Bismut


aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
25px Dieser Artikel behandelt das chemische Element Bismut, für den gleichnamigen französischen Mathematiker siehe Jean-Michel Bismut.
Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Bismut, Bi, 83
Serie Metalle
Gruppe, Periode, Block 15, 6, p
Aussehen glänzend rötlich weiß
CAS-Nummer 7440-69-9
Massenanteil an der Erdhülle 0,2 ppm<ref name="Harry H. Binder" />
Atomar <ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Bismuth) entnommen.</ref>
Atommasse 208,98040(1)<ref name="CIAAW">CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.</ref> u
Atomradius (berechnet) 160 (143) pm
Kovalenter Radius 148 pm
Van-der-Waals-Radius 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. 5806–5812, doi:10.1021/jp8111556.</ref> pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
1. Ionisierungsenergie 703 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1610 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2466 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 4370 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie 5400 kJ/mol
Physikalisch <ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Bismuth) entnommen.</ref>
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur trigonal<ref name="Greenwood/Earnshaw" />
Dichte 9,78 g/cm3
Mohshärte 2,25
Magnetismus diamagnetisch (<math>\chi_{m}</math> = −1,7 · 10−4)<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>
Schmelzpunkt 544,4 K (271,3 °C)
Siedepunkt 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. 328–337, doi:10.1021/je1011086.</ref> (1560 °C)
Molares Volumen 21,31 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme 179 kJ/mol<ref name="Zhang"/>
Schmelzwärme 10,9 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit 1790 m/s bei 293,15 K
Elektrische Leitfähigkeit 0,769 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit 8 W/(m · K)
Chemisch <ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Bismuth) entnommen.</ref>
Oxidationszustände (−3) 1, 3, 5
Normalpotential 0,317 V (Bi3+ + 3 e− → Bi)
Elektronegativität 2,02 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP

<tr> <td nowrap>205Bi</td> <td nowrap> {syn.} </td> <td> 15,31 d </td> <td>ε</td> <td>2,708</td> <td>205Pb</td> </tr> <tr> <td nowrap>206Bi</td> <td nowrap> {syn.} </td> <td> 6,243 d </td> <td>ε</td> <td>3,758</td> <td>206Pb</td> </tr> <tr> <td nowrap>207Bi</td> <td nowrap> {syn.} </td> <td> 31,55 a </td> <td>ε</td> <td>2,399</td> <td>207Pb</td> </tr> <tr> <td nowrap>208Bi</td> <td nowrap> {syn.} </td> <td> 3.368.000 a </td> <td>ε</td> <td>2,880</td> <td>208Pb</td> </tr> <tr> <td nowrap>209Bi</td> <td nowrap> ≈100 % </td> <td> 1,9 · 1019 a </td> <td>α</td> <td>3,137<ref>Nature. Volume 422, Number 6934, 2003, S. 876–878.</ref></td> <td>205Tl</td> </tr> <tr> <td nowrap rowspan="2">210Bi</td> <td nowrap rowspan="2"> in Spuren </td> <td rowspan="2"> 5,013 d </td> <td>β−</td> <td>1,163</td> <td>210Po</td> </tr> <tr><td>α</td> <td>5,037</td> <td>206Tl</td> </tr> <tr> <td nowrap>210m1Bi</td> <td nowrap> {syn.} </td> <td> 3,04 · 106 a </td> <td>α</td> <td></td> <td>206Tl</td> </tr> <tr> <td nowrap rowspan="2">211Bi</td> <td nowrap rowspan="2"> in Spuren </td> <td rowspan="2"> 2,14 min </td> <td>β−</td> <td>0,579</td> <td>211Po</td> </tr> <tr><td>α</td> <td>6,751</td> <td>207Tl</td> </tr> <tr> <td nowrap rowspan="2">212Bi</td> <td nowrap rowspan="2"> in Spuren </td> <td rowspan="2"> 60,55 min </td> <td>β−</td> <td>2,254</td> <td>212Po</td> </tr> <tr><td>α</td> <td>6,027</td> <td>208Tl</td> </tr> <tr> <td nowrap rowspan="2">213Bi</td> <td nowrap rowspan="2"> {syn.} </td> <td rowspan="2"> 49,59 min </td> <td>β−</td> <td>1,426</td> <td>213Po</td> </tr> <tr><td>α</td> <td>5,932</td> <td>209Tl</td> </tr> <tr> <td nowrap rowspan="2">214Bi</td> <td nowrap rowspan="2"> in Spuren </td> <td rowspan="2"> 19,9 min </td> <td>β−</td> <td>3,272</td> <td>214Po</td> </tr> <tr><td>α</td> <td>5,617</td> <td>210Tl</td> </tr> <tr> <td nowrap>215Bi</td> <td nowrap> in Spuren </td> <td> 7,6 min </td> <td>β−</td> <td>2,250</td> <td>215Po</td> </tr>

Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung <ref name="alfa-SDB" />

Pulver

02 – Leicht-/Hochentzündlich

Achtung

H- und P-Sätze H: 228
P: 210​‐​241​‐​280​‐​240​‐​370+378 <ref name="alfa-SDB" />
EU-Gefahrstoffkennzeichnung <ref>Für Stoffe ist seit dem 1. Dezember 2012, für Gemische seit dem 1. Juni 2015 nur noch die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung gültig. Die EU-Gefahrstoffkennzeichnung ist daher nur noch auf Gebinden zulässig, welche vor diesen Daten in Verkehr gebracht wurden.</ref><ref name="alfa-SDB">Datenblatt Bismut (Pulver, 99,999 %) bei AlfaAesar, abgerufen am 5. Januar 2010 (JavaScript erforderlich)..</ref>

Pulver

Leichtentzündlich
Leicht-
entzündlich
(F)
R- und S-Sätze R: 11
S: keine S-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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 209Bi 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. 214–215.</ref> Carl Wilhelm Scheele und Torbern Olof Bergman<ref>A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 822.</ref> nachgewiesen. Zuvor wurde es oft als Abart von Blei, Zinn, Antimon und anderen Metallen oder Mineralien betrachtet. In der Schrift Ein nützlich Bergbüchlin (ca. 1527) wird das Erz von Bismut (wißmad ärcz) als Begleiter von Silbererz erwähnt. Später im 16. Jahrhundert versuchte Georgius Agricola eine genauere Unterscheidung.<ref name="bermannus">Georgii Agricolae medici Bermannus, sive de re metallica. Basileæ 1530, S. 75 ff.</ref><ref name="denaturafossiliumbandy">Mark Chance Bandy, Jean A. Bandy: 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 lat. 1450 als wismutum,<ref>Friedrich Kluge: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache. 18. Auflage. (bearbeitet von Walther Mitzka), de Gruyter, Berlin 1960, S. 866, Wismut.</ref> 1530 als bisemutum<ref name="bermannus" /> erscheint, kann auf die in einer arabischen Dioskurides-Übersetzung des 9. Jahrhunderts belegte Form b<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. B. Bibrocathol) als Antiseptikum eingesetzt.

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

Historisch wurde Bismut am Ende des 19. Jahrhunderts als Bestandteil von Wundpulvern (z. 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 Röntgenkontrastmittel zur Darstellung des Magen-Darm-Trakts (sog. „Wismutmahlzeit“) verwendet. Hier wurde Bismut durch Bariumsulfat ersetzt.

Bismutgallat wird in einer Hautsalbenrezeptur nach 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. 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 Kaliumnatriumtartrat verwendet:

  • NaF zur Komplexierung von Fe3+ und Al3+
  • NaCl zur Fällung von Ag+ und Hg22+
  • Tartrat zur Komplexierung von Sb3+ und Sn2+

Bei Anwesenheit von Bi3+ 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 Nachweisreaktionen:

  • In einer Redoxreaktion mit Zinn(II)-Ionen als Reduktionsmittel fällt elementares Bismut schwarz aus
  • Mit Natriumiodidlösung: zunächst fällt schwarzes Bismut(III)-iodid aus, das sich dann im Iodidüberschuss als oranger Tetraiodobismutat-Komplex löst:
<math>\rm Bi^{3+} + 4\ I^{-} \rightarrow [BiI_4]^{-}</math> (Komplexbildungsreaktion).

Verbindungen

Datei:Bismite.jpg
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 polymere Kationen. An der Luft ist es beständig.

Einzelnachweise

<references />

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Bismut – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons Commons: Bismuth – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Wikibooks Wikibooks: Praktikum Anorganische Chemie/ Bismut – Lern- und Lehrmaterialien
Periodensystem der Elemente
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
Alkalimetalle Erdalkalimetalle Lanthanoide Actinoide Übergangsmetalle Metalle Halbmetalle Nichtmetalle Halogene Edelgase unbekannt