vismut

Vismut er et relativt sjeldent grunnstoff og antas å utgjøre om lag 2·10⁻⁵ masseprosent av jordskorpen. Det finnes i små mengder i sølv-, bly-, sink-, kobolt-, nikkel- og tinnmalmer, blant annet i Sachsen, Bolivia, Canada og England. Videre finnes det i tallrike vismutmineraler, hvorav sulfidet Bi₂S₃ (bismuthinitt), oksidet Bi₂O₃ (bismitt) og karbonatet (BiO)₂CO₃ (bismutitt) er de viktigste.

Metallet vismut har flere uvanlige egenskaper. Det utvider seg ved størkning (det samme skjer med vann, gallium, silisium og germanium). Vismut er videre det mest diamagnetiske av alle metaller; det har den største halleffekten (størst økning i elektrisk motstand når det er plassert i et magnetfelt) og den minste termiske ledningsevnen.

Den elektriske ledningsevnen er liten, og vismut er et av de få metallene som har større elektrisk motstand i fast enn i flytende tilstand. Nest etter beryllium har vismut det laveste innfangningstverrsnittet for termiske nøytroner (0,032 barn, 0,009 for beryllium).

Vismutmetall er bestandig i tørr luft, men i fuktig luft dannes et tynt oksidlag på metalloverflaten. Metallet angripes lite av oksygenfritt vann og heller ikke i nevneverdig grad av saltsyre og fortynnet svovelsyre. Det løses derimot lett i salpetersyre.

I sine kjemiske forbindelser har vismut hovedsakelig oksidasjonstall +III og +V, men i noen tilfeller også +I, II, IV og −III. De treverdige forbindelsene er de viktigste, oksidasjonstrinn +V virker sterkt oksiderende, og er langt mindre stabilt enn hos de øvrige gruppe 15-grunnstoffene. Oksidasjonstall V er kjent i for eksempel NaBiO ₃ og BiF₅, mens oksidasjonstall III opptrer i for eksempel BiH₃.

Vismutforbindelser har en sterk tendens til å hydrolysere og danner lett tungt løselige forbindelser av typen BiOX, hvor kationet er BiO⁺ (vismutyl- eller oksovismut(III)-ion) og X⁻ et anion.

Vismut legeres lett med metaller som bly, kvikksølv, kobber, tinn, gull, sølv og platinametallene. Enkelte legeringer har smeltepunkt ned mot 45 °C.

I alt kjenner man 35 isotoper av vismut med massetall fra 183 til 218. Lengst halveringstid utenom 209Bi har α-emitterende isomer, 210mBi, med halveringstid 3,04 · 106 år. Isotoper av vismut inngår som kortlivede mellomprodukter i de forskjellige radioaktive seriene: 212Bi i 4n-serien (thorium-serien), 214Bi og 210gBi (β-emitterende) i 4n+2-serien (uranserien), 214Bi i 4n+3-serien (actinium-serien) og 209Bi i 4n+1-serien (neptunium-serien). Se radioaktivitet.

Vismut fremstilles hovedsakelig som biprodukt ved fremstilling av andre metaller, særlig bly og kobber, men også tinn, wolfram, molybden og uran. Utgangsmaterialet er anrikede oksid- og sulfidkonsentrater.

Fremstillingen skjer ved reduksjon av oksid med karbon, røsting av sulfidet (Bi₂S₃ + 9O₂ = 2Bi₂O₃ +6SO₂) og påfølgende reduksjon av oksidet eller ved direkte reduksjon av sulfidet med jern (Bi₂S₃ + 3Fe = 2Bi + 3FeS). Ytterligere raffinering er nødvendig for å oppnå høyrent metall.

Vismut blir brukt i tallrike lettsmeltelige legeringer, for eksempel Roses metall (50 prosent vismut, 25 prosent bly, 25 prosent tinn, smeltepunkt 95 °C), Woods metall (50 prosent vismut, 25 prosent bly, 12,5 prosent tinn, 10 prosent kadmium, smeltepunkt 60–70 °C) og Lipowitz' legering (50 prosent vismut, 27 prosent bly, 13 prosent tinn, 10 prosent kadmium, smeltepunkt 95 °C). Disse blir brukt som smeltesikringer for brannvarsling og brannslukking (sprinkleranlegg), elektriske sikringer og annet.

Vismutlegeringer blir brukt til spesielle støpeformål der man gjør bruk av egenskapen at vismut utvider seg ved størkning og derfor gjengir fine konturer i former og modeller. Ikke-klebende vismutlegeringer blir brukt som kjerner ved forarbeiding av hule gjenstander, for eksempel i tynnveggede rør for å hindre at disse deformeres under bøyning. Etterpå fjernes legeringer fra det ferdigbøyde røret ved oppvarming til smelting.

Vismut tilsettes også til smibart jern for å undertrykke utskillelse av grafitt og gjøre det lettere å støpe. Videre blir det brukt i termoelementer, til loddeformål, i katalysatorer og annet. Vismutforbindelser med selen og tellur (Bi₂Se₃ og Bi₂Te₃) har meget gode termoelektriske egenskaper og kan ved bruk av peltiereffekten anvendes til lokal kjøling og oppvarming.

Helt siden 1600-tallet er vismutforbindelser blitt brukt i kosmetiske og farmasøytiske preparater. De har adstringerende, diuretiske og antiseptiske egenskaper. Slik bruk er nå sterkt begrenset på grunn av forbindelsenes giftvirkninger.

Vismut antas å ha blitt oppdaget i Tyskland på slutten av 1400-tallet. Det er første gang nevnt av Paracelsus som wiszmut og av Georg Agricola som bisemutum. Navnet er trolig avledet av tysk Wiese, 'eng', og bergmannsuttrykket zu muten, 'å mute' (se muting), fordi man på den tiden mutet metallet på «Wiesen». Ved sammentrekning av Wiesemutung oppstod wiesmut og wismut. Den latiniserte formen er bisemutum, hvorav den franske og engelske betegnelsen bismuth og symbolet Bi er avledet.

Vismut ble lenge forvekslet med metaller som antimon, tinn, bly og sink, og det var først på midten av 1700-tallet at det ble fastslått at vismut var et eget grunnstoff.

• periodesystemet
• grunnstoff
• metaller
• antimon
• arsen