Hulp bij leren Periodiek systeem

Bismut

chemisch-element

83

Bi/Bismut

Het zware, zilverachtige bismut is tamelijk bros en wordt daarom zelden in zuivere vorm toegepast. Je vindt het wel in allerlei legeringen, onder andere voor smeltzekeringen. In vroeger tijden werd het vaak verward met lood, dat één plaats eerder voorkomt in het periodiek systeem. Bismut is tegenwoordig een belangrijke vervanger voor lood in toepassingen als soldeer en hagelpatronen (voor de jacht). Bismut krijgt door oxidatie in lucht een iriserend, kleurrijk oppervlaktelaagje.

Symbool

Protonen/elektronen

Groep

Isotopen

²⁰⁹Bi

Periode

Elektronenconfiguratie

[Xe] 4f¹⁴5d¹⁰6s²6p³

Blok

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,18,32,18,5

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,7 (Pauling)

Dichtheid

9790 kg m^-3

Atoomstraal

170 ^. 10^-12m

Smeltpunt

271 ^oC (545 K)

Relatieve atoommassa

208.981

Kookpunt

1564 ^oC (1837 K)

Soortelijke warmte

120 J kg^-1K^-1

Warmtegeleidingscoëfficiënt

9 W m^-1K^-1

Selecteer

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Smeltveiligheid

Legeringen van bismut met lood, zink of tin hebben een relatief laag smeltpunt (zo tussen 40 °C en 140 °C). Ze dienen als smeltdraad in elektrische smeltveiligheden (zekeringen, ook bekend als ‘stoppen’). Deze draad smelt als de stroomsterkte te hoog wordt, waardoor de stroomkring automatisch wordt onderbroken. Een veelgebruikte legering in zekeringen is bismut-tin om de verhouding 40:60.

Cosmetica

In lippenstift gebruikt men bismutoxychloride (BiOCl) of bismutoxynitraat (BiONO₃). De laatste verbinding vind je ook in haarverf. BiOCl geeft een bijzonder glimmend effect aan lipstick en nagellak. Het wordt ook wel Spaans wit genoemd en is ook te vinden in verf, kunstparels en schoensmeer.

Sprinkler

Ook in sprinklerinstallaties is een smeltdraad (of smeltplaatje) aanwezig. Bij te hoge temperatuur smelt de draad en treedt automatisch de sproeikop in werking. Een veelgebruikte legering bevat bismut, lood, cadmium en tin in de verhouding 4:2:1:1. Dit smelt bij een lagere temperatuur dan elk van de aanwezige metalen; het is een zogenaamd eutectisch mengsel. In dit geval is de smelttemperatuur ongeveer 47 °C.

Glas, keramiek

Bismutoxynitraat, BiONO₃ is een wit pigment in glas (en keramiek) dat je vaak terugvindt in kroonluchters. Bismutorthovanadaat (BiVO₄) dient als groen/geel pigment in dezelfde materialen. Voor het emailleren worden bismutboorsilicaten gebruikt.

Brandwondwindsel

Basisch bismutnitraat, Bi(OH)₂NO₃, heeft een sterke desinfecterende werking. Het wordt onder andere gebruikt in windsels bij de verzorging van brandwonden.

Jachthagel

Vanwege de milieu- en gezondheidsbezwaren van lood vervangt bismut (gelegeerd met 5 % tin) steeds meer de klassieke hagelpatronen met loodkorreltjes. Overigens bestonden die doorgaans al uit een legering van lood met bismut en/of antimoon, aangezien zuiver lood nogal zacht is.

Metallurgie

Bismut kan de verwerkingseigenschappen van metalen verbeteren, bijvoorbeeld ten behoeve van het verspanen (op draaibanken en freesmachines). Bismut dient dan als ‘smeermiddel’. Bismut vervangt ook steeds meer lood als toevoeging aan metalen.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

Druksensor (de elektrische weerstand van bismut is afhankelijk van de druk)
Foto-elektrische cel
Glassoldeer
Halfgeleider
Infrarooddetector
Katalysator bij de vervaardiging van acrylvezels
Permanente magneten
Omhulsel voor de splijtstofstaven van kernreactoren
Thermo-element

In verbindingen

Condensatoren (keramisch)	Bi₂(TiO₃)₃, Bi₂(GeO₃)₃
Doteren van halfgeleiders	BiH₃
Detectie van röntgen- en gammastraling	Bi₂(GeO₃)₃
Faxpapier	Bismutsubsalicylaat
Geneeskunde:
- Antisepticum, adstringens	BiONO₃, org. bismutverbindingen
- Bescherming van het maagslijmvlies tegen maagzuur	Bismutsubcitraat, Bi(HCO₃)₃
- Dermatologie	Bismutsubgallaat
- Tegen bacteriële infecties	Bi-tartraat, -succinaat, -camforaat
- Tegen diarree	Bi-carbonaat,-salicylaat, -tartraat
Oppervlaktebewerking kunststoffen (‘gepareld’ oppervlak)	Bismutsubsalicylaat
Pigment (heldergeel, in autolak)	BiVO₄
Porselein	Bi2O₃
Smeermiddel	Bi-naftenaat en -octoaat
Supergeleiding	CaBi₂Sr₂Cu₂O₈, CaBi₂Sr₂Cu₃O₁₀
Thermo-element o.a. koeltechniek	Bi₂Se₃, Bi₂Te₃
Toevoeging aan glas voor lenzen	Bi₂O₃

Naam & ontdekking

Naam

De naam bismut is afgeleid van het Duitse wismut. Dit is een verbasterde samenvoeging van ‘Wiesen’ en ‘gemutet’. Men kwam tot deze naam omdat het eerste gevonden erts werd gewonnen (gemutet) bij de weiden (Wiesen) langs de Schneebergerrivier in het Saksisch-Boheems Ertsgebergte. Later werd de naam gelatiniseerd tot bismut. Duitse namen voor diverse ertsen en mineralen bevatten vaak nog de term wismut.

Volgens een andere bron is wismut afgeleid van ‘weisse Masse’, omdat het verkregen bismut een wit-zilverachtige kleur had.

Ontdekking

Bismut was al in de Oudheid bekend. In de 15^e eeuw noemen Agricola en Paracelsus (foto) het metaal in hun publicaties. Agricola beschouwt het als een variant van lood – vanwege het uiterlijk wordt het metaal vaak verward met lood en tin. Gutenberg (één van de uitvinders van de boekdrukkunst) gebruikte een legering van lood en bismut als lettermetaal.

In 1753 wist de Franse chemicus Claude François Geoffroy beide metalen van elkaar te onderscheiden.

Voorkomen

Bismut is relatief zeldzaam. Het heeft een gewichtsaandeel van 8,5.10^-7 % van de aardkorst en staat daarmee op de 71^e plaats in de lijst van meest voorkomende elementen.

De belangrijkste mineralen zijn:

Bismutiniet of bismutglans	Bi₂S₃
Bismutiet (foto)	Bi₂(CO₃)O₂
Galenobismutien	PbBi₂S₄
Lillianiet	Pb₃Bi₂S₆

Bismut komt voor in vele ertsen van andere metalen. Het wordt soms in gedegen toestand (als metaal) aangetroffen.

Winning

De belangrijkste wingebieden liggen in Peru, Bolivia, Mexico, China, Zuid-Korea, Australië, Canada, de Verenigde Staten van Amerika en Japan. In Duitsland, Zwitserland, Oostenrijk, Spanje en Engeland worden kleine hoeveelheden bismuterts gewonnen.

De productie van bismut vindt vrijwel uitsluitend plaats met restanten van de lood-, koper- en tinwinning, zoals slakken, of anodeslib.

De EU heeft met de Critical Raw Materials Act in 2022 het element bismut op de lijst van schaarse en strategische grondstoffen gezet.

Bereiding

Vroeger

Bismut werd onder meer bereid door reductie van het sulfide met kolen. De productie op industriële basis begon omstreeks 1830.

Tegenwoordig

Men bereidt bismut uit bismutoxide, verkregen via het roosten van erts, als bijproduct bij de winning van andere metalen, of uit vliegas. Het oxide wordt gereduceerd met koolstof:

${Bi}_{2} O_{3} + 3 C \to 2 Bi + 3 CO$

Ook het smelten van ertsen met een hoog bismutgehalte, samen met ijzer, levert bismut:

${Bi}_{2} S_{3} + 3 Fe \to 2 Bi + 3 FeS$

Zeer zuiver bismut is te is te verkrijgen door elektrolyse van opgeloste of gesmolten bismutzouten.

In de situatie waarin bismut wordt bereid samen met andere metalen (bijvoorbeeld lood) voegt men calcium of magnesium aan de smelt toe. Daarbij ontstaan legeringen die op het gesmolten metaal drijven en zo gemakkelijk zijn te verwijderen. Het bismut isoleert men vervolgens door (vacuüm)destillatie.

Bekijk foto’s en filmpjes