So ein Regenbogen-Metallstück haben viele von Ihnen sicher schon gesehen. Es ist aus Bismut. Oder doch aus Wismut? Faktisch sind beide Namen richtig. Der Name "Bismut" steht für das 83. chemische Element mit dem Symbol Bi. Als Erzmineral wird das Metall jedoch "Wismut" genannt. Das Stück auf dem Foto wurde im Labor vergossen und die schönen Anlauffarben sind Folge der Oxidation. Die wichtigste Eigenschaft von Bismut ist seine niedrige Schmelztemperatur.
Bismut kommt gediegen und auch in Mineralien als Bismutglanz Bi2S3 und Bismutocker Bi2O3 vor. Es ist ein schwach rötlicher, sprödes, relativ edles, leicht schmelzendes Ts 271 °C Schwermetall (Dichte 9,8 g/cm³). Sein metallischer Charakter ist nicht sehr ausgeprägt und seine elektrische Leitfähigkeit ist gering. Eine wichtige Eigenschaft von Bismut ist seine niedrige Schmelztemperatur.
Bismut wird als Hauptbestandteil niedrigschmelzender Legierungen eingesetzt, 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. Diese Legierungen werden für Schmelzsicherungen (selbsttätige Feuerlöscheinrichtungen, Alarmanlagen, Sprinkleranlagen u.a.) verwendet. Andere Bismutlegierungen werden als Lötmetall eingesetzt oder sie dienen als Katalysatoren bei der Herstellung von Acrylfasern, Kunststoffen und Farben.
Da Bismut sich bei der Erstarrung nur geringfügig ausdehnt, eignet es sich besonders zur Herstellung von Gussteilen mit feinen Details.
Die Legierung „Bismanol“ aus Eisen, Bismut und Mangan ist ein starker Permanentmagnet.
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 schlecht 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 für bleihaltige Lote verwendet. Nachteilig ist, dass für Bismut-Zinn eigene Lötgeräte erforderlich sind.
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.
Einem internationalen Physiker-Team ist es 2009 gelungen, einen völlig neuartigen Schmelzprozess am Beispiel von Bismut zu beschreiben. In dieser Studie wurde gezeigt, dass es möglich ist, Bismut innerhalb von 190 Femtosekunden zu schmelzen. (Quelle: scinexx.de, April 2009)
Eine Femtosekunde ist der billiardste Teil einer Sekunde (0,000000000000001 s). Diese Zahl ist unvorstellbar klein, beschreibt aber die Zeit, in der Bismut beim nichtthermischen Schmelzen vom festen Zustand in den flüssigen übergeht.
Zum Vergleich: ein Eiswürfel in einem kühlen Getränk benötigt etwa 20 Minuten, bis sich seine Kristallstruktur langsam aufgelöst hat, und er vollständig verschwunden ist. Bei diesem normalen thermischen Schmelzen kommt es aufgrund der zugeführten Wärme zu einem stärkeren Schwingen der Atome.
Beim elektronisch beschleunigten Schmelzen dagegen, das durch einen ultraintensiven und nur 50 Femtosekunden kurzen Laserpuls ausgelöst wird, werden die Atome so stark beschleunigt, dass dem Kristall schlagartig jegliche Voraussetzungen für einen Zusammenhalt entzogen wird. Dann kommt es zu diesem äußerst schnellen und beschleunigten Schmelzvorgang, die Kristallstruktur löst sich auf. <<
