Bismut (Bi)

Bismut zeichnet sich durch eine besondere Eigenschaft aus, die es für elektronische Bauteile wie Schmelzsicherungen (z. B. in automatischen Brandmeldern) interessant macht: Das weiße Metall mit rötlichem Glanz schmilzt bei einer für Metalle sehr geringen Temperatur von 271°C.

Bismutlegierungen haben einen äusserst niedrigen Schmelzpunkt

Bismutlegierungen haben einen äusserst niedrigen Schmelzpunkt. Sie werden für Schmelzsicherungen in automatischen Sprinkleranlagen zur Brandbekämpfung eingesetzt. Bild: Justin Kral/Shutterstock.com

Bismutlegierungen schmelzen bei noch niedrigeren Temperaturen. Die Legierung mit 42 % Blei schmilzt bei 125°C. Den Rekord hält die Wood’sche Legierung (55 % Bismut, 15 % Blei, 15 % Zinn, 15 % Cadmium), die schon bei 70°C schmilzt, also auch in heissem Wasser. Wegen dieser Eigenschaft wird Bismut in elektronischen Sicherungen verwendet, die bei einem Kurzschluss den Stromfluss unterbrechen müssen. Sie enthalten einen feinen Faden aus einer Bismutlegierung. Bei einem Kurzschluss steigt der Widerstand und damit die Temperatur in kurzer Zeit stark an. Der Bismutfaden schmilzt und unterbricht so den Stromfluss. Früher waren die meisten Stromsicherungen im Haushalt solche Schmelzsicherungen; heute werden Bismutlegierungen beispielsweise in automatischen Brandmeldern und Sprinkleranlagen eingesetzt.

Lange Zeit dachte man, dass Bismut das schwerste nichtradioaktive Atom sei, das es auf der Erde gibt. Alle schwereren Elemente sind instabil und zerfallen unter Abgabe von radioaktiver Strahlung. Erst im Jahr 2003 konnten Forscher zeigen, dass auch Bismut ganz schwach radioaktiv ist und spontan zerfällt – allerdings mit einer Halbwertszeit von 19 Trillionen Jahren. Das entspricht mehr als dem milliardenfachen Alter des Universums! Für Alltagsanwendungen kann Bismut daher als stabil betrachtet werden. Das schwerste wirklich stabile Element ist das Blei.

Als weisse Masse in Farben und Make-up

Bismutverbindungen wie Bismutnitrat, -sulfat oder Bismutchlorid sind nur in gesäuertem Wasser löslich; in reinem Wasser zersetzen sie sich unter der Bildung einer weißen Ablagerung aus Bismuthydroxid. Diese Ablagerung besitzt hervorragende Deckeigenschaftenschaften, und so findet sie Gebrauch als weisses Farbpigment: in der Malerei als sogenanntes „Spanisches Weiss“, in der Kosmetik unter dem Namen „Schminkweiss“ verdankt.

Bismut gegen Magen-Darm-Beschwerden

Eine weitere Anwendung des Bismuts ist therapeutischer Natur. Zur Behandlung von Magenbeschwerden wie Geschwüren verwendet man Bismut seit dem Mittelalter. Bismutverbindungen bilden im Magen eine unlösliche Ablagerung, das sogenannte Magisterium Bismuti. Es hat antiseptische – also bakterientötende – Eigenschaften.

Man verwendet es auch in Zäpfchen, um gegen krankheitserregende Mikroorganismen im Darm vorzugehen. Die Dosierung des Medikaments muss vorsichtig erfolgen, denn Bismut ist giftig, wenn eine kritische Dosis überschritten wird. Allerdings nimmt der Magen-Darm-Trakt das Metall nur schlecht auf, weswegen eine Bismutvergiftung (Bismutismus) selten ist.

Gemeinsamkeiten: Bismut und Wasser

Bismut weist noch eine weitere ungewöhnliche Eigenschaft auf: Nur wenige andere chemische Stoffe sind wie das Bismut in der flüssigen Form dichter als in der festen Form, dehnen sich also beim Erstarren aus. Zu diesen Stoffen gehört zum Beispiel auch das Wasser. Weil flüssiges Wasser dichter ist als festes, bildet sich Eis an der Oberfläche von Seen und nicht an deren Boden. Gut für die Fische im See!

Quelle: Maurice Cosandey / Redaktion SimplyScience.ch

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