Wismut

Die Größe ist ein entscheidender Faktor, der den Preis von Wismut beeinflusst. Der Preis für einen 100 g schweren Wismut-Kristall beträgt normalerweise 15 bis 30 US-Dollar pro Stück.

Wismut weist eine geringe Zähigkeit auf, was bedeutet, dass es aufgrund seiner Spaltbarkeit und spröden inneren Struktur leicht brechen, absplittern oder reißen kann, wenn es täglichen Stößen ausgesetzt ist.

Wismut's Empfindlichkeit gegenüber Oxidation im Wasser, Verformung bei Hitze und negativen Reaktionen auf aggressive Chemikalien macht es anfällig für den täglichen Gebrauch.

Bismuth ist ein sprödes Metall mit einem weißen, silberrosa Farbton, oft mit einem schillernden Oxid-Anlauf, der viele Farben von gelb bis blau zeigt. Die spiralförmige Treppenstruktur von Wismutkristallen ist das Ergebnis einer höheren Wachstumsrate an den Außenkanten als an den Innenkanten. Die Schwankungen in der Dicke der Oxidschicht, die sich auf der Oberfläche des Kristalls bildet, bewirken, dass unterschiedliche Wellenlängen des Lichts bei der Reflexion stören und somit einen Regenbogen von Farben anzeigen. Wenn Wismut in Sauerstoff verbrannt wird, brennt es mit einer blauen Flamme und sein Oxid bildet gelbe Dämpfe. Seine Toxizität ist viel geringer als die seiner Nachbarn im Periodensystem wie Blei, Antimon und Polonium. Kein anderes Metall ist von Natur aus diamagnetischer als Wismut. (Superdiamagnetismus ist ein anderes physikalisches Phänomen.) Von jedem Metall hat es einen der niedrigsten Werte der Wärmeleitfähigkeit (nach Mangan und möglicherweise Neptunium und Plutonium) und den höchsten Hall-Koeffizienten. Es hat einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand. Wenn Wismut in ausreichend dünnen Schichten auf einem Substrat abgeschieden wird, ist es ein Halbleiter, obwohl es ein Metall nach dem Übergang ist. Elementares Wismut ist in der flüssigen Phase dichter als der Feststoff, eine Eigenschaft, die es mit Germanium, Silizium, Gallium und Wasser teilt. Wismut dehnt sich bei Erstarrung um 3,32% aus; Daher war es lange Zeit eine Komponente von niedrigschmelzenden Satzlegierungen, wo es die Kontraktion der anderen Legierungskomponenten kompensierte, um nahezu isostatische eutektische Wismut-Blei-Legierungen zu bilden. Obwohl hochreines Wismut in der Natur praktisch unsichtbar ist, kann es charakteristische, farbenfrohe Trichterkristalle bilden. Es ist relativ ungiftig und hat einen niedrigen Schmelzpunkt knapp über 271 ° C. Daher können Kristalle mit einem Haushaltsofen gezüchtet werden, obwohl die resultierenden Kristalle tendenziell von geringerer Qualität sind als im Labor gezüchtete Kristalle. Unter Umgebungsbedingungen hat Wismut dieselbe Schichtstruktur wie die metallischen Formen von Arsen und Antimon, die im rhomboedrischen Gitter (Pearson-Symbol hR6, Raumgruppe R3m Nr. 166) des trigonalen Kristallsystems kristallisieren. Bei Komprimierung bei Raumtemperatur ändert sich diese Bi-I-Struktur zuerst in das monokline Bi-II bei 2,55 GPa, dann in das tetragonale Bi-III bei 2,7 GPa und schließlich in das körperzentrierte kubische Bi-V bei 7,7 GPa. Die entsprechenden Übergänge können über Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit überwacht werden; Sie sind ziemlich reproduzierbar und abrupt und werden daher zur Kalibrierung von Hochdruckgeräten verwendet.

In der Erdkruste ist Wismut etwa doppelt so häufig wie Gold. Die wichtigsten Wismuterze sind Bismuthinit und Bismit. Einheimisches Wismut ist aus Australien, Bolivien und China bekannt. Der Unterschied zwischen Bergbau- und Raffinerieproduktion spiegelt den Status von Wismut als Nebenprodukt der Gewinnung anderer Metalle wie Blei, Kupfer, Zinn, Molybdän und Wolfram wider. Die weltweite Wismutproduktion aus Raffinerien ist eine vollständigere und zuverlässigere Statistik. Wismut wandert in rohem Blei (das bis zu 10% Wismut enthalten kann) durch mehrere Raffinierungsstufen, bis es durch das Kroll-Betterton-Verfahren, bei dem die Verunreinigungen als Schlacke abgetrennt werden, oder durch das elektrolytische Betts-Verfahren entfernt wird. Wismut wird sich mit einem anderen seiner Hauptmetalle, Kupfer, ähnlich verhalten. Das rohe Wismutmetall aus beiden Prozessen enthält noch erhebliche Mengen anderer Metalle, vor allem Blei. Durch Umsetzen der geschmolzenen Mischung mit Chlorgas werden die Metalle in ihre Chloride umgewandelt, während Wismut unverändert bleibt. Verunreinigungen können auch durch verschiedene andere Verfahren entfernt werden, beispielsweise mit Flussmitteln und Behandlungen, die hochreines Wismutmetall (über 99% Bi) ergeben.

Bismuth Verbindungen entfallen etwa die Hälfte der Produktion von Wismut. Sie werden in Kosmetika, Pigmenten und einigen Pharmazeutika, insbesondere Wismutsubsalicylat, zur Behandlung von Durchfall verwendet. Die ungewöhnliche Neigung von Wismut, sich beim Erstarren auszudehnen, ist für einige seiner Verwendungszwecke verantwortlich, beispielsweise beim Gießen von Drucktypen. Wismut hat eine ungewöhnlich geringe Toxizität für ein Schwermetall. Da die Toxizität von Blei in den letzten Jahren immer deutlicher geworden ist, werden zunehmend Wismutlegierungen (derzeit etwa ein Drittel der Wismutproduktion) als Ersatz für Blei verwendet.

Bismutmetall ist seit der Antike bekannt, wurde aber oft mit Blei und Zinn verwechselt, die einige physikalische Eigenschaften teilen. Die Etymologie ist unsicher, stammt aber möglicherweise von den deutschen Wörtern weiße Masse oder Wismuth ("weiße Masse"), die Mitte des sechzehnten Jahrhunderts zu Neu-Latein bisemutum oder bisemutium übersetzt wurden. Der Name Bismut stammt aus den 1660er Jahren und hat eine unsichere Etymologie. Es ist eines der ersten zehn Metalle, die entdeckt wurden. Bismut erscheint in den 1660er Jahren, aus dem veralteten deutschen Bismuth, Wismut, Wissmuth (frühes 16. Jahrhundert); vielleicht verwandt mit dem althochdeutschen hwiz ("weiß"). Das Neu-Latein bisemutium (dank Georgius Agricola, der viele deutsche Bergbau- und technische Begriffe latinisiert hat) stammt vom deutschen Wismuth, möglicherweise von weiße Masse, "weiße Masse". Das Element wurde in frühen Zeiten wegen seiner Ähnlichkeit mit Zinn und Blei verwechselt. Da Bismut seit der Antike bekannt ist, wird seine Entdeckung keiner einzelnen Person zugeschrieben. Agricola, in De Natura Fossilium (ca. 1546), stellt fest, dass Bismut ein eigenständiges Metall in einer Familie von Metallen einschließlich Zinn und Blei ist. Dies basierte auf der Beobachtung der Metalle und ihrer physikalischen Eigenschaften. Bergleute in der Zeit der Alchemie gaben Bismut auch den Namen tectum argenti oder "entstehendes Silber", im Sinne von Silber, das sich noch im Prozess der Bildung in der Erde befindet. Ab Johann Heinrich Pott im Jahr 1738, Carl Wilhelm Scheele und Torbern Olof Bergman wurde die Eigenständigkeit von Blei und Bismut klar, und Claude François Geoffroy zeigte 1753, dass dieses Metall sich von Blei und Zinn unterscheidet. Bismut war auch den Inkas bekannt und wurde (zusammen mit dem üblichen Kupfer und Zinn) in einer speziellen Bronzelegierung für Messer verwendet.