Bismut – Steckbrief
- Symbol
- Bi
- Ordnungszahl
- 83
- Atommasse
- 208,98 u
- Periode
- 6
- Gruppe
- 15
- Kategorie
- Metall
- Elektronenkonfiguration
- [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³
- Elektronegativität
- 2,02
- Atomradius
- 143 pm
- Valenzelektronen
- 5
- Aggregatzustand (Standardbedingungen)
- fest
- Schmelzpunkt
- 271,4 °C
- Siedepunkt
- 1564 °C
- Dichte
- 9,807 g/cm³
- Entdeckt
- 1753
Bismut ist ein sprödes, silbrig rosa schimmerndes Schwermetall mit der Ordnungszahl 83. Anders als die meisten Schwermetalle ist es kaum giftig. Im Labor gezüchtete Kristalle glänzen in Regenbogenfarben, und viele kennen Bismut aus Magenmitteln. Es gilt als schwerstes praktisch stabiles Element, denn sein einziges natürliches Isotop zerfällt so langsam, dass man es erst 2003 messen konnte. In Lot und Angelgewichten ersetzt Bismut das giftige Blei.
Stellung im Periodensystem
Vorkommen und Gewinnung
Bismut ist in der Erdkruste noch seltener als Silber. Gelegentlich findet man es gediegen, als Metall. Meist steckt es in Mineralen wie dem Bismutglanz, Bi₂S₃, oder dem Bismutocker, Bi₂O₃. Eigene Lagerstätten sind selten, deshalb gewinnt man das Metall fast nur als Nebenprodukt der Verhüttung von Blei-, Kupfer-, Zinn- und Wolframerzen. Weltweit kommen weniger als zwanzigtausend Tonnen im Jahr zusammen, bei Blei sind es Millionen Tonnen. China liefert den größten Teil.
Schon im Mittelalter kannte man das Metall, verwechselte es aber lange mit Blei, Zinn und Antimon. Erst 1753 wies der französische Chemiker Claude François Geoffroy nach, dass es ein eigenes Element ist. Woher der Name stammt, ist nicht sicher geklärt. Im deutschen Bergbau hieß das Metall Wismut, die Chemie verwendet die latinisierte Form Bismut.
Eigenschaften und Reaktionen
Bismut ist das schwerste natürlich vorkommende Element der Stickstoffgruppe. Es steht in Periode 6 und Gruppe 15 unter dem Antimon, mit dem Blei links und dem Polonium rechts als Nachbarn. Das Atom hat 5 Valenzelektronen, die Elektronenkonfiguration lautet [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³, die Elektronegativität beträgt 2,02. Bismut schmilzt bereits bei 271,4 °C, siedet bei 1564 °C und ist mit 9,807 g/cm³ etwas leichter als Blei. Es ist spröde und leitet Wärme und Strom für ein Metall schlecht. Von Magneten wird es schwach abgestoßen, kaum ein Metall ist so stark diamagnetisch.
Eine Besonderheit teilt Bismut mit Wasser: Es dehnt sich beim Erstarren aus. Ein festes Stück schwimmt deshalb auf der Schmelze. Kühlt eine Schmelze langsam ab, wachsen treppenartig verschachtelte Kristalle mit metallischem Glanz. Ihre Farben stammen nicht vom Metall selbst, sondern von einer hauchdünnen Oxidschicht. Das Licht wird an der Ober- und Unterseite der Schicht zurückgeworfen, und je nach Dicke verstärkt sich eine andere Farbe.
Chemisch ist Bismut ein edleres Metall als Blei. An trockener Luft bleibt es beständig, in der Hitze verbrennt es mit bläulicher Flamme zu gelbem Bismutoxid. Die häufigste Oxidationszahl ist plus drei. Verbindungen mit der Oxidationszahl plus fünf, etwa Natriumbismutat, wirken als kräftige Oxidationsmittel.
Lange galt Bismut-209, das einzige natürliche Isotop, als das schwerste stabile Atom. 2003 wies ein französisches Forschungsteam mit einem Kristall aus Bismutgermanat nach, dass es ein sehr schwacher Alphastrahler ist. Die Halbwertszeit beträgt rund zwanzig Milliarden Milliarden Jahre, mehr als eine Milliarde Mal das Alter des Universums. Praktisch ist Bismut daher stabil. Der schwerste wirklich stabile Kern ist das leichtere Blei-208.
Für ein Schwermetall ist Bismut ungewöhnlich harmlos, weil sich viele seiner Salze kaum lösen.
Verwendung in Alltag und Technik
Bismutsalze wie Bismutsubsalicylat und Bismutcitrat stecken in Mitteln gegen Magen-Darm-Beschwerden. Sie legen sich als Schutzschicht auf die gereizte Schleimhaut. In Kombination mit Antibiotika behandelt man damit außerdem Magengeschwüre, die das Bakterium Helicobacter pylori verursacht. Harmlose Nebenwirkung ist ein schwarzer Stuhl, weil sich dunkles Bismutsulfid bildet.
Der zweite große Bereich ist der Ersatz für Blei. Zinn-Bismut-Lote schmelzen schon bei rund hundertvierzig Grad Celsius und schonen empfindliche Bauteile. Auch Angelgewichte, Schrot für die Jagd an Gewässern und Messing zum Zerspanen enthalten heute Bismut statt Blei.
Mit Blei, Zinn und Cadmium bildet Bismut Legierungen, die deutlich unter der Siedetemperatur von Wasser schmelzen, etwa das Woodsche Metall. Solche Legierungen dienen als Schmelzsicherung: Bei einem Brand gibt das Metall nach und löst Sprinkleranlagen aus.
Bismutoxidchlorid verleiht Lidschatten und Lippenstiften einen Perlglanz. Bismutvanadat ist ein leuchtend gelbes Pigment für Lacke und Kunststoffe und ersetzt cadmiumhaltige Farben. Kristalle aus Bismutgermanat messen in Positronen-Emissions-Tomografen die Strahlung, die Ärzte für Bilder aus dem Körperinneren nutzen.
Moleküle mit diesem Element
- Bismutvanadat BiVO4
Kurz gefragt
Welche Ordnungszahl hat Bismut (Bi)?
Häufige Fragen
Ist Bismut radioaktiv?
Streng genommen ja, denn Bismut-209 zerfällt als Alphastrahler. Die Halbwertszeit ist aber mehr als eine Milliarde Mal länger als das Alter des Universums. Die Strahlung ist deshalb so schwach, dass nur Spezialdetektoren sie messen können, und Bismut gilt im Alltag als stabil.
Warum schillern Bismutkristalle in Regenbogenfarben?
Auf dem Metall bildet sich eine hauchdünne Oxidschicht. Das Licht wird an ihrer Ober- und Unterseite zurückgeworfen, und die beiden Strahlen überlagern sich. Je nach Schichtdicke verstärkt sich eine andere Farbe, die Kristalle schillern deshalb bunt.
Ist Bismut giftig?
Nein, jedenfalls nicht im Vergleich zu Blei, Quecksilber oder Cadmium. Magenmittel mit Bismutsalzen sind seit Langem im Gebrauch. Erst bei sehr hohen Dosen über lange Zeit kann es zu Nervenschäden kommen, deshalb sollte man sich an die Dosierung halten.