Element 83 · Hoofdgroepmetaal

Bismut (Bi)

Bismut (Bi) is het element met atoomnummer 83, een broos, zilverroze metaal dat bekend is van zijn spectaculaire, regenboogkleurige trapkristallen. Anders dan zijn buren lood en polonium is bismut nauwelijks giftig; het zit zelfs in maagmiddelen. Lang gold het als het zwaarste stabiele element, tot in 2003 bleek dat het extreem langzaam radioactief vervalt. Bismut vervangt steeds vaker lood in soldeer, kogels en vislood.

Bismut in cijfers
SymboolBi
Atoomnummer83
Atoommassa208,98 u
CategorieHoofdgroepmetaal
Groep15
Periode6
Blokp-blok
Fase bij 20 °Cvast
Smeltpunt271,4 °C
Kookpunt1564 °C
Dichtheid9,78 g/cm³
Elektronenconfiguratie[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Elektronen per schil2, 8, 18, 32, 18, 5
Elektronegativiteit (Pauling)2,02
Oxidatiegetallen+3, +5
Ontdekt1753 door Claude François Geoffroy
Engelse naamBismuth

Eigenschappen van bismut

Bismut is een broos, glanzend metaal met een licht roze tint. Net als water zet het uit bij het stollen, met ruim 3 procent, wat bij metalen zeldzaam is. Het is het sterkst diamagnetische element: het wordt door een magneet afgestoten, zo sterk dat je met krachtige magneten een stukje bismut kunt laten zweven. Bovendien geleidt het warmte slechter dan bijna alle andere metalen. Bismutkristallen die uit de smelt groeien, vormen trapvormige 'hopperkristallen'; een dun oxidelaagje veroorzaakt door lichtinterferentie de regenboogkleuren. Chemisch komt bismut vooral voor met oxidatiegetal +3, zoals in bismutoxide en bismutsubsalicylaat; bismut(V)verbindingen zoals natriumbismutaat zijn sterke oxidatoren. Natuurlijk bismut bestaat uit één isotoop, bismut-209. In 2003 maten Franse onderzoekers dat die isotoop alfaverval vertoont, met een halfwaardetijd van ongeveer 2 × 1019 jaar, ruim een miljard keer de leeftijd van het heelal.

Naam. De herkomst is onzeker; mogelijk komt bismut van het oude Duitse wismut, wat 'witte massa' zou betekenen, verwijzend naar het witte metaal dat mijnwerkers in de vijftiende eeuw vonden.

Atoombouw en plaats in het periodiek systeem

Bismut staat in periode 6 en groep 15 (stikstofgroep) van het periodiek systeem, in het p-blok.

Een neutraal atoom heeft 83 protonen in de kern en 83 elektronen, verdeeld over 6 schillen: 2, 8, 18, 32, 18, 5. Het periodenummer (6) is gelijk aan het aantal schillen.

Omdat het in groep 15 staat, heeft Bismut 5 valentie-elektronen in de buitenste schil; die bepalen hoe het reageert en bindingen vormt (zie chemische bindingen).

Buren in het systeem: links/ervoor: Lood (Pb, 82); rechts/erna: Polonium (Po, 84); erboven in dezelfde groep: Antimoon (Sb); eronder in dezelfde groep: Moscovium (Mc).

Andere elementen in groep 15: Stikstof, Fosfor, Arseen, Antimoon, Moscovium.

Voorkomen

Bismut komt met ongeveer 0,01 milligram per kilogram voor in de aardkorst, ongeveer twee keer zo algemeen als goud. Soms wordt het als gedegen metaal gevonden, maar meestal zit het in de mineralen bismutiniet (Bi2S3) en bismiet (Bi2O3). Het meeste bismut wordt gewonnen als bijproduct van de raffinage van lood, koper, tin en wolfraam. China is verreweg de grootste producent, gevolgd door Vietnam en Mexico. De jaarlijkse wereldproductie ligt rond de 10.000 à 20.000 ton.

Toepassingen

  • Bismutsubsalicylaat (in maagmiddelen als Pepto-Bismol) en bismutzouten worden gebruikt tegen maagklachten en bij de behandeling van de maagbacterie Helicobacter pylori.
  • Bismut vervangt lood in loodvrij soldeer, kogels voor de jacht, vislood en in kranen voor drinkwater.
  • Legeringen met bismut, zoals Woodsmetaal, smelten bij lage temperatuur en worden gebruikt in sprinklerinstallaties en brandbeveiliging.
  • Bismutoxychloride geeft cosmetica zoals oogschaduw en nagellak een parelmoerglans.
  • Bismutverbindingen dienen als geel pigment (bismutvanadaat) en als contrastmiddel bij röntgenonderzoek.

Veelgestelde vragen

Waarom heeft bismut regenboogkleuren?

Zuiver bismut is zilverwit met een roze tint. De regenboogkleuren ontstaan doordat er tijdens het afkoelen een flinterdun laagje bismutoxide op het kristal groeit. Licht weerkaatst aan zowel de boven- als onderkant van dat laagje, en afhankelijk van de dikte versterken of verzwakken bepaalde kleuren elkaar.

Is bismut radioactief?

Technisch gezien wel, maar het merk je nergens aan. Bismut-209 vervalt met een halfwaardetijd van ongeveer 20 miljard miljard jaar, veel langer dan de leeftijd van het heelal. Een kilo bismut geeft daardoor slechts zo'n tien vervallen per uur. In het dagelijks leven geldt bismut als stabiel en veilig.

Verder lezen