Bismut

{{#if: behandelt das chemische Element Bismut, für den gleichnamigen französischen Mathematiker siehe Jean-Michel Bismut.

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}} Vorlage:Infobox Chemisches Element

Bismut oder Wismut (historisch auch Wismuth) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Bi und der Ordnungszahl 83. Im Periodensystem steht es in der 5. Hauptgruppe oder Stickstoffgruppe.

Bismut ist ein hellgraues, weiches, eher sprödes sowie ungiftiges Schwermetall. Es wird vor allem für Legierungen benutzt.

Geschichte

Wann genau Bismut und seine Erze bekannt wurden, ist nicht genau bekannt, im Altertum war es noch unbekannt.<ref name="Weyer-408">Jost Weyer: Geschichte der Chemie Band 1 – Altertum, Mittelalter, 16. bis 18. Jahrhundert. Springer, 2018, ISBN 978-3-662-55797-6, S. 408.</ref> Erste Hinweise auf Wismutgruben sind 1463 und 1477 aus Schneeberg im Erzgebirge bekannt.<ref>Oswald Hoppe: Der Silberbergbau zu Schneeberg bis zum Jahre 1500. Dissertation, Heidelberg 1908, S. 22, Vorlage:Urn.</ref><ref>Jens Kugler: Der Silberfund und das unterirdische Gastmahl 1477 in Schneeberg – Legende oder Wirklichkeit? In: Tagungsband zum 4. Internationaler Bergbau-Workshop, 3. bis 6. Oktober 2001 in Mels, Sonderband der Minaria Helvetica. S. 68–77 (online).</ref> In der Schrift Ein nützlich Bergbüchlin (ca. 1505) wird das Erz von Bismut (wißmad ärcz) als Begleiter von Silbererz erwähnt.<ref name="Ruck">Michael Ruck: Wißmad Ärcz, Bisemutum, Wismut, Bismut. In: Gesellschaft Deutscher Chemiker (Hrsg.): Chemie der Elemente. 2019, S. 72–74 (online).</ref> Georgius Agricola unterscheidet in seiner Schrift De natura fossilium von 1546 drei Sorten von Blei: Weißblei (heute Zinn), Schwarzblei (heute Blei) und aschgraues Blei (mittellateinisch plumbum cinereum; heute Bismut) und nennt auch den latinisierten Namen „bisemutum“.<ref name="Weyer-408"/><ref name="Ruck"/>

Die Herkunft des Namens ist nicht eindeutig geklärt. Er erscheint im Deutschen 1390 als wesemut und lateinisch 1450 als wismutum,<ref>Friedrich Kluge: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache. 18. Auflage. (bearbeitet von Walther Mitzka). De Gruyter, Berlin 1960, S. 866, Wismut.</ref> 1530 als bisemutum<ref name="bermannus">Georgii Agricolae medici: Bermannus, sive de re metallica. Basileæ 1530, S. 75 ff.</ref> und kann auf die in einer arabischen Dioskurides-Übersetzung des 9. Jahrhunderts belegte Form b[i]sīmūtīyūn zurückgeführt werden, die selbst wohl eine Transliteration von Vorlage:GrcS ‚Bleiweiß‘ darstellt. Auch die Entstehung aus Vorlage:ArS ‚Antimon‘ wurde angenommen; oft wird außerdem auf die angeblich erste Mutung in der Zeche St. Georgen in der Wiesen bei Schneeberg im Erzgebirge im 15. Jahrhundert verwiesen<ref name="Pfeifer4">Wismut. In: Wolfgang Pfeifer u. a.: Etymologisches Wörterbuch des Deutschen. 4. Auflage. dtv, München 1999, ISBN 3-423-32511-9, S. 1574.</ref> – oder auf die Variante wis(se)mat, die ‚weiße Masse‘ bedeuten soll.<ref name="grab-kempf">Elke Grab-Kempf: Zur Etymologie von dt. Wismut. In: Beitraege zur Geschichte der deutschen Sprache und Literatur (PBB). 125, 2003, S. 197–206, doi:10.1515/BGSL.2003.197.</ref> Im Deutschen wurde lange Zeit Wismut(h) als Name des Elements verwendet. Die offizielle Schreibweise wurde 1975 von einer Kommission der Gesellschaft Deutscher Chemiker, der Schweizerischen Chemischen Gesellschaft und der Gesellschaft Österreichischer Chemiker geändert und an die international übliche Schreibweise Bismut angepasst.<ref>W. Klemm: Vorwort zur deutschen Fassung der zweiten Ausgabe. Veröffentlicht in: International Union of Pure and Applied Chemistry (Hrsg.): Nomenklatur der Anorganischen Chemie. Deutsche Ausgabe der Empfehlungen 1990. Wiley-VCH, 1993, ISBN 978-3-527-60319-0, S. XXIV-XXVII.</ref>

Umfangreichere wissenschaftliche Untersuchungen des Bismuts veröffentlichten 1739 Johann Heinrich Pott<ref>Johannis Henrici Pott: Observationum et animadversionum chymicarum praecipue circa sal commune, acidum salis vinasum et wismuthum. Berlin, 1739 (online auf archive.org).</ref> und 1753 Claude François Geoffroy. Dabei konnte Geoffroy endgültig zeigen, dass Bismut sich von Blei und Zinn unterscheidet und ein eigenständiges Element ist.<ref>Claude François Geoffroy: Sur le bismuth. In: Histoire de l'Académie Royale des Sciences. 1753, S. 190–194 (Vorlage:Gallica).</ref><ref>Hermann Sicius: Handbook of the Chemical Elements. Springer Nature, 2024, ISBN 978-3-662-68921-9, S. 331–339.</ref>

Eine frühe Anwendung von Bismut war die Wismutmalerei vom 16. bis zum 18. Jahrhundert. Hierbei wurde auf Holzkästchen metallisch glänzendes Bismut als Hintergrund für farbige Ornamente, Blumen oder Figuren eingesetzt und so ein besonders großer Kontrast erzeugt.<ref name="Valerie Dorge, F. Carey Howlett"/>

Vorkommen

Datei:Bismuthinite-23175.jpg

Bismuthinit

Bismut ist mit einem Gehalt von 0,0085 ppm in der kontinentalen Erdkruste ein seltenes Element.<ref>Vorlage:CRC Handbook</ref> Wenn man die gesamte Erde betrachtet, ist der Bismutgehalt mit 0,03 ppm größer. Dabei ist der Anteil im Erdkern mit 0,09 ppm relativ hoch, während im Erdmantel nur geringe Mengen des Elements vorhanden sind.<ref name="CoreComposition" details="S. 27.">Rebecca A. Fischer, William F. McDonough: Earth's core composition and core formation. In: Ariel Anbar, Dominique Weis (Hrsg.): Treatise on Geochemistry. 3. Auflage, Elsevier, 2025, ISBN 978-0-323-99763-8.</ref> Dies liegt daran, dass Bismut ein moderat volatiles Element ist und unter den Bedingungen der Erdentstehung sowohl siderophile (eisenliebende) als auch chalkophile (schwefelliebende) Eigenschaften aufweist.<ref>K. Righter, K. Pando, D. K. Ross, M. Righter, T. J. Lapen: Effect of silicon on activity coefficients of Bi, Cd, Sn, and Ag in liquid Fe-Si, and implications for differentiation and core formation. In: Meteoritics & Planetary Science. Band 54, Nr. 6, 2019, S. 1379–1394, Vorlage:DOI.</ref> Dadurch sind bei der Entstehung der Erde große Mengen Bismut in den Kern abgesunken, es wird geschätzt, dass über 95 % des auf der Erde vorhandenen Bismuts sich im Kern befindet.<ref name="CoreComposition" details="S. 31."/>

Die meisten Gesteine enthalten nur sehr geringe Mengen Bismut. Ausnahme ist Granit, in dem das Element sich durch fraktionierte Kristallisation anreichern kann.<ref name="Deady">Eimear Deady, Charlie Moon, Kathryn Moore, Kathryn M. Goodenough, Robin K. Shail: Bismuth: Economic geology and value chains. In: Ore Geology Reviews. Band 143, 2022, Artikel 104722, Vorlage:DOI.</ref> Durchschnittlich enthält Granit etwa 0,27 ppm Bismut<ref name="EncyclopediaGeochemistry">Cristiana L. Ciobanu, Nigel J. Cook: Bismuth. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 153–155.</ref>, es sind jedoch auch deutlich bismutreichere Granite bekannt. Ein extrem bismutreicher Granit mit Gehalten von 560–710 ppm Bismut wurde bei Podlesí in Tschechien gefunden.<ref>Karel Breiter, Hans-Jürgen Förster, Radek Škoda: Extreme P-, Bi-, Nb-, Sc-, U- and F-rich zircon from fractionated perphosphorous granites: The peraluminous Podlesí granite system, Czech Republic. In: Lithos. Band 88, 2006, S. 15–34, Vorlage:DOI.</ref> Unter den Sedimentgesteinen sind Tiefseesedimente und Schiefer relativ bismutreich, während Sand- und Kalkstein wenig Bismut enthalten. In Kohle ist Bismut typischerweise angereichert.<ref name="EncyclopediaGeochemistry"/>

Vor allem unter hydrothermalen Bedingungen können viele verschiedene Bismutminerale entstehen. Für ein so seltenes Element bildet Bismut ungewöhnlich viele Minerale, 2025 sind 247 verschiedene Bismutminerale anerkannt. Überwiegend handelt es sich dabei um Sulfide und Sulfosalze, aber auch andere Chalkonide wie Oxide, Selenide und Telluride. Häufig ist auch gediegenes Bismut zu finden. Neben diesem sind die wichtigsten Bismutminerale Bismuthinit Bi₂S₃, Bismutit (BiO)₂CO₃, Tetradymit Bi₂Te₂S, Aikinit PbCuBiS₃ und Wittichenit Cu₃BiS₃. Bekannte Fundorte von Bismutmineralen sind unter anderem die Grube Clara in Oberwolfach im Schwarzwald, Mittersill in Österreich und Băița in Rumänien.<ref name="Bismut-mindat">The mineralogy of Bismuth. In: mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 18. November 2025.</ref><ref name="Deady"/>

Besonders häufig ist Bismut mit Gold und Silber vergesellschaftet. Die enge Verbindung zu Gold liegt daran, dass bei den Temperaturen, unter denen sich Goldvorkommen bilden, auch Bismut schmilzt. Schon kleine Mengen Bismut in einer hydrothermalen Schmelze können Gold binden und es so anreichern. Zudem kristallisiert die Gold-Bismut-Legierung Maldonit zusammen mit gediegenem Bismut aus.<ref name="Deady"/>

Es gibt eine Reihe von Erzlagerstätten, die signifikante Anteile an Bismut enthalten. Hierzu zählen Wolfram-Skarne, Granitbedingte Adern und Greisen, IOCG (Eisenoxid-Kupfer-Gold)-Lagerstätten und Pegmatite. Erze werden aber selten gezielt wegen Bismut abgebaut, es wird in der Regel als Nebenprodukt beim Blei-, Wolfram-, Kupfer- und Goldbergbau abgebaut und aus diesen Erzen extrahiert. Eine Ausnahme war die 1985 geschlossene Tasna-Mine in Bolivien mit Bismutgehalten im Erz von > 1 %. Die aktuell (Stand 2019) wichtigsten Lagerstätten für die Gewinnung von Bismut sind Shizhuyuan und Lamo in China und Núi Pháo in Vietnam.<ref name="Deady"/>

Bismut als Mineral

Datei:Bismuth-rare08-52c.jpg

Federwismut aus der Pöhla-Tellerhäuser Mine, Landkreis Schwarzenberg, Erzgebirge, Sachsen (Gesamtgröße der Probe: 6,8 cm × 4,5 cm × 3,1 cm)

Bismut tritt in der Natur gediegen, das heißt in elementarer Form auf und ist von der International Mineralogical Association (IMA) als Mineral anerkannt. Da Bismut bereits im Gründungsjahr der IMA, 1958 bekannt und als eigenständige Mineralart anerkannt war, wurde dies von ihrer Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification (CNMNC) übernommen und bezeichnet Bismut als sogenanntes „grandfathered“ (G) Mineral.<ref name="IMA-Liste">Vorlage:IMA-Liste</ref> Die seit 2021 ebenfalls von der IMA/CNMNC anerkannte Kurzbezeichnung (auch Mineral-Symbol) von Bismut lautet „Bi“.<ref name="Warr">Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, Vorlage:DOI (englisch, cambridge.org [PDF; 320 kB; abgerufen am 19. November 2025]).</ref> Als Typlokalität von Bismut gilt Schneeberg im Erzgebirge.<ref name="nativeBismuth-Mindat">Native Bismuth. In: mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 19. November 2025.</ref>

In der zuletzt 2018 überarbeiteten Lapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik von Karl Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer I/B.01. Dies entspricht der Klasse der „Elemente“ und dort der Abteilung „Halbmetalle und Nichtmetalle“, wo Bismut zusammen mit Antimon, Arsen, Arsenolamprit, Paradocrasit, Pararsenolamprit und Stibarsen die Arsengruppe mit der Systemnummer I/B.01 bildet.<ref name="Lapis">Vorlage:Literatur</ref> Die von der IMA verwendete 9. Auflage der Systematik der Minerale nach Karl Hugo Strunz führt das Bismut zusammen mit Antimon, Arsen und Stibarsen in der Unterabteilung der Arsengruppen-Elemente unter der System-Nr. 1.CA.05 (veraltete 8. Auflage: I/B.01-40).<ref>Vorlage:Internetquelle</ref> Bei der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana gehört Bismut zur „Arsengruppe“ mit der System-Nr. 01.03.01.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref>

Gediegenes Bismut bildet sich in Hydrothermal-Gängen von Pegmatiten und topashaltigen Zinn-Wolfram-Quarzadern und meist zusammen mit verschiedenen Kupfer-, Nickel-, Silber und Zinnerzen. Bismut entwickelt nur selten gut ausgebildete Kristallformen, die aber eine Größe von bis zu 12 Zentimetern erreichen können. Üblicherweise findet es sich in Form dendritischer, blätteriger oder körniger Aggregate, aber auch als polysynthetische Zwillinge mit paralleler Streifung („Federwismut“) oder trichterförmig ins Kristallzentrum eingezogenen Seitenflächen.<ref name="Handbookofmineralogy">John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols: Bismuth. In: Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001. (PDF 57,4 kB).</ref>

Bisher (Stand: 2025) gelten rund 2530 Fundorte für gediegenes Bismut als bekannt.<ref name="Bismut-mindat"/> Die Fundstätten liegen in Europe vor allem im Erzgebirge, dem Schwarzwald, den österreichischen Alpen, der Auvergne in Frankreich, Portugal, der Slowakei und Schweden. Außerhalb Europas findet es sich unter anderem in New South Wales, Australien, im Süden Chinas, Japan, im Sudbury-Becken in Kanada, Bolivien, Südafrika und weiteren Orten.<ref name="nativeBismuth-Mindat"/>

Gewinnung und Darstellung

Bismut wird überwiegend als Nebenprodukt bei der Herstellung anderer Metalle, insbesondere Blei und Wolfram, aber auch Kupfer und Zinn gewonnen. Nur selten ist ein gezielter Abbau von Bismuterzen zur Gewinnung des Elementes möglich.<ref name="Deady"/> Die Produktionsmethoden unterscheiden sich je nach Ausgangserz.

Für die Separierung als Bleierzen gibt es zwei Verfahren, den elektrolytischen Betts-Prozess, der bei Erzen mit hohem Bismutgehalt eingesetzt wird und den thermischen Kroll-Betterton-Prozess für geringe Bismutgehalte von 0,05 bis 3,5 %. Bei beiden wird zunächst ein Barren aus ca. 90 %igem Rohblei hergestellt. Im Betts-Prozess wird nun eine Elektrolyse mit dem Barren als Anode, Bleiblechen als Kathode und Blei(II)-hexafluorosilicat/Hexafluoridokieselsäure als Elektrolyt durchgeführt, wobei Bismut im Anodenschlamm zurückbleibt. Dieser wird geschmolzen und oxidiert, wodurch Bismut in eine bismut- und blei- und kupferhaltige Schlacke übergeht und Edelmetalle zurückbleiben. Die Schlacke wird mit Kohle und Schwefel gemischt und Bismut zum Rohmetall reduziert.<ref name="Liu">Xiaorui Liu, Stephan Handschuh-Wang: Bismuth – production, market and price development, and applications. In: Canadian Metallurgical Quarterly. Band 65, Nr. 1, 2026, S. 1099–1117, Vorlage:DOI.</ref> Im Kroll-Betterton-Prozess wird das Rohblei geschmolzen und metallisches Magnesium und Calcium hinzugegeben. Diese reagieren mit Bismut zu Calcium-Magnesium-Dibismutid, einer intermetallischen Phase, die einen höheren Schmelzpunkt und geringere Dichte als Blei aufweist und darum eine Schlacke auf dem Blei bildet, die abgeschöpft werden kann. Calcium und Magnesium werden mit Blei(II)-chlorid, Chlor oder einer Mischung als Natriumhydroxid und Natriumcarbonat oxidativ entfernt und es bildet sich eine Blei-Bismut-Legierung. Aus dieser kann das Blei durch Reaktion mit Chlor bei 700–800 °C entfernt werden.<ref name="Liu"/><ref name="ullmann" details="S. 6-7">Joachim Krüger, Peter Winkler, Eberhard Lüderitz, Manfred Lück, Hans Uwe Wolf: Bismuth, Bismuth Alloys, and Bismuth Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 2005, Vorlage:DOI.</ref>

Wolframerze wie Wolframit und Scheelit werden zerkleinert und in verschiedenen Flotations-Schritten Wolfram und Bismut voneinander und von anderen Metallen getrennt. Auch der schwache Magnetismus des Wolframits kann für eine Trennung genutzt werden. Dabei bildet sich zunächst ein Bismut-Molybdän-Konzentrat, das durch Zugabe von Natriumsulfid und eine weitere Flotation getrennt werden kann.<ref name="Liu"/>

In der Kupferherstellung entweicht das Bismut bei den erreichten hohen Temperaturen mit den Abgasen und kann in Filtern aufgefangen werden. Da diese Filterstäube auch Blei enthalten, werden sie in einer Bleiraffinerie mit den entsprechenden Verfahren weiterverarbeitet. Aus gerösteten Zinnerzen kann Bismut mit Salzsäure ausgelaugt werden.<ref name="Liu"/>

Metallisches Bismut kann sowohl auf pyrometallurgische als auch hydrometallurgische Weise aus Erzen oder Konzentraten gewonnen werden.<ref name="Wang">Changwei Wang et al.: Advancements in the separation, purification, and smelting technology of bismuth: A review. In: Separation and Purification Technology. Band 355, Teil B, 2025, Artikel 129684, Vorlage:DOI.</ref> Traditionelle, aber sehr energieaufwändige und wenig effiziente pyrometallurgische Verfahren sind das oxidative Rösten mit anschließender Reduktion mit Kohlenstoff und die Reaktion von Bismusulfid mit Eisen.<ref name="Yang">Tian-zu Yang, Jun Li, Wei-feng Liu, Lin Chen, Wan-da Bin: Development of Bismuth Smelting Technology in China. In: Tao Jiang, Jiann-Yang Hwang, Phillip J. Mackey, Onuralp Yucel, Guifeng Zhou (Hrsg.): 4th International Symposium on High‐Temperature Metallurgical Processing. Wiley, 2013, ISBN 978-1-118-60569-1, S. 631–642.</ref>

<chem>Bi2S3 + 3Fe -> 3FeS + 2Bi</chem>

Bei niedrigeren Temperaturen von maximal 900 °C kann Bismut durch Schmelzen mit Natriumhydroxid oder Natriumcarbonat und Kohlenstoff hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass hierbei kein Schwefeldioxid entsteht.<ref name="Yang" /><ref name="Wang"/>

<chem>2 Bi2S3 + 12 NaOH + 3 C -> 4 Bi + 6 Na2S + 12 H2O + 3 CO2</chem>

Hydrometallurgisch wird das Ausgangsmaterial zunächst in verdünnter Schwefelsäure gelöst, wodurch Elemente wie Kupfer, Zink, Cadmium und Arsen gelöst werden, das in Schwefelsäure unlösliche Bismut aber nicht. Anschließend wird Bismut mit Salzsäure und Eisen(III)-chlorid ausgelaugt, da das Element lösliche Chlorido-Komplexe bildet.<ref name="Yang" /><ref>Yukun Shen, Huibin Zhang, Huazhen Cao, Liankui Wu, Guoqu Zheng: Efficient extraction of bismuth from hydrochloric acid solution by copper powder. In: Hydrometallurgy. Band 189, 2019, Artikel 105121, Vorlage:DOI.</ref> Durch Verdünnung oder Neutralisierung kann Bismutoxychlorid gefällt werden oder das gelöste Bismut wird über eine Zementation mit Eisen zum Metall reduziert.<ref name="ullmann" details="S. 3"/>

<chem>BiCl3 + H2O -> BiOCl + 2 HCl</chem>

<chem>2 BiCl3 + 3 Fe -> 3 FeCl2 + 2 Bi</chem>

Das Rohbismut wird als flüssiges Metall über verschiedene pyrometallische Verfahren, etwa die Entfernung von Kupfer mit Schwefel, von Edelmetallen mit Zink oder Blei und Zink mit Chlor gereinigt.<ref name="ullmann" details="S. 11-12"/> Hochreines Metall kann durch Elektrolytische Raffination, Vakuumdestillation oder Zonenschmelzverfahren gewonnen werden.<ref name="Wang"/>

Recycling von Bismut aus Abfallstoffen spielt bislang nur eine sehr geringe Rolle. Eine potentielle Quelle für Bismut ist Elektroschrott, in dem bismuthaltige Lote verwendet wurden. Da Bismut die Eigenschaften von Kupfer verschlechtert, muss bismuthaltiger Schrott getrennt zu Kupfer gesammelt werden oder im Recyclingprozess abgetrennt werden.<ref name="DERA" details="S. 25">Harald Elsner: Bismut – ein typisches Sondermetall. In: Deutsche Rohstoffagentur: DERA Rohstoffinformationen. Nr. 27, 2015 (online).</ref><ref name="Deady"/>

Wichtigstes Land für die Produktion von Bismut ist die Volksrepublik China. Es wird geschätzt, dass 2023 in dem Land 1800 von 4000 Tonnen Bismuterze abgebaut<ref>N E Idoine et al.: World Mine Production 2019-2023. British Geological Survey, Keyworth, 2025, S. 10 (online, pdf).</ref> und 13.300 von 16.200 Tonnen Metall<ref name="USGS2025">Kateryna Klochko: Bismuth. In: U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries, Januar 2025, abgerufen am 24. April 2026.</ref> raffiniert wurden. Seit 2014 werden in der Núi Pháo Mine in Vietnam Wolfram-Bismut-Erze abgebaut, wobei die daraus gewonnenen Bismutkonzentrate in Laos verhüttet werden.<ref name="DERA" details="S. 36"/> Dadurch zählt das Land zu den bedeutendsten Bismutproduzenten, 2023 wurden 1150 Tonnen Bismut produziert.<ref name="USGS2025"/>

Ein wichtiges Werk in Europa zur Herstellung von Bismut befindet sich in Tilly, einem Ortsteil von Villers-la-Ville in Belgien.<ref>Amy C. Tolcin: Bismuth. In: U.S. Geological Survey: 2022 Minerals Yearbook. Juni 2025, abgerufen am 24. April 2026.</ref> Belgien ist daher auch für Deutschland das wichtigste Importland für Bismut. 2014 importierte Deutschland 1007 von 1448 Tonnen aus Belgien, der Rest stammte aus China und einigen anderen europäischen Ländern.<ref name="DERA" details="S. 44"/>

Auf Grund der hohen Konzentration der Bismutproduktion insbesondere in der Volksrepublik China listet die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) Bismut als kritischen Rohstoff in der höchsten Risikogruppe 3.<ref>Dennis Bastian, Britta Bookhagen, Alexander Fritz, Maren Liedtke, Paul Mählitz, Michael Schmidt: DERA-Rohstoffliste 2025. In: Deutsche Rohstoffagentur (Hrsg.): DERA Rohstoffinformationen. Nr. 62, 2026, S. 11–15, Vorlage:DOI.</ref>, auch die Europäische Union führt das Metall in der Liste der kritischen Rohstoffe auf.<ref name="Consilium">Europäischer Rat: Ein EU-Gesetz zu kritischen Rohstoffen für die Zukunft der EU Lieferketten. In: consilium.europa.eu, abgerufen am 24. April 2026.</ref> In Rahmen der Auseinandersetzungen um die Zollpolitik der Vereinigten Staaten führte China im März 2025 Exportkontrollen unter anderem für Bismut ein.<ref>Deutsche Rohstoffagentur: Chinesische Exportkontrollen für weitere fünf Rohstoffe. 19. März 2025, abgerufen am 24. April 2026.</ref>

Eigenschaften

Datei:Bismuth crystals and 1cm3 cube.jpg

Bismutkristalle ohne die typische bunte Oxidationsschicht.

Physikalische Eigenschaften

Bismut ist ein silberweißes, sprödes und grobkristallines Metall bzw. Halbmetall mit einem Stich ins Rosa.<ref name="Greenwood/Earnshaw">Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.</ref> Es hat eine rhomboedrische Kristallstruktur mit sehr dicht gepackten Doppelschichten. Der kürzeste Abstand zwischen zwei Doppelschichten beträgt 352,9 pm, was nur um 15 % größer als der kleinste Abstand zweier Atome innerhalb einer Doppelschicht ist.<ref name="Greenwood/Earnshaw" /> Bismut-Einkristalle zeigen eine ausgeprägte Spaltbarkeit parallel zu diesen Doppelschichten.

Bismut hat den stärksten Hall-Effekt aller metallähnlichen Elemente und als Halbmetall in reiner Form eine schlechte elektrische Leitfähigkeit. Es zeigt – abgesehen von Supraleitern und pyrolytischem Graphit – darüber hinaus die stärkste diamagnetische Eigenschaft, aus einem von außen angelegten Magnetfeld wird es hinausgedrückt. Der Schubnikow-de-Haas-Effekt (Oszillationen des elektrischen Widerstands in einem äußeren Magnetfeld) wurde erstmals an Bismut-Kristallen beobachtet und gemessen. Vor der Entwicklung von Hallsensoren und Feldplatten verwendete man zur Messung von Magnetfeldern die sogenannte Wismutspirale, eine Spule mit aufgewickeltem dünnem isoliertem Wismutdraht. Die Widerstandsänderung der Spule unter dem Einfluss eines sich ändernden Magnetfeldes war sicher sehr gering im Vergleich mit heutigen Sensoren.

In reinen Bismut-Einkristallen wurde Supraleitung bei Temperaturen unterhalb der extrem niedrigen Sprungtemperatur von 0,53 mK beobachtet.<ref>Vorlage:Literatur</ref> Bismut ist damit das supraleitende Material mit der geringsten Ladungsträgerdichte.

Datei:Bi-crystal.jpg

Bismutkristall mit Anlauffarben

Von Bismut sind zwei Modifikationen bekannt: Das bei Zimmertemperatur gewöhnliche Bismut bildet unter hohen Drücken (ab 9 GPa) eine kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur.

Flüssiges Bismut dehnt sich als einer von wenigen Stoffen beim Erstarren aus (Dichteanomalie). Dieses Phänomen ist auch bei Gallium, Germanium, Plutonium, Silicium, Tellur<ref>Vorlage:Literatur</ref> und Wasser zu beobachten. Es beruht bei Bismut darauf, dass beim Schmelzen (und Erstarren) ein doppelter Phasenübergang stattfindet: einmal der Phasenübergang 1. Ordnung von fest nach flüssig (normalerweise mit kleiner Abnahme der Dichte) und zusätzlich ein Phasenübergang 1. Ordnung von Halbmetall nach Metall mit erheblicher Dichtezunahme, wodurch sich auch die ungewöhnlich große Schmelzentropie von 21,1 J/(K·mol) und die sprunghaft erhöhte elektrische Leitfähigkeit der Schmelze des Bismuts erklären.

Chemische Eigenschaften

Bismut ist bei Normaltemperatur an trockener Luft beständig. An feuchter Luft jedoch bildet sich an der Oberfläche eine Oxidschicht. Des Weiteren ist Bismut gegen Wasser und nichtoxidierende Säuren (Salzsäure und verdünnte Schwefelsäure) resistent. In oxidierenden Säuren (Salpetersäure oder heiße konzentrierte Schwefelsäure) wird Bismut unter Bildung von Bismutsalzen (BiX₃) gelöst. In Pulverform ist es ein entzündbarer Feststoff, kann durch kurzzeitige Einwirkung einer Zündquelle leicht entzündet werden und brennt nach deren Entfernung weiter. Die Entzündungsgefahr ist umso größer, je feiner der Stoff verteilt ist. Das Metall in kompakter Form ist nicht brennbar.<ref name="GESTIS" />

Bei Rotglut verbrennt Bismut mit bläulicher Flamme zu einem braun-gelben Rauch – Bismut(III)-oxid (Bi₂O₃).

Unter Hitze verbindet sich Bismut mit den Halogenen sowie mit Schwefel, Selen und Tellur direkt. Mit Stickstoff und Phosphor reagiert Bismut nicht.

Isotope

Natürliches Bismut besteht nur aus dem Isotop ²⁰⁹Bi. Im Jahr 2003 stellte man im Institut d’astrophysique spatiale in Orsay (Frankreich) fest, dass dieses bisher für stabil gehaltene Isotop ein extrem schwacher Alpha-Strahler mit einer Halbwertszeit von (1,9 ± 0,2) · 10¹⁹ Jahren ist (etwa 19 Trillionen Jahre).<ref name="Nature_2003">Pierre de Marcillac, Noël Coron, Gérard Dambier, Jacques Leblanc, Jean-Pierre Moalic: Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth. In: Nature. 422, 24. April 2003, S. 876–878, doi:10.1038/nature01541; Ergebnistabelle.</ref> Der sehr langsame Zerfall des ²⁰⁹Bi in ²⁰⁵Tl begründet sich einerseits durch die unmittelbare Nähe zum doppelt magischen ²⁰⁸Pb im Isotopenschema und der Tatsache, dass ²⁰⁹Bi selbst einfach magisch ist. Aus der langen Halbwertszeit ergibt sich eine Aktivität von 0,0033 Bq/kg (entsprechend einem einzelnen Kernzerfall pro fünf Minuten und Kilogramm). Zum Vergleich: Kalium, wie es auf Erden anzutreffen ist, hat aufgrund des Gehalts an ⁴⁰K eine spezifische Aktivität von rund 30 Bq/g. Aus diesem Grund hat ein menschlicher Körper mit rund 70 Kilogramm Gewicht und einem physiologischen Gehalt von 140 Gramm Kalium eine ⁴⁰K-Aktivität von etwa 4300 Becquerel oder rund 60 Bq/kg.

Vorlage:Hauptartikel ²⁰⁹Bi ist das vorletzte Glied der Neptunium-Reihe und außer ²⁰⁵Tl das einzige, das noch in nennenswertem Ausmaß natürlich vorkommt. Weil heute in Kernreaktoren auch die am Anfang der Neptunium-Reihe stehenden Nuklide erbrütet werden, nimmt die ²⁰⁹Bi-Menge auf der Erde mit der Zeit zu. Geringe Mengen ²³⁷Np (und folglich auch dessen Zerfallsprodukte) entstehen in Uranerzen durch (n,2n)-Reaktionen zwischen schnellen Neutronen und ²³⁸U gefolgt von Betazerfall.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref><ref>Vorlage:Internetquelle</ref> Im Naturreaktor Oklo wurden vor rund 2 Milliarden Jahren – ähnlich wie in heutigen Leichtwasserreaktoren – nennenswerte Mengen ²³⁷Np erzeugt, welche über die folgenden geologischen Zeiträume bis zu Bismut bzw. in deutlich geringerem Ausmaß bis zu Thallium zerfallen sind. Der Verbleib der Zerfallsprodukte in-situ bzw. die anhand Berechnungen ermittelbare fehlende Menge erlaubt Rückschlüsse über das Verhalten von Actinoiden und Spaltprodukten in der Umwelt über Jahrmillionen oder gar Jahrmilliarden und kann als Hinweis für die Konstruktion tiefengeologischer Endlager für vergleichbare anthropogene Substanzen herangezogen werden. Da Neptunium als besonders problematisch gilt, kommt daher der Ermittlung seines langfristigen Verhaltens besondere Bedeutung zu – diese wiederum ist am Beispiel Oklo nur anhand der Analyse des Zerfallsprodukts ²⁰⁹Bi möglich.<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref>

Verwendung

Bismut findet Verwendung als Legierungsbestandteil niedrigschmelzender Legierungen, beispielsweise für das Woodsche Metall, das bereits bei 60 °C schmilzt, für Roses Metall mit einem Schmelzpunkt von 98 °C und für das bei 60 °C schmelzende Lipowitz’sche Metall.<ref name="Harry H. Binder">Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.</ref>

Technische Verwendung

Die Legierung Bismanol aus Bismut und Mangan ist ein starker Permanentmagnet.

In Beschichtungslegierungen (Heißtauchverzinnung) für Solarverbinder dient es als Ersatz für Blei.<ref>Vorlage:Webarchiv auf: bruker-spaleck.de</ref>

Synthetische Bismut-Einkristalle mit Abmessungen von mehr als 20 Zentimeter und polykristalline Bismut-Platten werden als Neutronen-Filter für Materialuntersuchungen an Forschungsreaktoren benutzt.<ref>W. Scharenberg: Kristallfilter für kalte und thermische Neutronenstrahlen. Forschungsbericht KFA Jülich (PDF; 5,6 MB).</ref><ref>Vorlage:Webarchiv Forschungsbericht NIST USA.</ref>

Die chemische Verbindung Bismuttellurid pumpt in Peltier-Elementen Wärmeenergie.

Das Phasenwechselmaterial einiger DVD-RAM enthält Bismut, siehe Phasenwechseltechnologie.<ref>Hartmut Gieselmann: DVD-RAM jetzt mit 16X-Geschwindigkeit (Update). bei heise.de, 3. September 2005.</ref>

Bismut wird von einigen Quellen als Legierungselement in Automatenstählen als Ersatz für Blei propagiert. Es soll die Zerspanbarkeit dieser Stähle verbessern ohne die negativen ökologischen Eigenschaften des Bleis. Aus Sicht der Stahlmetallurgie ist dies allerdings ungünstig, da Bismut sich metallurgisch quasi nicht entfernen lässt und dann als unerwünschtes Begleitelement in den aus Schrotten erzeugten Stählen auftaucht. In der Elektronik-Industrie wird eine Bismut-Zinn-Legierung als Ersatz (Stichwort RoHS) für bleihaltige Lote verwendet. Nachteilig ist, dass für Bismut-Zinn eigene Lötgeräte erforderlich sind. Die Kontamination mit Blei (z. B. Reparatur von Altgeräten) führt zu einem sehr niedrigen Schmelzpunkt, die Verwendung von Werkzeugen für Zinn-Silber-Legierungen dagegen zu hohen Temperaturen und Kontamination des Werkzeugs mit Bismut.

Bismutoxid wird für die Herstellung von optischen Gläsern sowie als Sinterhilfsmittel in der technischen Keramik verwendet. Außerdem findet es in Form von Bismutgermanat Anwendung als Szintillationsdetektor bei der Positronen-Emissions-Tomographie (PET).

Vorlage:Hauptartikel Eine Blei-Bismut-Legierung wurde in der Sowjetunion als Kühlmittel für Kernreaktoren verwendet. Diese Legierung ist zwar wirksamer als eine Kühlung mit Druckwasser, jedoch schwieriger zu handhaben. Die Legierung erstarrt bei einer Temperatur von unter 125 °C und kann dann große Reaktorschäden verursachen. Solche Reaktoren wurden unter anderem auf Atom-U-Booten eingesetzt (z. B. U-Boot der Alfa-Klasse). Eine mit Protonen aus einem Teilchenbeschleuniger beschossene Blei-Bismut-Legierung dient im MYRRHA-Versuchsreaktor für Atommüllbehandlung (Belgien) gleichzeitig als Neutronenquelle und Kühlmittel. Im Vergleich zu reiner Flüssigblei-Kühlung ergibt sich durch das Eutektikum eine niedrigere Mindesttemperatur. Dabei entsteht durch Neutroneneinfang und Betazerfall aus ²⁰⁹Bi das extrem radiotoxische Polonium-210, welches durch die Vergiftung von Alexander Litwinenko traurige Berühmtheit erlangt hat. Diese Transmutation wird auch gezielt genutzt, um Polonium in technisch relevanten Mengen herzustellen.

Bismut wird auch als weniger giftiger Ersatz für Blei in Schrotmunition für Schusswaffen verwendet.

Im 16. Jahrhundert wurde in Süddeutschland und der Schweiz eine Maltechnik entwickelt, bei der Bismut als Beschichtung für kleinere dekorative Kästchen oder Schachteln, zum Teil auch für Altare aus Holz verwendet wurde. Diese Technik wird als Wismutmalerei bezeichnet.<ref name="Valerie Dorge, F. Carey Howlett">Vorlage:Literatur</ref>

Verwendung in der chemischen Industrie

Bismutchloridoxid (BiOCl) wird als silberweißes Perlglanzpigment in Kosmetika verwendet.

Bismutvanadat ist als ein hochwetterstabiles grünstichiges Gelb-Pigment im Einsatz und findet z. B. in hochwertigen Lacken, Dispersionsfarben für den Fassadeneinsatz, Kunststoffen und Druckfarben Verwendung.<ref>G. Buxbaum, G. Pfaff: Industrial Inorganic Pigments. Wiley-VCH, Weinheim 2005, ISBN 3-527-30363-4.</ref>

Außerdem wird Bismut als Katalysator in der chemischen Industrie verwendet.<ref name="Harry H. Binder" />

Medizinische Verwendung

Datei:Wismut Brandbinde.jpg

Wismut Brandbinde, auch Bardelebensche Brandbinde zur antiseptischen Wundbehandlung

Bismutverbindungen wie Dibismut-tris(tetraoxodialuminat), Bismutoxidnitrat (Bismutsubnitrat, basisches Bismutnitrat)<ref>Ernst Mutschler: Arzneimittelwirkungen. 8. Auflage. Wiss. Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2001, ISBN 3-8047-1763-2, S. 644.</ref> und Bismutcitratkalium finden als Bestandteil einer antibiotischen Therapie gegen den Erreger Helicobacter pylori Verwendung, der in Magen und Duodenum Geschwüre verursachen kann (Eradikationstherapie). Die Anwendung erfolgt als sogenannte Quadrupel-Therapie (Kombinationstherapie aus einem Protonenpumpenhemmer und einer Bismut-Triple-Therapie [Bismut-Salz, Tetracyclin, Metronidazol]<ref>P. Malfertheiner u. a.: Helicobacter pylori eradication with a capsule containing bismuth subcitrate potassium, metronidazole, and tetracycline given with omeprazole versus clarithromycin-based triple therapy: a randomised, open-label, non-inferiority, phase 3 trial. In: Lancet. 377, 2011, S. 905–913.</ref><ref>Martin Wehling: Klinische Pharmakologie. 1. Auflage. Thieme-Verlag, Stuttgart 2005.</ref>).

Bismutverbindungen werden daneben zum Teil noch bei Durchfällen als Adstringentien sowie geruchmildernd bei Mundgeruch und Flatulenz verwendet. Daneben werden einige Verbindungen (z. B. Bibrocathol) als Antiseptikum eingesetzt.

Außerdem findet Bismut diagnostisch bei der Positronen-Emissions-Tomographie Anwendung in Form von Bismutgermanat als Detektormaterial des Tomographiegeräts.

Historisch wurden Bismutverbindungen am Ende des 19. Jahrhunderts als Bestandteil von Wundpulvern (z. B. Dermatol) eingesetzt. Seit den 1920er Jahren fanden sie Verwendung als Mittel gegen die Syphilis.<ref name="B. Hoffmann">B. Hoffmann: Medizinale Wismutvergiftung. In: Sammlung von Vergiftungsfällen, Band 6, Dezember 1935.</ref><ref>E. Silinkova-Malkova, F. Nahlik, J. Stava: Jaterni funkce prileceni syfilidy kombinovanou kurou spirnovanem a vismutem. In: Casopis lekaru Ceskych. Band 90, 1951, S. 1522–1525.</ref> Es wurde jedoch vollständig durch moderne Antibiotika ersetzt.

Bismutsalze wurden zudem als Röntgenkontrastmittel zur Darstellung des Magen-Darm-Trakts (sog. Wismutmahlzeit) verwendet. Hier wurde Bismutsalz durch Bariumsulfat ersetzt.

Basisches Bismutgallat wird in einer Hautsalbenrezeptur nach Stolte verwendet, die Salbe kann für die Behandlung entzündlicher Hautstellen bei Säuglingen verwendet werden.

Vergiftung

Eine Bismutvergiftung (Bismutismus) ist aufgrund der schlechten Resorption im Magen-Darm-Trakt selten. Sie ähnelt weitgehend einer Quecksilbervergiftung.<ref>Ernst Mutschler: Arzneimittelwirkungen. 8. Auflage. Wiss. Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2001, ISBN 3-8047-1763-2, S. 974.</ref> Typisch sind das Auftreten eines schiefergrauen bis schwarzen Bismutsaums (Bismutsulfid-Ablagerung) an der Mundschleimhaut mit Ausbildung einer Mundschleimhautentzündung (Stomatitis) und Gingivitis (mit Zahnlockerung, -ausfall), Darmentzündungen (Enteritis) mit Durchfällen sowie Nierenschäden (Bismutnephropathie).<ref name="B. Hoffmann" /><ref>Roche Lexikon Medizin. 5. Auflage. Urban & Fischer, München/Jena 2003.</ref>

Nachweis

Datei:Die "Bismutrutsche". Links eine Blindprobe mit BiCl3, rechts eine Analysesubstanz.jpg

Die Bismutrutsche. Links eine Positivkontrolle mit Bismut(III)-chlorid, rechts eine Analysesubstanz. Im rechten Bild sind die einzelnen Salzhäufchen zur Maskierung von Störungen noch zu erkennen.

Der Nachweis von Bismut erfolgt durch die Bismutrutsche mit Thioharnstoff. Zur Fällung unerwünschter Störionen werden Natriumfluorid, Natriumchlorid und Kaliumnatriumtartrat verwendet:

• NaF zur Komplexierung von Fe³⁺ und Al³⁺
• NaCl zur Fällung von Ag⁺ und Hg₂²⁺
• Tartrat zur Komplexierung von Sb³⁺ und Sn²⁺

Bei Anwesenheit von Bi³⁺ bildet sich ein kristalliner, zitronengelber Thioharnstoff-Komplex, bei dem drei Thioharnstoff-Moleküle über den Schwefel mit dem Bismut assoziiert sind:

<chem>Bi^3+ + 3 SCN2H4 --> [Bi(SCN2H4)3]^3+</chem> (Komplexbildungsreaktion).

Alternative Nachweisreaktionen:

• In einer Redoxreaktion mit Zinn(II)-Ionen als Reduktionsmittel fällt elementares Bismut schwarz aus.
• Mit Natriumiodidlösung: zunächst fällt schwarzes Bismut(III)-iodid aus, das sich dann im Iodidüberschuss als oranger Tetraiodobismutat-Komplex löst:

<chem>Bi^3+ + 4I^- -> [BiI4]^-</chem> (Komplexbildungsreaktion).

• 1,3,4-Thiadiazol-2,5-dithiol ist als Komplexbildner ebenfalls zum Nachweis geeignet.<ref name="DOI10.1007/BF00451984">Vorlage:Literatur</ref>

Gehaltbestimmung

Die Fähigkeit von Bismut(III), im Sauren sehr stabile Komplexe mit Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) zu bilden, wird zur Gehaltsbestimmung mittels komplexometrischer Titration genutzt. Als Indikator ist z. B. Xylenolorange geeignet.<ref>R. Martens-Menzel, L. Harwardt, H.-J. Krauss (Hrsg.): Jander/Jahr: Maßanalyse. Titrationen mit chemischen und physikalischen Indikationen. 20. Auflage, De Gruyter Studium, 2022, S. 225.</ref>

Verbindungen

Datei:Bismite.jpg

Bismit enthält Bismut(III)-oxid (Bi₂O₃)

Bismut ist in erster Linie dreiwertig, doch gibt es auch ein- und fünfwertiges Bismut; Bismut(V)-oxid ist jedoch ein sehr starkes Oxidationsmittel, das sogar Mangan(II) zum Permanganat oxidiert. Außerdem bildet es polymere Kationen. An der Luft ist es beständig.

• Sauerstoffverbindungen
  • Bismut(III)-oxid (Bismit, auch genannt Bismutocker)
• Schwefelverbindungen
  • Bismut(III)-sulfid
• Wasserstoffverbindungen
  • Bismutwasserstoff (Bismutan)
• Halogenide und Nitrate
  • Fluoride: Bismut(III)-fluorid, Bismut(V)-fluorid, Bismutoxidfluorid
  • Chloride: Bismutsubchlorid, Bismut(III)-chlorid, Bismutchloridoxid
  • Bromide: Bismutsubbromid, Bismut(III)-bromid, Bismutoxidbromid
  • Iodide: Bismut(I)-iodid, Bismut(III)-iodid, Bismutoxidiodid
  • Nitrate: Bismutoxidnitrat (Bismutsubnitrat)
• Als Anion
  • Natriumbismutat(V)
• Basische Bismutcarboxylate/-phenolate
  • Bismutsubsalicylat, Bismutsubgallat, Bibrocathol

Literatur

• Vorlage:Holleman-Wiberg
• Emil Ploß: Wismut (Eine etymologische Studie). In: Archiv für das Studium der neueren Sprachen 110, 1959, Band 195, Heft 4, S. 317–321.

Weblinks

Vorlage:Wiktionary Vorlage:Commons Vorlage:Wikibooks

• Mineralienatlas:Bismut (Wiki)
• Bismut verblüfft Chemiker: Schwermetall wird doch supraleitend – aber anders als alle anderen Elemente auf scinexx

Einzelnachweise

<references />

Vorlage:Navigationsleiste Periodensystem

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