Bismut

Bismut - chemisches Zeichen Bi, früher auch als Wismut oder Bismuth bezeichnet; Ordnungszahl 83 - ist ein rötlichweiß glänzendes, sprödes, in rhomboedrischem Gitter kristallisierendes, unter Volumenkontraktion schmelzendes und unter Bi₂-Bildung siedendes chemisches Element der Stickstoffgruppe und zählt zu den Schwermetallen.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Bismut

Bezeichnung:Bismut Symbol:Bi Ordnungszahl:83 Atommasse:208,98040(1) u Periodensystem-Stellung:15. Gruppe, 5. Hauptgruppe, 6. Periode Gruppen-Zugehörigkeit:Stickstoff-Gruppe Entdeckung:seit der Antike bekannt. Bedeutung des Namens: Historische Bezeichnungen:Bismuth, Wismut Englischer Name:Bismut CAS-Nummer:7440-69-9 InChI-Key:JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N

Das Bismut-Atom

Das Bi-Atom - und damit das chemische Element Bismut - besitzt 55 positiv geladene Protonen im Atomkern. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Bismut-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Bismut-Isotope zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Bismut-Vorkommen bestehen nur einem Bismut-Nuklid; es besitzt die Massenzahl 209. Die relative Atommasse des Bismuts wird mit 208,98040(1) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol	OZ	Kurzform	1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	6f
Bi	83	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³	2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10		2	3

Ionisierungsenergien

Liste der Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Bismut-Atom zu trennen.

1. IE:

7,2855 eV

2. IE:

16,703 eV

3. IE:

25,56 eV

4. IE:

45,3 eV

5. IE:

56,0 eV

6. IE:

88,3 eV

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Bismut-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
90524	16388	15711	13419

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
3999	3696	3177	2688	2580

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
939	805,2	678,8	464	440,1	162,3	157

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p_1/2	5p_3/2	5d_3/2	5d_5/2
159,3	119	92,6	26,9	23,8

Weitere Daten

Atomradius:143 pm (berechnet)
160 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:148(4) pm (nach Cordero et al.)
151 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
141 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
135 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:21,31 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,964; ω_L1: 0,132; ω_L2: 0,411; ω_L3: 0,353 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,063; F₁₃: 0,62; F₂₃: 0,117

Spektrallinien des Bismuts

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Bismuts mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemie des Bismuts

Als Mitglied der Hauptgruppen-Elemente stehen dem Bismut fünf Valenzelektronen zur Verfügung. Auf Grund relativistischer Effekte (Inter-Paar-Effekt) nimmt in Gruppe 15 des PSE mit steigender Ordnungszahl die Stabilität der Oxidationstufe +V im Vergleich zur Stufe +III jedoch ab; als Folge treten stabile Bismut(V)-Verbindungen nur auf, wenn sie mit so genannten harten Liganden wie Sauerstoff oder Fluor verbunden sind. Im Resultat sind Bi(III)-verbindungen stabiler und treten häufiger auf.

In vielen seiner chemischen Eigenschaften ähnelt Bismut Arsen und Antimon, wenn gleich es weniger toxisch ist.

Reines Bismut ist sowohl in trockener als auch in feuchter Luft unter normalen Temperaturbedingungen stabil. Beim Erhitzen reagiert es mit Wasser unter Bildung von Bismut (III) oxid:

2 Bi + 3 H₂O → Bi₂O₃ + 3 H₂.

Chemische Daten

Elektronegativität:2,02 nach Pauling
1,67 nach Allred-Rochow
2,01 nach Allen
2,06 nach Sanderson
4,69 eV nach PearsonElektronaffinität:0,942 362(13) eV bzw. 90,924(2) kJ mol^-1Oxidationsstufen:+3 [+1, +5, (-3)]

Standardpotentiale

Normalpotential des Bismuts:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-0,8	0	Bismut	Bi (s) + 3 H⁺	+ 3 e^-	⇔	BiH₃	Bismutan	- III
0,308	+ III	Bismut(III)-Kation	Bi³⁺	+ 3 e^-	⇔	Bi (s)	Bismut	0

Material- und physikalische Eigenschaften des Bismuts

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Bismuts auf.

Schmelzpunkt:271,5 °C Schmelzenthalpie (molar):11,30 kJ mol^-1 Schmelzenthalpie (spezifisch):55 kJ kg^-1 Siedepunkt:1564 °C Verdampfungsenthalpie:179,1 kJ mol^-1 Wärmekapazität:25,52 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,122 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:120 K Thermische Leitfähigkeit:7,97 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:13,4 μm m^-1 K^-1 Elektrischer Widerstand:1,29 μΩ m bei 20 °C Dichte:9,78 g cm^-3 Elastizitätsmodul:34 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):31,5 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0317 GPa^-1 300 K Poisson-Zahl:0,33 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:rhomboedrisch Gitterkonstanten:a=453,7 pm, c=1183,8 pm; Z=6 Raumgruppe:R3m Pearson-Symbol:hR6 Härte:nach Mohs: 2,5
nach Brinell: 0,0942 GPa
nach Brinell (neu): 0,07 GPa Magnetismus:diamagnetisch Magnetische Suszeptibilität:- 1,7 × 10^-4 Schallgeschwindigkeit:1790 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
207,1 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:168,2 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:56,7 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
187,0 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Externe Informationsangebote

Gruppenelemente - Informationen

Elemente der V. Hauptgruppe (Pnicogene, Pentele)
Vorlesungsskript: Anorganische Strukturchemie. Universität Freiburg

Pentele: Gruppe 15
Vorlesungsunterlagen: Chemie der Elemente. Universität Marburg - Format: PDF

Stickstoffgruppe
Vorlesungsskript. FH Münster - Format: PDF

Stickstoffgruppe
Tabellarische Übersicht. Universität Kiel

Stickstoffgruppe (Pentele)
Daten, Eigenschaften im Überblick. Rutherford - Lexikon der Elemente

Verbindungsklassen

Heterodinukleare Bismut-Organyle
Heterodinukleare Molybdän/Bismut-Organyle – von Bananenbindungen zu Oberflächenmodellen. HU Berlin, 2007

Einzelne Verbindungen

Bismut und Bismutverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Bismut-Organyle
Heterodinukleare Molybdän/Bismut-Organyle - von Bananenbindungen zu Oberflächenmodellen. Dissertation Chemie, 2007. HU Berlin

Bismutsilanolate
Synthese und Charakterisierung neuartiger Bismutsilanolate, Bismut-oxo-cluster und Bismutkoordinationspolymere. Dissertation, 2009. TU Chemnitz

Bismuttrifluoracetat
Chemie und Koordinationschemie von Bismuttrifluoracetat und verwandten Verbindungen. Dissertation Chemie, 2000. TU Kaiserslautern

Chalkogenpolykation-Halogenidobismutate
Salzartige Verbindungen mit hoher struktureller Komplexität. Dissertation Chemie, 2010. Universität Bonn

Analyse und Bestimmung

Bismut Bestimmung
Komplexometrische Titration von Bismut mit EDTA gegen Xylenolorange - Format: PDF

H₂S-Gruppe
Der virtuelle Trennungsgang: Schwefelwasserstoffgruppe. Universität Freiburg

Geochemie und Biogeochemie

Bismuterze
Bismut Mineralien. Mineralienatlas

Newsarchiv

Bismutmethylierung im Organismus
Wie Gifte im Körper entstehen ...

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 24.01.2020.

Permalink: https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/bismut.php