Quelltext der Seite Bismut – chemie-schule.de

{{Dieser Artikel|behandelt das chemische Element Bismut, für den gleichnamigen französischen Mathematiker siehe [[Jean-Michel Bismut]].}}
{{Infobox Chemisches Element
<!--- Periodensystem --->
| Name= Bismut
| Symbol= Bi
| Ordnungszahl= 83
| Massenzahl= 209
| Serie= Me
| Gruppe = 15
| Periode = 6
| Block= p
<!--- Allgemein --->
| Aussehen= glänzend rötlich weiß
| CAS = 7440-69-9
| Massenanteil= 0,2&nbsp;ppm<ref name="Harry H. Binder" />
<!--- Atomar --->
| Hauptquelle =<ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus [http://www.webelements.com/bismuth/ www.webelements.com (Bismuth)] entnommen.</ref>
| Atommasse= 208,98038
| Atomradius= 160
| AtomradiusBerechnet= 143
| KovalenterRadius= 148
| VanDerWaalsRadius= 207<ref>Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar: ''Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group.'' In: ''J. Phys. Chem. A.'' 2009, 113, S.&nbsp;5806–5812, {{DOI|10.1021/jp8111556}}.</ref>
| Elektronenkonfiguration= &#91;[[Xenon|Xe]]&#93; 4[[F-Orbital|f]]<sup>14</sup> 5[[D-Orbital|d]]<sup>10</sup> 6[[S-Orbital|s]]<sup>2</sup> 6[[P-Orbital|p]]<sup>3</sup>
| Austrittsarbeit=
| Ionisierungsenergie_1= 703
| Ionisierungsenergie_2= 1610
| Ionisierungsenergie_3= 2466
| Ionisierungsenergie_4= 4370
| Ionisierungsenergie_5= 5400
<!--- Physikalisch --->
| Aggregatzustand= fest
| Magnetismus= [[Diamagnetismus|diamagnetisch]] ([[Magnetische Suszeptibilität|<math>\chi_{m}</math>]] = −1,7 · 10<sup>−4</sup>)<ref>Robert C. Weast (Hrsg.): ''CRC Handbook of Chemistry and Physics''. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, Seiten E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.</ref>
| Modifikationen= 
| Kristallstruktur= trigonal<ref name="Greenwood/Earnshaw" />
| Dichte= 9,78 g/cm<sup>3</sup>
| RefTempDichte_K=
| Mohshärte= 2,25
| Schmelzpunkt_K= 544,4
| Schmelzpunkt_C= 271,3
| Siedepunkt_K= 1833 K<ref name="Zhang">Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: ''Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks.'' In: ''[[Journal of Chemical & Engineering Data]].'' 56, 2011, S.&nbsp;328–337, {{DOI|10.1021/je1011086}}.</ref>
| Siedepunkt_C= 1560
| MolaresVolumen= 21,31 · 10<sup>−6</sup>
| Verdampfungswärme= 179 kJ/mol<ref name="Zhang"/>
| Schmelzwärme= 10,9
| Dampfdruck= 
| RefTempDampfdruck_K= 
| Schallgeschwindigkeit= 1790
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K= 293,15
| SpezifischeWärmekapazität= <!--122-->
| ElektrischeLeitfähigkeit= 0,769 · 10<sup>6</sup>
| Wärmeleitfähigkeit= 8
<!--- Chemisch --->
| Oxidationszustände = (−3) 1, '''3''', 5
| Oxide = 
| Basizität = leicht [[Säure|sauer]]
| Normalpotential =  0,317 [[Volt|V]] (Bi<sup>3+</sup> + 3&nbsp;e<sup>−</sup> → Bi)
| Elektronegativität = 2,02
| Quelle GefStKz  =<ref name="alfa-SDB">{{Alfa|10766|Name=Bismut (Pulver, 99,999 %)|Datum=5. Januar 2010}}. Dies gilt nur für Pulver, kompaktes Bismut ist ohne Gefahrensymbole/R-/S-Sätze.</ref>
| Gefahrensymbole = '''Pulver'''<br />{{Gefahrensymbole|F}}
| R               = {{R-Sätze|11}}
| S               = {{S-Sätze|-}}
| Quelle GHS-Kz   =<ref name="alfa-SDB" />
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|02}}
| GHS-Signalwort  = Achtung
| H               = {{H-Sätze|228}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|-}}
| P               = {{P-Sätze|210|241|280|240|370+378}}
| Quelle P        =<ref name="alfa-SDB" />
<!--- Isotope --->
| Isotope=
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 205
| NH = 0
| Halbwertszeit = 15,31 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,708
| Zerfallstyp1ZP = [[Blei|<sup>205</sup>Pb]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 206
| NH = 0
| Halbwertszeit = 6,243 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 3,758
| Zerfallstyp1ZP = [[Blei|<sup>206</sup>Pb]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 207
| NH = 0
| Halbwertszeit = 31,55 [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,399
| Zerfallstyp1ZP = [[Blei|<sup>207</sup>Pb]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 208
| NH = 0
| Halbwertszeit = 3.368.000 [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,880
| Zerfallstyp1ZP = [[Blei|<sup>208</sup>Pb]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 209
| NH = '''100'''
| Halbwertszeit = 1,9 · 10<sup>19</sup> [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]
| Zerfallstyp1ZE = 3,137<ref>''Nature.'' Volume 422, Number 6934, 2003, S.&nbsp;876–878.</ref>
| Zerfallstyp1ZP = [[Thallium|<sup>205</sup>Tl]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 210
| NH = -1
| Halbwertszeit = 5,013 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 1,163
| Zerfallstyp1ZP = [[Polonium|<sup>210</sup>Po]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]]
| Zerfallstyp2ZE = 5,037
| Zerfallstyp2ZP = [[Thallium|<sup>206</sup>Tl]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 210m1
| NH = 0
| Halbwertszeit = 3,04 · 10<sup>6</sup> [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]
| Zerfallstyp1ZE = 
| Zerfallstyp1ZP = [[Thallium|<sup>206</sup>Tl]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 211
| NH = -1
| Halbwertszeit = 2,14 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 0,579
| Zerfallstyp1ZP = [[Polonium|<sup>211</sup>Po]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]]
| Zerfallstyp2ZE = 6,751
| Zerfallstyp2ZP = [[Thallium|<sup>207</sup>Tl]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 212
| NH = -1
| Halbwertszeit = 60,55 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,254
| Zerfallstyp1ZP = [[Polonium|<sup>212</sup>Po]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]]
| Zerfallstyp2ZE = 6,027
| Zerfallstyp2ZP = [[Thallium|<sup>208</sup>Tl]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 213
| NH = 0
| Halbwertszeit = 49,59 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 1,426
| Zerfallstyp1ZP = [[Polonium|<sup>213</sup>Po]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]]
| Zerfallstyp2ZE = 5,932
| Zerfallstyp2ZP = [[Thallium|<sup>209</sup>Tl]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 214
| NH = -1
| Halbwertszeit = 19,9 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 3,272
| Zerfallstyp1ZP = [[Polonium|<sup>214</sup>Po]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]]
| Zerfallstyp2ZE = 5,617
| Zerfallstyp2ZP = [[Thallium|<sup>210</sup>Tl]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Bi
| Massenzahl = 215
| NH = -1
| Halbwertszeit = 7,6 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,250
| Zerfallstyp1ZP = [[Polonium|<sup>215</sup>Po]]
}}
| NMREigenschaften=
}}

'''Bismut''' oder '''Wismut''' (veraltet auch: Wismuth) ist ein [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] Bi und der [[Ordnungszahl]] 83. Im [[Periodensystem]] steht es in der 5. Hauptgruppe oder [[Stickstoffgruppe]].

Es ist kein stabiles [[Isotop]] bekannt. Die äußerst geringe [[Radioaktivität]] des natürlich vorkommenden <sup>209</sup>Bi ist jedoch für den praktischen Gebrauch ohne Bedeutung.

== Geschichte ==
Als eigenes Element wurde Bismut nach der Mitte des 18. Jahrhunderts durch die Chemiker [[Claude François Geoffroy]],<ref name="CRC">C. R. Hammond: ''The Elements.'' In: David R. Lide  (Hrsg.): ''CRC Handbook of Chemistry and Physics.'' 81. Auflage. CRC press, 2004, ISBN 0-8493-0485-7.</ref> [[Johann Heinrich Pott]],<ref>N. Figurowski: ''Die Entdeckung der chemischen Elemente und der Ursprung ihrer Namen.'' Aulis-Verlag Deubner, Köln 1981, ISBN 3-7614-0561-8, S.&nbsp;214–215.</ref> [[Carl Wilhelm Scheele]] und [[Torbern Olof Bergman]]<ref>A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: ''Lehrbuch der Anorganischen Chemie.'' Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S.&nbsp;822, Fußnote 84.</ref> nachgewiesen. Zuvor wurde es oft als Abart von [[Blei]], [[Zinn]], [[Antimon]] und anderen Metallen oder Mineralien betrachtet, obwohl schon im 16. Jahrhundert [[Georgius Agricola]] eine genauere Unterscheidung versuchte.<ref name="bermannus">[http://libcoll.mpiwg-berlin.mpg.de/libview?url=/mpiwg/online/permanent/library/C5XXK76V/index.meta&start=61&pn=73&mode=texttool Georgii Agricolae medici ''Bermannus, sive de re metallica.''] Basileæ 1530, S. 75 ff.</ref><ref name="denaturafossiliumbandy">Mark Chance Bandy, Jean A. Bandy: [http://www.farlang.com/gemstones/agricola_textbook_of_mineralogy/page_191 ''De Natura Fossilium (Textbook of Mineralogy).''] des Georgius Agricola, Übersetzung der ersten lateinischen Ausgabe von 1546, erschienen als ''The Geologigal Society of America Special Paper 63.'' New York 1955, S. 179.</ref>

Der Name des Metalls, der im Deutschen 1390 als ''wesemut'' und [[Latein|lat.]] 1450 als ''wismutum'',<ref>Friedrich Kluge: ''Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache.'' 18. Auflage. (bearbeitet von Walther Mitzka), de Gruyter, Berlin 1960, S.&nbsp;866, ''Wismut''.</ref> 1530 als ''bisemutum''<ref name="bermannus" /> erscheint, kann auf die in einer [[Arabische Sprache|arabischen]] [[Pedanios Dioscurides|Dioskurides]]-Übersetzung des 9. Jahrhunderts belegte Form ''b[i]sīmūtīyūn'' zurückgeführt werden, die selbst wohl eine [[Transliteration]] von [[altgriechisch]] ψιμύθιον ''psimýthion'' ‚[[Bleiweiß]]‘ darstellt. Auch Entstellung aus arabisch ''iṯmid'' ‚Antimon‘ wurde angenommen; oft wird außerdem auf die angeblich erste [[Mutung]] in der Zeche St. Georgen ''in der Wiesen'' bei [[Schneeberg (Erzgebirge)|Schneeberg im Erzgebirge]] im 15. Jahrhundert verwiesen,<ref name="Pfeifer4">''Wismut.'' In: Wolfgang Pfeifer u. a.: ''Etymologisches Wörterbuch des Deutschen.'' 4. Auflage. dtv, München 1999, ISBN 3-423-32511-9, S. 1574.</ref> oder auf die Variante ''wis(se)mat'', die ‚weiße Masse‘ bedeuten soll.<ref name="grab-kempf">Elke Grab-Kempf: ''Zur Etymologie von dt. Wismut.'' In: ''Beitraege zur Geschichte der deutschen Sprache und Literatur (PBB).'' 125, 2003, S.&nbsp;197–206, {{DOI|10.1515/BGSL.2003.197}}.</ref>

Das chemische Symbol ''Bi'' schlug [[Jöns Jakob Berzelius|J. J. Berzelius]] im Jahr 1814 vor.

== Vorkommen ==
[[Datei:Bismuth-20700.jpg|mini|links|Gediegen Bismut aus der Cobalt-Lagerstätte der Region Cobalt-Gowganda, Ontario, Kanada]]
[[Datei:Bismuth-rare08-52c.jpg|mini|links|„Federwismut“ aus der „[[Pöhla (Schwarzenberg)|Pöhla]]-[[Tellerhäuser]] Mine“, Landkreis Schwarzenberg, Erzgebirge, Sachsen ([[:Datei:Bismuth-rare08-52a.jpg|Gesamtgröße der Probe]]: 6,8&nbsp;cm x 4,5&nbsp;cm x 3,1&nbsp;cm)]]
Bismut tritt in der Natur [[gediegen]], das heißt in elementarer Form auf und ist von der [[International Mineralogical Association]] (IMA) als [[Mineral]] anerkannt. Die von der IMA verwendete [[Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage)#C Halbmetalle (Metalloide) und Nichtmetalle|9. Auflage]] der [[Systematik der Minerale]] nach [[Karl Hugo Strunz]] führt den Bismut zusammen mit [[Antimon]], [[Arsen]] und [[Stibarsen]] in der Unterabteilung der „Arsengruppen-Elemente“ unter der System-Nr. ''1.CA.05'' (veraltete [[Systematik der Minerale nach Strunz (8. Auflage)#I/B. Halbmetalle und Nichtmetalle|8. Auflage]]: ''I/B.01-40''). Bei der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen [[Systematik der Minerale nach Dana]] gehört Bismut zur „[[Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage)#01.03.01 Arsengruppe|Arsengruppe]]“ mit der System-Nr. ''01.03.01''.

Gediegen Bismut bildet sich in [[Hydrothermale Lösung|Hydrothermal]]-[[Gang (Geologie)|Gängen]] von [[Pegmatit]]en und [[topas]]haltigen Zinn-Wolfram-Quarzadern und meist zusammen mit verschiedenen Kupfer-, Nickel-, Silber und Zinn[[erz]]en. Bismut entwickelt nur selten gut ausgebildete Kristallformen, die aber eine Größe von bis zu 12 Zentimetern erreichen können. Üblicherweise findet er sich in Form dendritischer, blätteriger oder körniger [[Mineral-Aggregat|Aggregate]], aber auch als polysynthetische [[Kristallzwilling|Zwillinge]] mit paralleler Streifung („Federwismut“) oder trichterförmig ins Kristallzentrum eingezogenen Seitenflächen.<ref name="Datenblatt">John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols: ''Bismuth.'' In: ''Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America.'' 2001. [http://www.handbookofmineralogy.org/pdfs/bismuth.pdf (PDF 57,4 kB)]</ref>

Bisher (Stand: 2011) gelten rund 1400 Fundorte für gediegen Bismut als bekannt.<ref>[http://www.mindat.org/show.php?id=684 Mindat - Bismuth] (englisch)</ref> Die Fundstätten liegen vor allem in [[Australien]], [[Bolivien]], [[Volksrepublik China|China]], [[Kanada]], [[Mexiko]], [[Peru]] und [[Spanien]], historisch in [[Bieber (Biebergemünd)|Bieber]] im [[Spessart]] und im [[Erzgebirge]], wo Bismut sowohl in reiner Form als auch als [[Sulfid]] ([[Bismuthinit]]), [[Selenid]] (Selenidbismutglanz) und [[Oxid]] ([[Bismit]]) gefunden wird. Außerdem kommt Bismut, ebenso wie Antimon und Arsen, gelegentlich als Doppelsulfid vor: [[Galenobismutit]] (PbBi<sub>2</sub>S<sub>4</sub>), [[Lillianit]] (Pb<sub>3</sub>Bi<sub>2</sub>S<sub>6</sub>), Silberbismutglanz (AgBiS<sub>2</sub>), Kupferbismutglanz (CuBiS<sub>2</sub>) und Kupferbismutblende (Cu<sub>6</sub>Bi<sub>2</sub>S<sub>6</sub>). Bekannt ist auch noch ein Tellur-Sulfid in Form von Tellurbismut (Bi<sub>2</sub>Te<sub>2</sub>S) und ein Silicat namens Eulytin (Bi<sub>4</sub>(SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>).

Insgesamt sind einschließlich gediegen Bismut rund 230 [[:Datei:Bismuth-pas-150c.jpg|Bismutminerale]] bekannt.<ref>[http://webmineral.com/chem/Chem-Bi.shtml Webmineral – Mineral Species sorted by the element Bi] (englisch)</ref>

{| class="wikitable sortable"
|+ Fördermengen und Weiterverarbeitung 2006<ref>[http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/bismuth/myb1-2006-bismu.pdf Fördermengen und Weiterverarbeitung (2006)]</ref><br /><small>Angaben in Tonnen</small>
|- bgcolor="#DDDDDD"
! Rang
! Land
! Abbau
! Verarbeitung
|- style="text-align:right"
| 1 || style="text-align:left" | {{CHN|Volksrepublik China|China}} || 3000 || 8500
|- style="text-align:right"
| 2 || style="text-align:left" | {{MEX|Mexiko}} || 1180 || 1180
|- style="text-align:right"
| 3 || style="text-align:left" | {{PER|Peru}} || 950 || 600
|- style="text-align:right"
| 4 || style="text-align:left" | {{CAN|Kanada}} || 190 || 250
|- style="text-align:right"
| 5 || style="text-align:left" | {{KAZ|Kasachstan}} || 140 || 115
|- style="text-align:right"
| 6 || style="text-align:left" | {{BOL|Bolivien}} || 70 || 3
|- style="text-align:right"
| 7 || style="text-align:left" | {{RUS|Russland}} || 55 || 11
|- style="text-align:right"
| 8 || style="text-align:left" | {{BUL|Bulgarien}} || 40 || 35
|- style="text-align:right"
| 9 || style="text-align:left" | {{ROM|Rumänien}} || 40 || 30
|- style="text-align:right"
| 10 || style="text-align:left" | {{BEL|Belgien}} || - || 800
|- style="text-align:right"
| 11 || style="text-align:left" | {{JPN|Japan}} || - || 510
|- style="text-align:right"
| 12 || style="text-align:left" | {{ITA|Italien}} || - || 5
|}

== Gewinnung und Darstellung ==
Zur Gewinnung von Bismut kann man von oxidischen oder sulfidischen Erzen ausgehen.

Oxidische Erze werden in Flammöfen mit [[Kohle]] zu Bismut reduziert:

:<math>\rm 2\, Bi_2O_3 + 3\, C \rarr 3\, CO_2 + 4\, Bi</math>

Sulfidische Bismuterze können entweder mit [[Eisen]] nach dem [[Niederschlagsverfahren]] reduziert werden:

:<math>\rm Bi_2S_3 + 3\, Fe \rarr 3\, FeS + 2\, Bi</math>

Oder die sulfidischen Erze werden zunächst in die Oxide umgewandelt und anschließend mit Kohle reduziert ([[Röstreduktion]]sverfahren):

:<math>\rm 2\, Bi_2S_3 + 9\, O_2 \rarr 6\, SO_2 + 2\, Bi_2O_3</math>

:<math>\rm 2\, Bi_2O_3 + 3\, C \rarr 3\, CO_2 + 4\, Bi</math>

Das Rohbismut wird anschließend durch oxidierendes Schmelzen von anderen Elementen ([[Antimon]], [[Arsen]], [[Blei]], [[Eisen]] [[Schwefel]]) befreit. [[Kupfer]] wird durch Schmelzen mit [[Natriumsulfid]] beseitigt, [[Gold]] und [[Silber]] durch Extraktion des geschmolzenen Bismuts mit [[Zinn]].

== Eigenschaften ==
[[Datei:Bismuth crystals and 1cm3 cube.jpg|miniatur|links|Bismutkristalle ohne die typische bunte Oxidationsschicht.]]

=== Physikalische Eigenschaften ===
[[Datei:Wismut Kristall und 1cm3 Wuerfel.jpg|miniatur|links|Synthetischer Bismutkristall mit [[Anlauffarbe]]n in der Bandbreite eines [[Spektralfarbe|Spektrums]], zum Größenvergleich neben einem reinen Bismutwürfel mit einer Kantenlänge von 1 cm.]]
[[Datei:Bi-crystal.jpg|miniatur|rechts|Bismutkristall mit [[Anlauffarbe]]n, hier mit der Bandbreite eines [[Spektralfarbe|Spektrums]]]]
Bismut ist ein silberweißes, [[Sprödmetalle|sprödes]] und grobkristallines Metall bzw. [[Halbmetall]] mit einem Stich ins Rosa.<ref name="Greenwood/Earnshaw">Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: ''Chemie der Elemente''. 1. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.</ref> Es hat eine [[Rhomboeder|rhomboedrische]] [[Kristallstruktur]] mit sehr dicht gepackten Doppelschichten. Der kürzeste Abstand zwischen zwei Doppelschichten beträgt 352,9&nbsp;[[Pikometer|pm]], was nur um 15 % größer als der kleinste Abstand zweier Atome innerhalb einer Doppelschicht ist.<ref name="Greenwood/Earnshaw" /> Bismuth-Einkristalle zeigen eine ausgeprägte Spaltbarkeit parallel zu diesen Doppelschichten.

Bismut ist eines der wenigen relativ (siehe unten) ungiftigen Schwermetalle, hat den stärksten [[Hall-Effekt]] aller metallischen Elemente (was typisch für ein [[Halbmetall]] ist wie auch die schlechte [[elektrische Leitfähigkeit]] des reinsten Bismuts) und hat darüber hinaus die – abgesehen von [[Supraleiter]]n und pyrolytischem Graphit – stärkste [[Diamagnetismus|diamagnetische]] Eigenschaft. Das heißt, es wird aus einem von außen angelegten [[Magnetismus|Magnetfeld]] hinausgedrückt. Der [[Schubnikow-de-Haas-Effekt]] (Oszillationen des elektrischen Widerstandes in einem äußeren Magnetfeld) wurde erstmals an Bismut-Kristallen beobachtet und gemessen.

Von Bismut sind zwei Modifikationen bekannt: Das bei Zimmertemperatur gewöhnliche Bismut bildet unter hohen Drücken (ab 9 [[Pascal (Einheit)|GPa]]) ein kubisch-raumzentriertes Kristallgitter.

Flüssiges Bismut dehnt sich als einer von wenigen Stoffen beim Erstarren aus ([[Dichteanomalie]]). Dieses Phänomen ist auch bei [[Antimon]], [[Gallium]], [[Germanium]], [[Silicium]] und [[Wasser]] zu beobachten. Es beruht bei Bismut darauf, dass beim Schmelzen (und Erstarren) ein "doppelter" [[Phasenübergang]] stattfindet: einmal der [[Phasenübergang]] 1. Ordnung von fest nach flüssig (normalerweise mit kleiner Abnahme der Dichte) und zusätzlich ein [[Phasenübergang]] 1. Ordnung von Halbmetall nach Metall mit erheblicher Dichtezunahme, wodurch sich auch die ungewöhnlich große [[Schmelzentropie]] von 21,1 J/(K·mol) und die sprunghaft erhöhte elektrische Leitfähigkeit der Schmelze des Bismuts erklären.

=== Chemische Eigenschaften ===
Bismut ist bei Normaltemperatur an trockener Luft beständig. An feuchter jedoch bildet sich an der Oberfläche eine Oxidschicht. Des Weiteren ist Bismut gegen [[Wasser]] und nichtoxidierende Säuren ([[Salzsäure]] und verdünnte [[Schwefelsäure]]) resistent. In oxidierenden Säuren ([[Salpetersäure]] oder heiße konzentrierte [[Schwefelsäure]]) wird Bismut unter Bildung von Bismutsalzen (BiX<sub>3</sub>) gelöst.

Bei Rotglut verbrennt Bismut mit bläulicher Flamme zu einem braun-gelben Rauch – [[Bismut(III)-oxid]] (Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>).

Unter Hitze verbindet sich Bismut mit den [[Halogene]]n, sowie mit [[Schwefel]], [[Selen]] und [[Tellur]] direkt. Mit [[Stickstoff]] und [[Phosphor]] reagiert Bismut nicht.

== Isotope ==
Natürliches Bismut besteht nur aus dem Isotop <sup>209</sup>Bi. Im Jahr 2003 stellte man im [[Institut d'Astrophysique Spatiale]] in [[Orsay]] ([[Frankreich]]) fest, dass dieses bisher für stabil gehaltene Isotop ein [[Alphastrahlung|Alpha-Strahler]] mit einer [[Halbwertszeit]] von (1,9&nbsp;±&nbsp;0,2)&nbsp;·&nbsp;10<sup>19</sup> Jahren ist (etwa 19 [[Trillion]]en Jahre).<ref>Pierre de Marcillac u. a.: ''Experimental detection of alpha-particles from the radioactive decay of natural bismuth.'' In: ''Nature.'' 422, S.&nbsp;876–878. (24. April 2003), [http://www.nature.com/nature/journal/v422/n6934/fig_tab/nature01541_T1.html#figure-title Ergebnistabelle]</ref> Der sehr langsame Zerfall des <sup>209</sup>Bi in <sup>205</sup>Tl begründet sich einerseits durch die unmittelbare Nähe zum [[Magische Zahl (Physik)|doppelt magischen]] <sup>208</sup>[[Blei|Pb]] im Isotopenschema, und der Tatsache, dass <sup>209</sup>Bi selbst einfach magisch ist. Aus der langen Halbwertszeit ergibt sich eine [[Aktivität (Physik)|Aktivität]] von 0,0033 Bq/kg (entsprechend einem einzelnen Kernzerfall pro fünf Minuten und Kilogramm).

<sup>209</sup>Bi ist das vorletzte Glied der [[Neptunium-Reihe]] und außer <sup>205</sup>Tl das einzige, das noch natürlich vorkommt. Weil heute in Kernreaktoren auch die am Anfang der Neptunium-Reihe stehenden Nuklide erbrütet werden, nimmt die <sup>209</sup>Bi-Menge auf der Erde mit der Zeit zu.

{{Siehe auch|Liste der Isotope/6. Periode#83 Bismut|titel1=Liste der Bismut-Isotope}}

== Verwendung ==
{{lückenhaft|Verwendung in der Kunst ([[Wismutmalerei]]) --[[Benutzer:Flominator|Flominator]] 18:55, 25. Aug. 2012 (CEST)}}<!-- vgl. z.B. [http://www.retrobibliothek.de/retrobib/seite.html?id=120258 Meyers-Eintrag] -->
Es findet Verwendung als Legierungsbestandteil niedrigschmelzender [[Wismutlegierung|Legierungen]], beispielsweise für das [[Woodsches Metall|Woodsche Metall]], das bereits bei 70&nbsp;°C schmilzt, für [[Roses Metall]] mit einem [[Schmelzpunkt]] von 98&nbsp;[[°C]] und für das bei 60&nbsp;°C schmelzende Lipowitz'sche Metall.<ref name="Harry H. Binder">Harry H. Binder: ''Lexikon der chemischen Elemente.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.</ref>

=== Technische Verwendung ===

Die Legierung [[Bismanol]] mit [[Mangan]] ist ein starker [[Dauermagnet|Permanentmagnet]].

In Beschichtungslegierungen (Heißtauchverzinnung) für Solarverbinder dient es als Ersatz für das Schwermetall Blei.<ref>[http://www.bruker-spaleck.de/ceasy/modules/cms/main.php5?cPageId=33 ''Beschichtungslegierungen.''] auf: ''bruker-spaleck.de''</ref>

Synthetische Bismut-Einkristalle mit Abmessungen von mehr als 20 Zentimeter und polykristalline Bismut-Platten werden als Neutronen-Filter für Materialuntersuchungen an Forschungsreaktoren benutzt.<ref>[http://juwel.fz-juelich.de:8080/dspace/bitstream/2128/4466/1/J%C3%BCl_0875_Scharenberg.pdf Forschungsbericht KFA Jülich]</ref><ref>[http://matdl.org/repository/view/matdl:214 Forschungsbericht NIST USA]</ref>

Die chemische Verbindung [[Bismuttellurid]] erzeugt in [[Peltier-Element]]en Kälte.

Das Phase-Change-Material einiger [[DVD-RAM]] enthält Bismut.<ref>[http://www.heise.de/newsticker/meldung/63548 Meldung bei heise.de]</ref>

Bismut wird von einigen Quellen als Legierungselement in [[Automatenstahl|Automatenstählen]] als Ersatz für Blei propagiert. Es soll die Zerspanbarkeit dieser Stähle verbessern ohne die negativen ökologischen Eigenschaften des Bleis. Aus Sicht der [[Metallurgie|Stahlmetallurgie]] ist dies allerdings ungünstig, da Bismut sich metallurgisch quasi nicht entfernen lässt und dann als unerwünschtes Begleitelement in den aus Schrotten erzeugten Stählen auftaucht. In der Elektronik-Industrie wird eine Bismut-Zinn-Legierung als Ersatz (Stichwort [[Richtlinie 2002/95/EG (RoHS)|RoHS]]) für Bleihaltige Lotzinne verwendet. Nachteilig ist, dass für Bismut-Zinn eigene Lötgeräte erforderlich sind. Die Kontamination mit Blei (z.B. Reparatur von Altgeräten) führt zu einem sehr tiefen Schmelzpunkt, die Verwendung von Werkzeugen für Zinn-Silber Legierungen dagegen zu hohen Temperaturen und Kontamination des Werkzeugs mit Bismut.

Bismutoxid wird für die Herstellung von optischen Gläsern sowie als Sinterhilfsmittel in der technischen Keramik verwendet. Außerdem findet es bei der [[Positronen-Emissions-Tomographie]] Anwendung in Form von [[Germanate#Bismutgermanat|Bismutgermanat]].

Eine Blei-Bismut-Legierung wurde in der [[Sowjetunion]] als Kühlmittel für Kernreaktoren verwendet. Diese Legierung ist zwar wirksamer als eine herkömmliche Druckwasserkühlung, jedoch auch entsprechend schwieriger zu handhaben. Die Legierung erstarrt bei einer Temperatur von unter 125&nbsp;°C und verursacht dadurch große Reaktorschäden. Solche Reaktoren wurden unter anderem auf U-Booten eingesetzt (z.&nbsp;B. [[Alfa-Klasse|U-Boot der Alfa-Klasse]]).

Bismut wird auch als ungiftiger Ersatz für [[Blei]] bei Schrotmunition für Schusswaffen verwendet. Dies ist jedoch wenig verbreitet.

=== Verwendung in der chemischen Industrie ===

[[Bismutchloridoxid]] (BiOCl) wird als silberweißes [[Pigment#Perlglanzpigmente|Perlglanzpigment]] in [[Kosmetik]]a verwendet.

[[Bismutvanadat]] ist als ein hochwetterstabiles grünstichiges [[Gelb]]-[[Pigment]] im Einsatz und findet z.&nbsp;B. in hochwertigen [[Lack]]en, [[Dispersionsfarbe]]n für den Fassadeneinsatz, [[Kunststoff]]en und [[Druckfarbe]]n Verwendung.<ref>G. Buxbaum, G. Pfaff: ''Industrial Inorganic Pigments.'' Wiley-VCH, Weinheim 2005, ISBN 3-527-30363-4.</ref>

Außerdem wird Bismut als [[Katalysator]] in der chemischen Industrie verwendet.<ref name="Harry H. Binder" />

=== Medizinische Verwendung ===

Bismutverbindungen wie ''Dibismut-tris(tetraoxodialuminat)'', ''Bismutoxidnitrat'' (Bismutsubnitrat, basisches Bismutnitrat) finden als Bestandteil einer antibiotischen Therapie gegen den Erreger ''[[Helicobacter pylori]]'' Verwendung, der in [[Magen]] und [[Duodenum]] [[Ulcus duodeni|Geschwüre]] verursachen kann ([[Eradikation]]stherapie).<ref>Ernst Mutschler: ''Arzneimittelwirkungen.'' 8. Auflage. Wiss. Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2001, ISBN 3-8047-1763-2, S.&nbsp;644.</ref> Die Anwendung erfolgt als sogenannte Quadrupel-Therapie (Kombinationstherapie aus einem [[Protonenpumpenhemmer]] und einer Bismut-Triple-Therapie (Bismut-Salz, [[Tetrazyklin]], [[Metronidazol]])<ref>P. Malfertheiner u. a.: ''Helicobacter pylori eradication with a capsule containing bismuth subcitrate potassium, metronidazole, and tetracycline given with omeprazole versus clarithromycin-based triple therapy: a randomised, open-label, non-inferiority, phase 3 trial.'' Lancet 2011; 377: 905-13</ref><ref>Martin Wehling: ''Klinische Pharmakologie.'' 1. Auflage. Thieme-Verlag Stuttgart, 2005.</ref>

Bismutverbindungen werden daneben zum Teil noch bei Durchfällen als [[Adstringentien]] sowie geruchsmildernd bei Mundgeruch und [[Flatulenz]] verwendet. Daneben werden einige Verbindungen (z.&nbsp;B. [[Bibrocathol]]) als [[Antiseptikum]] eingesetzt.

Außerdem findet Bismut diagnostisch bei der [[Positronen-Emissions-Tomographie]] Anwendung in Form von [[Germanate#Bismutgermanat|Bismutgermanat]] als Detektormaterial des Tomographiegeräts.

Historisch wurde Bismut am Ende des 19.&nbsp;Jahrhunderts als Bestandteil von Wundpulvern (z.&nbsp;B. ''Dermatol'') eingesetzt. Seit den 1920er Jahren fand es Verwendung als Mittel gegen die [[Syphilis]].<ref name="B. Hoffmann">B. Hoffmann: ''Medizinale Wismutvergiftung.'' [[Archives of Toxicology]], Springer, Berlin/ Heidelberg, Volume 6, Number 1 / Dezember 1935, {{ISSN|0340-5761}}.</ref> Es wurde jedoch vollständig durch moderne Antibiotika ersetzt.

Bismutsalze wurden zudem als [[Kontrastmittel|Röntgenkontrastmittel]] zur Darstellung des Magen-Darm-Trakts (sog. „Wismutmahlzeit“) verwendet. Hier wurde Bismut durch [[Bariumsulfat]] ersetzt.

Bismutgallat wird in einer Hautsalbenrezeptur nach [[Karl Stolte|Stolte]] verwendet, die Salbe kann für die Behandlung entzündlicher Hautstellen bei Säuglingen verwendet werden

== Vergiftung ==
Eine Bismutvergiftung (''Bismutismus'') ist aufgrund der schlechten Resorption im Magen-Darm-Trakt selten. Sie ähnelt weitgehend einer [[Quecksilbervergiftung]].<ref>Ernst Mutschler: ''Arzneimittelwirkungen.'' 8. Auflage. Wiss. Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2001, ISBN 3-8047-1763-2, S.&nbsp;974.</ref> Typisch sind das Auftreten eines schiefergrauen bis schwarzen ''Bismutsaums'' (Bismutsulfid-Ablagerung) an der Mundschleimhaut mit Ausbildung einer Mundschleimhautentzündung ([[Stomatitis]]) und [[Gingivitis]] (mit Zahnlockerung, -ausfall), Darmentzündungen ([[Enteritis]]) mit Durchfällen sowie Nierenschäden (Bismutnephropathie).<ref>''Roche Lexikon Medizin.'' 5. Auflage. Urban & Fischer, München/ Jena 2003.</ref><ref name="B. Hoffmann" />

== Nachweis ==
Der Nachweis von Bismut erfolgt durch die „Bismutrutsche“ mit [[Thioharnstoff]]. Zur Fällung unerwünschter Störionen werden [[Natriumfluorid]], [[Natriumchlorid]] und [[Seignettesalz|Kaliumnatriumtartrat]] verwendet:
* NaF zur Komplexierung von Fe<sup>3+</sup> und Al<sup>3+</sup>
* NaCl zur Fällung von Ag<sup>+</sup> und Hg<sub>2</sup><sup>2+</sup>
* Tartrat zur Komplexierung von Sb<sup>3+</sup> und Sn<sup>2+</sup>

Als Flussmittel wird verdünnte HNO<sub>3</sub> verwendet. Bei Anwesenheit von Bi<sup>3+</sup> bildet sich ein kristalliner, zitronengelber Thioharnstoff-Komplex, bei dem drei Thioharnstoff-Moleküle über den Schwefel mit dem Bismut assoziiert sind:

:<math>\rm Bi^{3+} +  3\ SCN_2H_4 \rightarrow [Bi(SCN_2H_4)_3]^{3+}</math> ([[Komplexbildungsreaktion]]).

Alternative [[Nachweisreaktion]]en:
* In einer Redoxreaktion mit Zinn(II)-Ionen als Reduktionsmittel fällt elementares Bi schwarz aus
* Mit Natriumiodidlösung: zunächst fällt schwarzes Bismut(III)-iodid aus, das sich dann im Iodidüberschuss als oranger Tetraiodobismutat-[[Komplex (Chemie)|Komplex]] löst:

:<math>\rm Bi^{3+} +  4\ I^{-} \rightarrow [BiI_4]^{-}</math> ([[Komplexbildungsreaktion]]).

== Verbindungen ==
[[Datei:Bismite.jpg|mini|Bismit]]

Bismut ist in erster Linie dreiwertig, doch gibt es auch ein- und fünfwertiges Bismut; Bismut(V)-oxid ist jedoch ein sehr starkes [[Oxidationsmittel]], das sogar [[Mangan]](II) zum Permanganat oxidiert. Außerdem bildet es [[polymer]]e [[Kation]]en. An der [[Luft]] ist es beständig.

* Sauerstoffverbindungen
** [[Bismut(III)-oxid]] ([[Bismit]], auch genannt Bismutocker)
* Schwefelverbindungen
** [[Bismut(III)-sulfid]]
* Wasserstoffverbindungen
** [[Bismutwasserstoff]] (Bismutan)
* [[Halogenide]]
** [[Fluoride]]: [[Bismut(III)-fluorid]], [[Bismutpentafluorid]], [[Bismutoxidfluorid]]
** [[Chloride]]: [[Bismutmonochlorid]], [[Bismut(III)-chlorid]], [[Bismutoxidchlorid|Bismutchloridoxid]]
** [[Bromide]]: [[Bismutmonobromid]], [[Bismuttribromid]], [[Bismutoxidbromid]]
** [[Iodide]]: [[Bismutmonoiodid]], [[Bismut(III)-iodid]], [[Bismutoxidiodid]]
** [[Nitrate]]: [[Bismutoxidnitrat]] ([[Bismutsubnitrat]])
* Als Anion
** [[Natriumbismutat(V)]]

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
{{Commons|Bismuth}}
{{Wikibooks|Praktikum Anorganische Chemie/ Bismut}}
* [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Bi.html EnvironmentalChemistry.com – Bismuth]
* [[Mineralienatlas:Bismut]] (Wiki)

{{Navigationsleiste Periodensystem}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4145722-5}}

[[Kategorie:Mineral]]
[[Kategorie:Trigonales Kristallsystem]]
[[Kategorie:Elemente (Mineralklasse)]]

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