| Bismut 83Bi | ||||||
| engl. Bismuth; alter Name: Wismut („weiße Masse“) | ||||||
|
||||||
     
|
| Physikalisch-chemische Eigenschaften |
||||||||||||
Reines
Bismut ist ein silbrig glänzendes Schwermetall, das
relativ weich und nur wenig spröde ist. Durch geringe
Verunreinigungen kann das Metall aber zerbrechlich werden. 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. Nach starkem Erhitzen verbrennt Bismutpulver
mit Luftsauerstoff 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 heißes Bismutpulver
unter Aufglühen zu Bismut(III)-chlorid:
2 Bi + 3 Cl2
2 BiCl3 ΔHR = −758,8 kJ/mol Dieses Salz bildet weiße, zerfließliche Kristalle, die nach Chlorwasserstoff riechen und mit Wasser zu Bismutoxidchlorid reagieren. Bismutpulver reagiert nach dem Erhitzen auch mit Brom, Iod, Schwefel, Selen und Tellur. Mit Stickstoff und Phosphor reagiert es dagegen nicht. Auch Wasser, Salzsäure oder verdünnte Schwefelsäure vermögen das Metall nicht anzugreifen. Mit konzentrierter Salpetersäure reagiert es zu Bismut(III)-nitrat unter Freisetzung von Stickoxiden: 2 Bi + 6 HNO3
2 Bi(NO3)3 + 3 NO2 +
3 H2OBismutverbindungen treten hauptsächlich in der Oxidationsstufe +3 auf. Zum Nachweis von Bismut in Verbindungen, Erzen oder Mineralien kann die Lötrohrprobe als Vorprobe dienen: Es entstehen dabei spröde Metallkörner – die auch farbig anlaufen können – sowie ein gelber Beschlag mit Bismut(III)-oxid Bi2O3 auf der Kohle:
Bismutsalze wie Bismut(III)-chlorid oder Bismut(III)-nitrat ergeben mit Wasser eine weiße Trübung, da unlösliches Bismutoxidchlorid BiOCl oder Bismutoxidnitrat BiONO3 ausfällen. Letzteres ist im Chemikalienhandel unter der Bezeichnung „basisches Bismut(III)-nitrat“ erhältlich. Im sauren Bereich – zum Beispiel durch Zugabe mit Salzsäure – verschwindet die Trübung, die Salze lösen sich. Dies kann durch die Zugabe von mehr Wasser rückgängig gemacht werden. Vor allem auch im basischen Bereich tritt die Trübung auf. Diese pH-abhängige Gleichgewichts-Reaktion ist typisch für Bismutsalze.
Eine weitere Nachweisreaktion für Bismut(III)-Verbindungen erfolgt durch die Zugabe von Kaliumiodid in schwach salpetersaurer Lösung. Dabei entsteht zunächst ein schwarzer Niederschlag aus unlöslichem Bismut(III)-iodid BiI3. Nach Erhöhung der Kaliumiodid-Konzentration verschwindet dieser wieder und es bildet sich der gelborange und wasserlösliche Tetraiodidbismutat(III)-Komplex [BiI4]−.
|
| Toxikologie |
Elementares Bismut und Bismut(III)-oxid haben ein eher niedriges toxisches
Potenzial, weil das Metall vom menschlichen Körper im Darm nicht gut aufgenommen wird. Eine Vergiftung äußert sich in einem schwarzgrauen Bismutsaum an der Mundschleimhaut und einer Entzündung der Schleimhäute. Auch Symptome wie bei einer Quecksilbervergiftung können auftreten. Das Einatmen der Stäube kann eine Schädigung der Lunge verursachen. |
| Vorkommen |
|||
Häufigkeit selten
Bismut kommt in der Natur elementar als Wismut gediegen vor. Bei den Mineralnamen wird teilweise noch die alte Bezeichnung „Wismut“ verwendet. Zu den Mineralen zählen Bismuthinit, Bismutit, Emplektit, Mixit, Pucherit oder Walpurgin. Bismutminerale findet man in Deutschland im Erzgebirge oder im Schwarzwald. Wismut gediegen und die Bismutminerale spielen bei der Metallgewinnung jedoch keine bedeutende Rolle mehr. Das Metall fällt als Nebenprodukt bei der Verhüttung von Blei,- Kupfer- und Zinnerzen an. Bismut liefert heute hauptsächlich China, während andere Länder wie Laos, Südkorea, Japan, Kasachstan, Bulgarien, Kanada, Bolivien und Mexiko noch einen kleineren Anteil ausmachen.
|
| Geschichte |
|||
Im 15. Jahrhundert
fanden die Bergleute im Erzgebirge ein Metall, das sie bis dahin nicht
kannten. Anfangs hielten sie es für Antimon, Zink oder Zinn. Das Metall wurde im Jahre
1527 erstmals von dem Arzt und Alchemist Paracelsus (1493–1541) beschrieben.
Der sächsische Arzt
und Mineraloge Georgius Agricola (1494–1555) beschrieb im Jahr 1530 die Herstellung des Metalls, das er
Plumbum cinereum nannte, was soviel wie „aschgraues Blei“ bedeutet. Den Elementcharakter des
Metalls erkannten im 18. Jahrhundert der deutsche Chemiker Johann Heinrich Pott (1692–1777), die schwedischen Chemiker Carl
Wilhelm Scheele (1742–1786) und Torbern Olof Bergmann
(1735–1784), sowie der französische Chemiker Claude-Francois
Geoffroy (1729–1753). Der ursprüngliche Name „Wismut“ geht auf den
Begriff wisemat der Bergleute 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 der
Wiesen“ bei Schneeberg oder 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 vergab J.J.
Berzelius im Jahr 1814. |
| 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 Erhitzen mit Sauerstoff von
den Verunreinigungen wie Antimon, Arsen, Blei oder Eisen befreit
wird. |
| Verwendung |
|||
Bismut
dient vor allem zur Herstellung von Metalllegierungen mit niedriger Schmelztemperatur.
Woodsches Metall lässt sich durch das Zusammenschmelzen von 50% Bismut, 25% Blei, 12,5% Zinn und
12,5% Cadmium herstellen. 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. Bei Sammlern sind die gezüchteten, farbenprächtigen Bismutkristalle sehr beliebt.
|
Gefahr
