt bereits
bei 70°C. Sie wird in Weichloten, in Heizbadflüssigkeiten oder
in automatischen Brandmeldern und Sprinkeranlagen als Schmelzsicherung
eingesetzt. Bismut-Mangan-Legierungen werden zum Bau von Dauermagneten
verwendet. Aufgrund der niedrigen Schmelztemperatur dient flüssiges
Bismut auch als Kühlmittel in Kernreaktoren. Die chemische Industrie
verwendet Bismut als Katalysator. Die chemische
Verbindung Bismuttellurid Bi2Te3 erzeugt
in Peltier-Elementen Kälte. Ein Großteil des Bismuts wird zur
Herstellung von pharmazeutischen Bismutpräparaten verwendet. Bismutsubnitrat
wirkt beispielsweise desinfizierend, geruchsbeseitigend und blutstillend.
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| Copyright: Thomas Seilnacht |
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