Bi

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.

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                                         Bi₂Se_3, Bi₂Te₃
• toevoeging aan glas voor lenzen                                                   Bi₂O₃

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. 

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:

Bi₂O₃  +  3 C   -->   2 Bi  +  3 CO

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

Bi₂S₃  +  3 Fe  -->   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.