Bi · Element 83 · Nachübergangsmetall
Das schwerste Element, das beinahe stabil ist, und jenes, das spektakuläre Regenbogenkristalle wachsen lässt.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Bismut bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 149 pm — das entspricht 0,149 nm; etwa 3,36 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Bismut ist über einen Bereich von 1292 K flüssig, von 545 K bis 1837 K.
Wo es steht
Die Geschichte
Das schwerste Element, das beinahe stabil ist, und jenes, das spektakuläre Regenbogenkristalle wachsen lässt.
Die Entdeckungsgeschichte des Bismuts ist eine Geschichte schrittweiser Erkenntnis und nicht eines einzigen Aha-Moments. Antike Zivilisationen stießen bereits vor Tausenden von Jahren auf Bismut, verwechselten es jedoch aufgrund seines ähnlichen Aussehens und seines niedrigen Schmelzpunkts immer wieder mit Blei oder Zinn.
Archäologische Funde deuten darauf hin, dass Inka und andere südamerikanische Zivilisationen bereits um 1400 n. Chr. mit gediegenem Bismut arbeiteten und es für dekorative Gegenstände und Werkzeuge verwendeten. Sie erkannten es jedoch nicht als eigenständiges Metall und bezeichneten es mit Namen, die „weißes Blei“ oder „weiches Zinn“ bedeuten.
Mittelalterliche europäische Bergleute in Deutschland und Böhmen (heute Tschechische Republik) stießen in Silber- und Bleiminen häufig auf Bismut, taten es jedoch als minderwertige, schwer zu verarbeitende Form von Blei ab. Sie nannten es „wismut“ oder „wissmuth“, was im Altdeutschen möglicherweise „weiße Masse“ bedeutete.
Die erste Person, die Bismut systematisch als möglicherweise eigenständiges Metall untersuchte, war um 1450 Basil Valentine, ein deutscher Alchemist. In seinen alchemistischen Schriften beschrieb er ein Metall, das „wie Blei, aber kein Blei“ sei, und bemerkte dessen ungewöhnliche Eigenschaften, darunter seine Sprödigkeit im Vergleich zur Verformbarkeit von Blei.
Die endgültige Anerkennung des Bismuts als einzigartiges Element erfolgte jedoch erst viel später durch die Arbeit von Claude François Geoffroy im Jahr 1753. Dieser französische Chemiker führte sorgfältige Experimente durch, in denen er Bismut mit Blei und Zinn verglich, und zeigte schlüssig, dass Bismut ein eigenständiges Metall mit seinen eigenen charakteristischen Eigenschaften ist.
Zu Geoffroys wichtigsten Beobachtungen gehörten:
Der Name „Bismut“ hat unklare Ursprünge, die die Verwirrung um seine Identität widerspiegeln. Der Begriff „wismut“ der deutschen Bergleute entwickelte sich schließlich zum lateinischen „bismuthum“, das von frühen Chemikern und Alchemisten verwendet wurde.
Alternative Theorien besagen, dass der Name vom Arabischen „bi ismid“ abstammt, was „mit den Eigenschaften von Antimon“ bedeutet und die frühe Verwechslung von Bismut und Antimonverbindungen widerspiegelt. Beide Elemente bilden ähnlich aussehende weiße Oxide und wurden häufig gemeinsam in Mineralvorkommen gefunden.
Carl Linnaeus, der berühmte Botaniker, der auch zur chemischen Nomenklatur beitrug, half dabei, den Namen „Bismut“ in seiner systematischen Klassifikation natürlicher Stoffe Mitte des 18. Jahrhunderts zu vereinheitlichen.
Das späte 18. Jahrhundert brachte eine systematische chemische Untersuchung des Bismuts. Antoine Lavoisier nahm Bismut in seine revolutionäre Liste chemischer Elemente aus dem Jahr 1789 auf und etablierte es damit endgültig als einen Grundstoff, der nicht weiter zerlegt werden konnte.
Torbern Bergman, ein schwedischer Chemiker, leistete in den 1770er-Jahren wichtige Beiträge zum Verständnis der Bismutchemie. Er entdeckte mehrere Bismutverbindungen und stellte fest, dass sich das Element ungewöhnlich verhielt – manchmal wie ein Metall, zu anderen Zeiten mit Eigenschaften, die eher Halbmetallen ähnelten.
Martin Heinrich Klaproth, der Uran und Zirconium entdeckte, arbeitete in den 1790er-Jahren ebenfalls intensiv mit Bismut. Seine präzisen analytischen Arbeiten bestimmten die Atommasse des Bismuts und bestätigten seinen Status als eigenständiges Element.
Im 19. Jahrhundert nahm das praktische Interesse an Bismut zu. Der deutsche Apotheker Valentin Rose entwickelte 1786 Bismutsubnitrat als Arzneistoff und legte damit den Grundstein für die pharmazeutischen Anwendungen des Bismuts.
Die Entdeckung der ungewöhnlichen Ausdehnung von Bismut beim Gefrieren wurde Anfang des 19. Jahrhunderts von mehreren Forschern gemacht und führte zu seiner Verwendung in Drucklettern. Diese Eigenschaft, die es nur mit wenigen anderen Stoffen wie Wasser teilt, machte Bismut für die Herstellung scharfer, detailreicher Gussformen wertvoll.
Percy Williams Bridgman, der den Nobelpreis für Hochdruckphysik erhielt, untersuchte Anfang des 20. Jahrhunderts umfassend die Eigenschaften von Bismut unter extremen Bedingungen. Dabei enthüllte er sein komplexes Verhalten in verschiedenen Aggregatzuständen und leistete Beiträge zur modernen Festkörperphysik.
Das 20. Jahrhundert brachte ein revolutionäres Verständnis der Eigenschaften von Bismut. Die Entdeckung seiner thermoelektrischen Eigenschaften in den 1920er-Jahren führte zu Anwendungen in der Temperaturmessung und in Festkörperkühlgeräten.
Vielleicht am überraschendsten war die Entdeckung von Wissenschaftlern am Institut Laue-Langevin in Frankreich im Jahr 2003, dass Bismut tatsächlich schwach radioaktiv ist und eine unglaublich lange Halbwertszeit von 1,9 × 10¹⁹ Jahren besitzt – länger als das Alter des Universums um das Milliardenfache. Damit ist Bismut für alle praktischen Zwecke das schwerste stabile Element, technisch gesehen jedoch das langlebigste radioaktive Element.
Neuere Forschungen haben das Potenzial von Bismut für Anwendungen in der Quantenphysik aufgezeigt, insbesondere als topologischer Isolator. Diese Entdeckungen zeigen, dass selbst „antike“ Elemente uns mit neuen Eigenschaften und Anwendungen überraschen können.
Die Entdeckungsgeschichte des Bismuts spiegelt die schrittweise Entwicklung der Chemie von der Alchemie zur modernen Wissenschaft wider. Was mit der Verwechslung mit anderen Metallen begann, führte schließlich zur Erkenntnis, dass es sich um ein einzigartiges Element mit außergewöhnlichen Eigenschaften handelt, die Wissenschaftler bis heute überraschen.
Vom „falschen Blei“ der mittelalterlichen Bergleute bis zu modernen Quantenmaterialien zeigt Bismut beispielhaft, wie sich das wissenschaftliche Verständnis über Jahrhunderte der Forschung vertieft.
Anwendungen
Bismutsubsalicylat (Pepto-Bismol) ist die bekannteste Bismutverbindung und wird weltweit zur Behandlung von Verdauungsbeschwerden wie Durchfall, Übelkeit und Magenverstimmungen eingesetzt. Die rosafarbene Flüssigkeit enthält Bismut in einer Form, die die Magenschleimhaut überzieht und milde antibakterielle Eigenschaften besitzt.
Behandlung von Helicobacter pylori nutzt Bismutverbindungen als Bestandteil von Vierfachtherapien, um die Bakterien abzutöten, die Magengeschwüre verursachen. Bismutkaliumcitrat und kolloidales Bismutsubcitrat sind verschreibungspflichtige Medikamente, die synergistisch mit Antibiotika wirken.
Produkte zur Wundversorgung enthalten Bismutverbindungen aufgrund ihrer antiseptischen Eigenschaften. Medizinische Verbände mit Bismut helfen, Infektionen vorzubeugen und gleichzeitig die Heilung zu fördern, insbesondere bei Verbrennungen und chronischen Wunden.
Zahnmedizinische Anwendungen nutzen Bismutoxid in Wurzelkanalfüllmaterialien und temporären Füllungsmaterialien. Die Röntgenopazität von Bismut macht es für zahnmedizinische Röntgenaufnahmen wertvoll, da Zahnärzte dadurch die korrekte Platzierung von Füllungen und Behandlungen überprüfen können.
Feuerlöschanlagen nutzen Bismutlegierungen mit niedrigem Schmelzpunkt für temperaturempfindliche Auslöser. Diese Legierungen schmelzen bei genau kontrollierten Temperaturen (typischerweise 57-79°C) und setzen Wasser frei, wenn Brände gefährliche Ausmaße erreichen.
Schmelzlote in Brandschutztüren und Lüftungssystemen verwenden Bismutlegierungen, die schmelzen, um im Notfall Brandschutzbarrieren automatisch zu schließen oder den Luftstrom umzuleiten. Der vorhersehbare Schmelzpunkt gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb unter Brandbedingungen.
Brandmelder enthalten Bismutlegierungen in wärmeempfindlichen Elementen, die Alarme auslösen, wenn die Umgebungstemperatur sichere Grenzwerte überschreitet. Diese Systeme bieten eine frühzeitige Warnung in Industrieanlagen und Hochrisikobereichen.
Bleifreies Löten verwendet zunehmend bismuthaltige Legierungen als umweltfreundlichere Alternativen zu herkömmlichen Blei-Zinn-Loten. Bismut-Zinn- und Bismut-Silber-Kupfer-Legierungen bieten eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit für die Elektronikfertigung.
Zerspanbare Legierungen enthalten Bismut, um die Schneideigenschaften von Stahl und anderen Metallen zu verbessern. Bismut bildet spröde Einschlüsse, die bei der Bearbeitung abbrechen, wodurch eine bessere Oberflächenqualität und eine längere Werkzeuglebensdauer erzielt werden.
Gusslegierungen nutzen die ungewöhnliche Eigenschaft von Bismut, sich beim Erstarren auszudehnen. Diese Ausdehnung hilft, Formhohlräume vollständig zu füllen, und erzeugt Gussteile mit scharfen Details und minimalen Schwindungsfehlern in dekorativen und präzisen Anwendungen.
Thermostatmetalle in Bimetallstreifen nutzen Bismutlegierungen für temperaturabhängige Schaltvorgänge in Heiz- und Kühlsystemen. Die unterschiedliche Ausdehnung erzeugt eine mechanische Bewegung zur Temperaturregelung.
Perlenessenz und Bismutoxychlorid erzeugen die schimmernden, irisierenden Effekte in Kosmetikprodukten wie Lidschatten, Lippenstiften und Nagellacken. Die Kristallstruktur von Bismut erzeugt einzigartige optische Eigenschaften, die das Licht auf besondere Weise streuen.
Foundation und Concealer verwenden in ihren Rezepturen Bismutoxychlorid wegen seiner lichtreflektierenden Eigenschaften, die dazu beitragen, Hautunreinheiten weniger sichtbar zu machen. Die Verbindung sorgt für eine gute Deckkraft und bewahrt gleichzeitig ein natürliches Aussehen.
Spezialpigmente mit Bismut erzeugen einzigartige Farben und Effekte in Autolacken, Künstlerbedarf und dekorativen Beschichtungen. Diese Pigmente werden wegen ihrer Stabilität und ihrer ungiftigen Eigenschaften im Vergleich zu Alternativen mit Schwermetallen geschätzt.
Neutronendetektion nutzt die nuklearen Eigenschaften von Bismut in speziellen Strahlungsdetektoren für Forschungsreaktoren und Teilchenbeschleuniger. Mit Bismut beladene Kunststoffszintillatoren können zwischen Neutronen und Gammastrahlung unterscheiden.
Thermoelektrische Geräte verwenden Bismuttellurid (Bi₂Te₃) als eines der effizientesten verfügbaren thermoelektrischen Materialien. Diese Geräte wandeln Wärme direkt in Elektrizität um oder ermöglichen eine Festkörperkühlung ohne bewegliche Teile.
Die Supraleiterforschung untersucht bismutbasierte Kupratverbindungen, die Hochtemperatursupraleitung zeigen. Materialien der BSCCO-Familie (Bismut-Strontium-Calcium-Kupferoxid) sind für das Verständnis supraleitender Mechanismen von großer Bedeutung.
Topologische Isolatoren auf Bismutbasis gehören zur Spitzenforschung im Bereich der Quantenmaterialien. Diese Materialien leiten Elektrizität an ihrer Oberfläche, bleiben in ihrem Volumen jedoch isolierend, und bieten potenzielle Anwendungen im Quantencomputing.
Katalysatoranwendungen nutzen Bismutverbindungen in der organischen Synthese, insbesondere für Oxidationsreaktionen und Polymerisationsprozesse. Bismutkatalysatoren sind häufig umweltfreundlicher als herkömmliche Schwermetallkatalysatoren.
Die Glasherstellung verwendet Bismutoxid, um optische Gläser mit hohem Brechungsindex und einzigartigen Eigenschaften für spezielle Linsen und Prismen herzustellen. Diese Gläser werden in hochwertigen optischen Instrumenten eingesetzt.
Nukleartechnische Anwendungen nutzen Bismut als Targetmaterial zur Herstellung von Polonium-210 und anderen Radioisotopen. Die nuklearen Eigenschaften von Bismut machen es für bestimmte Forschungszwecke und die industrielle Produktion von Radioisotopen geeignet.
Pepto-Bismol und ähnliche Produkte sind die häufigste Art, wie Menschen mit Bismut in Kontakt kommen. Die bekannte rosafarbene Flüssigkeit enthält Bismutsubsalicylat, das hilft bei:
Im Gegensatz zu vielen Magenmedikamenten können Produkte auf Bismutbasis von den meisten Menschen sicher ohne Rezept angewendet werden, obwohl sie Zunge und Stuhl vorübergehend dunkel färben können.
Make-up-Produkte verwenden Bismutoxychlorid, um schimmernde, perlmuttartige Effekte zu erzeugen. Bismut findet sich in:
Kosmetik auf Bismutbasis gilt als sicherere Alternative zu Produkten mit Blei oder quecksilberhaltigen Inhaltsstoffen.
Feuerlöschsprinkleranlagen in Häusern und Gebäuden verwenden Bismutlegierungen in ihren Auslösemechanismen. Diese Systeme werden automatisch aktiviert, wenn die Temperatur etwa 155°F (68°C) erreicht; dabei schmilzt die Bismutlegierung und gibt den Sprinklerkopf frei.
Thermosicherungen in Haushaltsgeräten enthalten häufig Bismutlegierungen, die bei Überhitzung schmelzen und Stromkreise unterbrechen. Dadurch werden Brände in Kaffeemaschinen, Haartrocknern und Heizlüftern verhindert.
Bleifreie Angelgewichte verwenden zunehmend Bismutlegierungen als umweltfreundlichere Alternativen. Diese Gewichte haben eine ähnliche Dichte wie Blei, sind jedoch für Wildtiere und Fische ungiftig. Bismut-Angelgewichte sind besonders in Gebieten beliebt, in denen Bleizubehör eingeschränkt ist.
Bleifreies Lötmittel mit Bismut wird bei der Montage von Elektronik zunehmend eingesetzt, da Umweltvorschriften bleihaltige Lote schrittweise abschaffen. Bismut-Zinn-Legierungen bieten:
Verschreibungspflichtige Medikamente zur Behandlung von H.-pylori-Infektionen (Bakterien, die Magengeschwüre verursachen) enthalten häufig Bismutverbindungen. Diese wirken zusammen mit Antibiotika, um die Bakterien wirksamer zu beseitigen als Antibiotika allein.
Zahnmedizinische Eingriffe verwenden bismuthaltige Materialien für provisorische Füllungen und Wurzelkanalbehandlungen, da Bismut auf Röntgenaufnahmen deutlich sichtbar ist und Zahnärzten hilft, die korrekte Platzierung zu überprüfen.
Metallguss von Künstlern und Hobbyisten verwendet häufig Bismutlegierungen, da diese sich beim Abkühlen leicht ausdehnen und dadurch Formdetails perfekt ausfüllen. Beim langsamen Abkühlen bildet Bismut wunderschöne Kristallstrukturen und ist daher für dekorative Gussarbeiten beliebt.
Effektfarben mit Bismutverbindungen erzeugen einzigartige Farbwechsel- und irisierende Effekte beim Lackieren von Fahrzeugen, bei Kunstprojekten und in dekorativen Anwendungen.
Einer der größten Vorteile von Bismut ist seine relative Sicherheit im Vergleich zu anderen Schwermetallen. Im Gegensatz zu Blei, Quecksilber oder Cadmium weist Bismut eine sehr geringe Toxizität auf und wird sogar medizinisch eingesetzt. Dadurch ist es eine ausgezeichnete umweltfreundliche Alternative für viele Anwendungen, in denen zuvor giftige Metalle verwendet wurden.
Zu den wichtigsten Sicherheitsvorteilen gehören:
Bismut besitzt einige faszinierende Eigenschaften, die es auf überraschende Weise nützlich machen:
Woher es stammt
0,0085 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 38 % der Elemente
Bismut ist eines der seltensten natürlich vorkommenden Elemente mit einer durchschnittlichen Häufigkeit in der Erdkruste von nur 0.009 Teilen pro Million (9 Teilen pro Milliarde). Dadurch ist es ungefähr 20,000-mal seltener als Blei und weist eine ähnliche Häufigkeit wie Edelmetalle wie Silber und Gold auf.
Trotz seiner Seltenheit ist Bismut in Spurenmengen weit über die Erdkruste verteilt. Es zeigt eine leichte Bevorzugung granitischer Gesteine gegenüber mafischen Gesteinen, was sein lithophiles (gesteinsliebendes) Verhalten während magmatischer Differentiationsprozesse widerspiegelt.
Die extreme Seltenheit bedeutet, dass wirtschaftlich nutzbare Bismutvorkommen ungewöhnlich sind und typischerweise mit anderen metallischen Erzlagerstätten verbunden sind, insbesondere mit solchen, die Blei, Kupfer, Zinn oder Wolfram enthalten.
Gediegenes Bismutmetall ist in der Natur im Vergleich zu anderen Metallen überraschend häufig und kommt als kleine silbrige Massen und Kristalle in hydrothermalen Gängen vor. Die größten Stücke aus gediegenem Bismut stammen aus Bolivia, Canada und Germany; einige wiegen mehrere Pfund.
Zu den primären Bismutmineralien gehören:
Viele Bismutmineralien bilden spektakuläre Kristallstufen, die von Sammlern geschätzt werden, insbesondere die geometrischen Kristalle aus gediegenem Bismut mit ihren charakteristischen gestuften Trichterkristallformen.
China dominiert die weltweite Bismutproduktion mit ungefähr 80% des globalen Angebots, hauptsächlich aus den Provinzen Hunan, Guangxi und Yunnan. Der größte Teil des chinesischen Bismuts fällt als Nebenprodukt des Blei-Zink-Bergbaus und der Wolframgewinnung an.
Bolivia verfügt über einige der reichsten Bismutvorkommen der Welt in der Östlichen Kordillere, insbesondere in der Umgebung von Tasna und Chorolque. Diese hoch gelegenen Lagerstätten (über 4,000m Höhe) enthalten gediegenes Bismut, das mit Zinn-, Wolfram- und Silbermineralisation vergesellschaftet ist.
Australia gewinnt Bismut hauptsächlich aus der Kingsgate-Mine in New South Wales und als Nebenprodukt der Kupfer-Uran-Operationen von Olympic Dam. Das Land verfügt über bedeutende Reserven, aber nur über eine begrenzte aktive Produktion.
Canada besitzt historisch bedeutende Bismutminen im Yukon-Territorium (insbesondere in der Umgebung von Mayo) und in British Columbia, obwohl die meisten derzeit nicht aktiv sind. Canada gewinnt Bismut außerdem aus Kupferschmelzbetrieben zurück.
Peru und Mexico produzieren kleinere Mengen, hauptsächlich als Nebenprodukte des Abbaus von unedlen Metallen, insbesondere aus Silber-Blei-Lagerstätten in ihren Gebirgsregionen.
Hydrothermale Lagerstätten sind die wichtigste Quelle wirtschaftlich nutzbarer Bismutkonzentrationen. Sie entstehen, wenn metallreiche Fluide, typischerweise bei Temperaturen von 200-500°C, Bismutmineralien in Gängen, Verdrängungszonen und kontaktmetamorphen Zonen ablagern.
Pegmatitlagerstätten enthalten manchmal Bismutmineralien, die während der letzten Stadien der Granitkristallisation entstehen, wenn sich seltene Elemente in Restfluiden anreichern. Diese Lagerstätten enthalten neben Bismut häufig weitere seltene Metalle.
Kontaktmetamorphe (Skarn-)Lagerstätten bilden sich dort, wo intrusive magmatische Gesteine mit Kalkstein oder anderen Karbonatgesteinen in Kontakt kommen. Dabei entstehen Hochtemperatur-Reaktionszonen, in denen Bismut gemeinsam mit anderen chalkophilen Elementen ausfallen kann.
Greisenlagerstätten, die mit hoch entwickelten Graniten verbunden sind, können Bismut enthalten, insbesondere in Wolfram-Zinn-führenden Systemen, in denen Bismut andere Metalle in Sulfidmineralien ersetzt.
Der größte Teil des Bismuts wird tatsächlich als Nebenprodukt bei der Raffination anderer Metalle gewonnen, insbesondere von Blei, Kupfer und Zinn. Das Bismut reichert sich in Schlämmen, Krätzen und anderen Verarbeitungsrückständen an, die anschließend zur Gewinnung des Bismuts behandelt werden.
Böden enthalten typischerweise 0.01-0.3 ppm Bismut, wobei die Konzentrationen in der Nähe mineralisierter Gebiete oder industrieller Aktivitäten höher sind. Bismut wird aufgrund seiner geringen Löslichkeit in den meisten natürlichen Wässern nur schwer aus Böden ausgewaschen.
Meerwasser enthält extrem geringe Bismutkonzentrationen (etwa 0.02 Teile pro Milliarde), wodurch Bismut zu den am seltensten vorkommenden Elementen in marinen Umgebungen gehört. Die geringe Konzentration spiegelt die Tendenz von Bismut wider, unlösliche Verbindungen zu bilden.
Süßwassersysteme enthalten im Allgemeinen noch geringere Bismutkonzentrationen als Meerwasser, typischerweise weniger als 0.01 ppb. Bergbauaktivitäten und industrielle Verarbeitung können die Bismutkonzentrationen in Wasser und Sedimenten lokal erhöhen.
Atmosphärisches Bismut ist unter natürlichen Bedingungen äußerst gering, kann aber in der Nähe von Schmelzhütten und anderen industriellen Quellen erhöht sein. Bismutpartikel in der Luft sinken aufgrund der hohen Dichte des Elements typischerweise schnell zu Boden.
Die weltweite Bismutproduktion beträgt nur etwa 8,000-12,000 Tonnen jährlich, wodurch Bismut zu den Metallen mit der geringsten kommerziellen Produktion gehört. Diese geringe Marktgröße bedeutet, dass die Bismutpreise sehr volatil und empfindlich gegenüber Lieferunterbrechungen sein können.
Weltweite Reserven werden auf etwa 320,000 Tonnen geschätzt, wobei China die größten Reserven besitzt, gefolgt von Australia und Bolivia. Die Schätzungen der Reserven sind jedoch unsicher, da Bismut hauptsächlich als Nebenproduktmetall anfällt.
Die strategische Bedeutung von Bismut nimmt aufgrund seiner Verwendung in grünen Technologien und als Ersatz für giftige Metalle zu, wodurch die Nachfrage trotz der begrenzten Versorgungsbasis möglicherweise steigt.
Handhabung
Bismut gehört zu den sichersten Schwermetallen, weist eine sehr geringe Toxizität auf und wird umfassend in der Medizin sowie in Verbraucherprodukten eingesetzt.
Von der FDA für die medizinische Anwendung zugelassen: Bismutverbindungen wie Bismutsubsalicylat (Pepto-Bismol) werden häufig als rezeptfreie Arzneimittel eingesetzt und verfügen über eine ausgezeichnete Sicherheitsbilanz von mehr als 100 Jahren.
Geringe Aufnahme: Bismutverbindungen werden aus dem Magen-Darm-Trakt nur schlecht aufgenommen; weniger als 1 % des aufgenommenen Bismuts gelangt in den Blutkreislauf. Der größte Teil durchläuft den Körper unverändert.
Therapeutische Dosen: Standarddosierungen (525 mg Bismutsubsalicylat alle 30–60 Minuten) werden von den meisten Erwachsenen und Kindern über 12 Jahren gut vertragen.
Ausscheidung: Aufgenommenes Bismut wird schnell über Urin und Stuhl ausgeschieden; in den meisten Geweben beträgt die biologische Halbwertszeit nur 3–5 Tage.
Harmlose Verfärbung: Die häufigste „Nebenwirkung“ ist eine vorübergehende Dunkelfärbung der Zunge und des Stuhls, die durch die Bildung von Bismutsulfid verursacht wird. Dies ist völlig harmlos und reversibel.
Magen-Darm-Beschwerden: Große Dosen können Verstopfung, Übelkeit oder Magenbeschwerden verursachen. Diese Wirkungen sind im Allgemeinen mild und verschwinden, wenn die Einnahme beendet wird.
Allergische Reaktionen: Seltene allergische Reaktionen auf Bismutverbindungen können auftreten und sich typischerweise als Hautausschlag oder Verdauungsbeschwerden äußern.
Salicylatempfindlichkeit: Personen mit einer Allergie gegen Aspirin sollten Bismutsubsalicylat wegen seines Salicylatbestandteils meiden, nicht wegen des Bismuts selbst.
Industrieller Umgang: Bismutmetall und die meisten Verbindungen bergen bei normalem industriellem Umgang nur minimale Gesundheitsrisiken. Übliche Vorsichtsmaßnahmen bei der Metallbearbeitung sind in der Regel ausreichend.
Einatmen von Staub: Längeres Einatmen von Bismutstaub sollte vermieden werden. Verwenden Sie in staubigen Umgebungen geeigneten Atemschutz und sorgen Sie für ausreichende Belüftung.
Hautkontakt: Bismutmetall und die meisten Verbindungen wirken weder hautsensibilisierend noch reizend. Normale Hygienemaßnahmen (Händewaschen nach dem Umgang) sind ausreichend.
Augenschutz: Wie bei jedem feinen Pulver oder Metallstaub verhindert ein Augenschutz mechanische Reizungen durch Bismutpartikel.
Chemische Reaktivität: Bismutmetall ist unter normalen Bedingungen relativ unreaktiv. Es oxidiert langsam an der Luft und reagiert bei Raumtemperatur nicht mit Wasser.
Säurereaktionen: Bismut löst sich in konzentrierter Salpetersäure und heißer Schwefelsäure und bildet dabei Stickoxide beziehungsweise Schwefeldioxid. Verwenden Sie eine geeignete Rauchabsaugung.
Brandschutz: Bismutmetall ist nicht brennbar, feine Pulver können jedoch wie andere Metallpulver ein Verbrennungsrisiko darstellen. Bismutverbindungen sind im Allgemeinen nicht brennbar.
Lagerung: Lagern Sie Bismut und seine Verbindungen unter kühlen, trockenen Bedingungen. Über die üblichen Verfahren zur Lagerung von Chemikalien hinaus sind keine besonderen Anforderungen an die Aufbewahrung erforderlich.
Geringe Umweltbelastung: Bismut gilt im Vergleich zu anderen Schwermetallen als umweltverträglich. Es reichert sich in Nahrungsketten nicht in nennenswertem Umfang an.
Wasserlöslichkeit: Die meisten Bismutverbindungen weisen eine sehr geringe Wasserlöslichkeit auf, wodurch ihre Mobilität in der Umwelt und ihre Aufnahme durch Organismen begrenzt werden.
Wechselwirkungen mit dem Boden: Bismut bindet stark an Bodenpartikel und organische Stoffe und verhindert dadurch das Auswaschen in Grundwassersysteme.
Biologischer Abbau: Bismut wird zwar nicht biologisch abgebaut (da es ein Element ist), beeinträchtigt aber auch biologische Prozesse in der Umwelt nicht wesentlich.
Schwangerschaft und Stillzeit: Bismutverbindungen sollten während der Schwangerschaft nur angewendet werden, wenn dies eindeutig erforderlich ist. Konsultieren Sie vor der Anwendung medizinisches Fachpersonal.
Kinder: Bismutsubsalicylat wird für Kinder unter 12 Jahren wegen des Salicatgehalts, nicht wegen der Bismuttoxizität, nicht empfohlen. Reine Bismutverbindungen sind für Kinder im Allgemeinen sicher.
Ältere Patienten: Für die Anwendung von Bismut bei älteren Menschen sind über die normale ärztliche Überwachung hinaus keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen erforderlich.
Nierenerkrankungen: Bismut wird zwar schnell über die Nieren ausgeschieden, Patienten mit schweren Nierenerkrankungen sollten Bismutverbindungen jedoch unter ärztlicher Aufsicht anwenden.
Das ausgezeichnete Sicherheitsprofil von Bismut macht es in vielen Anwendungen zu einer idealen umweltfreundlichen Alternative zu giftigen Schwermetallen:
Schnelle Antworten
Bismut (Symbol Bi) ist Element 83 im Periodensystem, ein Nachübergangsmetall in der 6, Gruppe 15. Das schwerste Element, das beinahe stabil ist, und jenes, das spektakuläre Regenbogenkristalle wachsen lässt. Bei Raumtemperatur ist es fest.
[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³; sie ergibt 6 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 18, 5. Seine Außenschale enthält 5 Elektronen, wodurch sein Bindungsverhalten bestimmt wird.Bismut schmilzt bei 544.7 K (271.6 °C) und siedet bei 1837 K (1563.9 °C).
Die Standardatommasse von Bismut beträgt 208.98 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.
Bismut hat eine Dichte von 9.78 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1.0 g/cm³, daher ist ein Block aus Bismut ungefähr 9.8× schwerer.
Bismut hat eine Elektronegativität von 2.02 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.
Bismut wurde 1753 von Claude Francois Geoffroy entdeckt. Es ist nach deutsch weisse Masse, „weiße Masse“ benannt.
Bismut macht Über 0.0085 mg/kg der Erdkruste aus — es ist tatsächlich selten, weshalb es teuer ist.
Technisch gesehen ja, aber nur knapp. Bei Bismut-209 wurde 2003 ein Alphazerfall mit einer Halbwertszeit von etwa 2×10¹⁹ Jahren nachgewiesen – etwa eine Milliarde Mal so lang wie das Alter des Universums. Für alle praktischen Zwecke verhält es sich wie ein stabiles Element und wird routinemäßig als ungiftiger Ersatz für Blei verwendet.