Wismut

Wismut ist ein chemisches Element, also nicht aus irgend etwas zusammengesetzt.
Weshalb ich auf die Frage von interessierten Laien "Was ist Wismut ?" immer die etwas flapsige Antwort "Wismut ist Wismut !" gebe.
Wismut ist ein Metall und es gehört in die fünfte Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente, das sind Stickstoff, Phosphor, Arsen, Antimon und eben Wismut.
Wismut ist nicht nur das letzte und schwerste Element der fünften Hauptgruppe sondern auch das letzte chemische Element im Periodensystem überhaupt, das nicht radioaktiv ist.
Der Einfachheit halber besteht Wismut nur aus einem einzigen Isotop, Wismut 209 mit dem Atomgewicht 208.9804 , Ordungszahl 83.

Wismut und Radioktivität
Wismut ist nicht radioaktiv, leider gibt es immer wieder einige Dummschwätzer, die das Gegenteil behaupten um sich wichtig zu machen.
Ich bin nun des öfteren darauf hingewiesen worden, das Wismut 209 doch ein instabiler Kern sein soll, allerdings mit einer extrem hohen Halbwertszeit.
Dies soll angeblich von russischen Forschern ermittelt worden sein. Ob der Zerfall allerdings auch tatsächlich gemessen wurde oder sich nur rein theoretisch aus quantenmechanischen Berechnungen ergibt kann ich nicht nachvollziehen, da mir keine Literaturstelle bekannt ist.
Aktualisierung : Nun hat es sich doch herausgestellt und ist experimentell bestätigt worden Wismut 209 ist tatsächlich radioaktiv ! Allerdings die Halbwertszeit beträgt ca. 20 Trillionen Jahre. Das ist 20 x 1 Milliarde x 1 Milliarde Jahre.

In der mir zugänglichen Fachliteratur wird Wismut 209 ausnahmslos als stabil und nicht radioaktiv bezeichnet.
Natürlich kann man jede Menge radioaktive Isotope des Wismuts künstlich herstellen auch treten z.B. kurzlebige radioaktive Isotope des Wismuts in den Zerfallsreihen von Uran und Thorium auf.
Gerne taucht dann in populärwissenschaftlichen Publikationen Wismut 214 oder Wismut 210 als "gefährliches radioaktives" Zerfallsprodukt von Radon auf.
Das diese Wismutisotope im Naturwismut nicht auftreten wird aber dabei geflissentlich verschwiegen !
Die WISMUT SDAG die den Uranabbau unter sowjetischer Regie in der ehemaligen DDR betrieb, ist natürlich durch Ihre strahlenden Hinterlassenschaften in Form von radioaktiv verseuchtem Abraum allgemein bekannt.
Nur hat eben die "WISMUT" nichts mit Wismut zu tun. Die "WISMUT" wurde von den damaligen Machthabern nur deshalb so genannt, damit der böse westliche Klassenfeind ja nicht dahinterkommt, daß ja eigentlich Uran abgebaut wird.
Ob sich irgend jemand im Westen durch diesen Etikettenschwindel je hinters Licht hat führen lassen mag hier dahingestellt sein.
Namen und Geschichte
Wismut wurde wahrscheinlich um 1400 - 1450 in Deutschland entdeckt, vermutlich im Schneeberger Bergbaurevier. Es soll in einer Mutung "in den Wiesen" zuerst abgebaut worden sein und daher soll auch der Name "Wiesenmutung"=Wismut herrühren.
Eine andere Erkärung des Namens ergibt sich aus dem altdeutschen "Wismat" d.h. weiße Masse oder Materie.
Bereits Agricola latinisierte den Namen zu bismutum wovon sich auch die englische Bezeichnung bismuth ableitet. Es wird daher in der chemischen Literatur empfohlen auch im Deutschen Bismut statt Wismut zu schreiben. Dies ist von historischen Ableitung des Namens her gesehen natürlich Unfug aber was tut man nicht alles für die Kompatibilität.
Verwendung
Reines Wismutmetall, hat kaum eine technische Anwendung und auch die gezüchtetetn Wismutkristalle haben nur den einzigen Zweck und Nutzen ein hübsches Samlungsstück abzugeben.
Viel verwendet wird Wismut zur Herstellung von Legierungen mit extrem niedrigen Schmelzpunkt, z.B. für Woodsches Metall das bereits bei 70 C° schmilzt. Diese werden z.B. in Schmelzsicherungen, für Sprinkleranlagen und bei der Herstellung von Formteilen aus dünnwandigen Metallrohren verwendet.
Dazu befüllt man das Rohr mit der flüssigen Legierung, läßt diese erstarren und kann dann ohne die Gefahr daß Knicke oder Risse entstehen das Rohr zu haarnadelscharf gewundenen Bauteilen verbiegen. Danach wird die Legierung durch Einlegen des Teils in heißes Wasser zur erneuten Verwendung wieder ausgeschmolzen.
Auch in der Stahlherstellung wird Wismut gelegentlich als Legierungsbestandteil eingesetzt.
Da Wismut einen niedrigen Schmelzpunkt hat, aus nur einem Isotop besteht und kaum Neutronen absorbiert, wurde es auch als Kühlmittel für Kernreaktoren vorgeschlagen. Es soll z.B. in sowjetischen Atomunterseebooten verwendet worden sein.
Das Paar Wismut/Tellur wird in thermoelektrischen Elementen z.B. in Peltier-Elementen für Elektrokühlboxen eingesetzt.
Wismutoxidchlorid wird in größerem Umfang als Perlglanzpigment verwendet.
Wismutverbindungen spielen auch immer noch eine Rolle in der Medizin, wenn auch ihre Bedeutung zurückgegangen ist. In den USA ist es in dem dort allbekannten Magenmittel "Pepto-Bismo" enthalten.
Wismutpräperate bekämpfen spezifisch und hochwirksam den Bazillus "heliobacter pylori" der Magengeschwüre verursacht.
Ist Wismut giftig ?
Tatsächlich sind lösliche Wismutsalze in größeren Mengen wie alle Schwermetallsalze giftig, besonders gefährlich sind einige Wismutorganische Verbindungen.
Wismutmetall selbst ist ebenso wie z.B. Silber oder Gold physiologisch unbedenklich, da es wie z.B. Silber von Salzsäure nicht angegriffen wird. Im Gegensatz z.B. zu Blei, das von der Magensalzsäure oder auch von Fruchtsäuren aus Glasuren oder mit Blei "gestrecktem" Zinngeschirr herausgelöst werden kann.
Lösliche Silber und Goldsalze sind ebenfalls giftig, trotzdem käme niemand auf die Idee keinen Gold oder Silberschmuck zu tragen und oder deshalb kein Silberbesteck mehr zu verwenden.
Kristallbildung
Die fantastischen Formen der Wismutkristalle, die manche an irgenwelche Science Fiction Architektur erinnern, entstehen durch das sehr schnelle Wachstum der Kristalle in der unterkühlten Schmelze.
Solche Formen von extremen Kanten und Eckenwachstum ohne Ausbildung von "normalen" glatten Kristallflächen nennt man auch Skelett- oder Hopperkristalle.
Die tatsächliche Wachstumszeit der Kristalle beträgt nur wenige Minuten. Es ist eben die Kunst des Züchters eine Wismutschmelze in den Zustand zu versetzen der eine solche blitzartige Kristallisation überhaupt erst ermöglicht. Ein Trick dabei ist die Verwendung von extrem reinen Wismutmetall ( sogenanntes "elektronisch reines" Wismut ) das natürlich wesentlich teurer ist als das Rohwismut welches die Metallhütten normalerweise liefern.
Tatsächlich beeinflussen bereits Verunreinigungen von weniger als 1 mg pro kg Wismut die Kristallisation dramatisch. So muß selbst das hochreine Wismut immer wieder von eingeschleppten Verunreinigungen befreit werden die sich auch ganz automatisch bei der Kristallisation in der Restschmelze anreichern.
Ein weiterer günstiger Umstand bei der Kristallisation von Wismut ist die Tatsache, das Wismut eine der wenigen Substanzen ist, die sich beim Erstarren ausdehnen und daher auf wie z.B. auch Eis auf ihrer eigenen Schmelze schwimmen.
Wismutkristalle können daher, praktisch schwerelos, frei schwimmend in der Schmelze wachsen ohne eine Unterlage zu benötigen.
Diese Ausdehnung des Wismutmetalls beim Erstarren nutzte auch Gutenberg als Betriebsgeheimnis um perfekt passende Lettern zu gießen.
Das Geheimnis der Farbenpracht
Die Farben der Wismutkristalle entstehen durch Interferenzerscheinungen an der dünnen Schicht von Wismutoxid mit der sich die noch heißen Kristalle sofort überziehen, sobald sie mit der Luft in Kontakt kommen.
Festes Wismut wird nur wenige Grad unterhalb des Schmelzpunktes oxididiert, bei Raumtemperatur ist es vollkommen beständig.
Auch bei der Erzielung von bunten Anlauffarben ist die besondere Reinheit des Wismutmetalls von herausragender Bedeutung.
Die Farben entstehen durch Interferenz aus normalen weißem Licht es sind nicht die Farben des Metalls (dieses ist silberweiß mit einem leicht rötlichen Stich) oder des Wismutoxids (dieses ist in dickeren Schichten gelb).
Dies geht nun folgendermaßen vor sich. Weißes Licht besteht aus einer Mischung von allen Farben des Spektrums von Rot mit etwa 800 nm (1 Nanometer = 0.000 000 001 m = 0.000 001 mm) Wellenlänge bis zu violett mit einer Wellenlänge um 400 nm. Trifft jetzt eine "rote" Lichtwelle auf die Oberfläche eines Wismukristalles in einem relativ steilen Winkel so wird ein Teil dieser Welle bereits sofort an der Oberfläche der dünnen Oxidschicht reflektiert, diese nennen wir einmal Welle 1, ein Teil dringt in die Oxidschicht ein und wird erst an der Oberfläche des Wismutmetalls selbst reflektiert, welche wir Welle 2 nennen wollen.
Beträgt nun z.B. die Schichtdicke des Wismutoxids an dieser Stelle gerade eine viertel Wellenlänge so ergibt sich für die Welle 2 ( sie muß ja vor und zurück durch die Oxidschicht) ein Gangunterschied von gerade einer halben Wellenlänge zur Welle 1.
Das heißt nun treffen Wellental und Wellenberg aufeinander und die Lichtwelle wird ausgelöscht und man würde eigentlich gar nichts mehr sehen. Dies gilt aber eben nur für das rote Licht die anderen Lichtwellen werden dadurch überhaupt nicht beeinflußt und die verbliebenen Farbanteile ergänzen sich für den Beobachter zur Komplementärfarbe der verschluckten Farbe und dies ist im Falle von Rot eben Blau.
Das heißt aber auch, die Interferenzfarben sind keine reinen Spektralfarben sondern immer Mischfarben und man kann daher auch Farben beobachten die als Spektralfarben nicht vorkommen z.B. Purpur oder Pink.
Dies funktioniert natürlich auch wenn die Schichtdicke 3/4 oder 5/4 Lichtwellenlängen beträgt. Wird die Dicke der Wismutoxidschicht allerdings zu groß kommt auch noch die gelbe Eigenfarbe des Oxids ins Spiel und auch die Lichtbrechung hat noch ein Wörtchen mitzureden.
Da der "Farbkreis" der Interferenzfarben ein bis zweimal durchlaufen wird bis die Bildung der Oxidschicht zum Stillstand kommt kann man bei Wismut eine Dicke der Oxidschicht von 3/4 bis 5/4 Lichtwellenlängen annehmen.
Heißt das nun eine blau reflektierende Stelle, wo also rotes Licht mit 400 nm verschluckt wird, hat eine Schichtdicke von 300 oder 500 nm ?
Nein, Reingefallen ! Da sich die Lichtgeschwindigkeit im Wismutoxid verändert, muß sich bei gleicher Frequenz die Wellenlänge ändern. Dazu teilt man einfach die Wellenlänge des Lichts im Vakuum ( ist praktisch gleich der in Luft ) durch den Brechnungsindex der Substanz, dieser gibt nämlich an um wieviel sich die Lichtgeschwindigkeit in einem optischen Medium sich vermindert.
Für Wismutoxid liegt der Brechungsindex bei etwa 1.9 sodaß sich eine für rotes Licht kritische Schichtdicke von 158 bzw. 263 nm ergibt.
Da die Oxidschicht welche das Farbspiel verursacht so dünn ist und im Gegensatz zu Wismut sehr empfindlich gegenüber Säuren, können die bunten Anlauffarben der Wismutkristalle durch unsachgemäßen Umgang und unzureichende Lagerung mit der Zeit verblassen. Vor allem die "saure" schwefeldioxidhaltige Luft in Gebieten mit hoher Luftverschmutzung ist da als Übeltäter zu nennen. Auch der saure Hautschweiß kann bei als Schmuck getragenen Wismutkristallen zum Verblassen der Farben führen. Man sollte daher den direkten Hautkontakt vermeiden oder die Oxidschicht durch Aufbringen eines klaren Hartlacks schützen.
Wismutkristalle die in Sammlungsvitrinen ( aber bitte nicht zusammen mit "gammelnden" Pyriten oder Markasiten ! ) aufbewahrt werden behalten dagegen ihre Farbenpracht über viele Jahre.
Wenn die Oxidschicht z.B. mit verdünnter Salzsäure abgelöst wird können die Kristalle auch auf galvanischem Wege vergoldet oder rhodiniert werden. Eine Methode zur anodischen Oxidation in einer Beize wie sie z.B. bei der Erzeugung von Anlauffarben bei Titan zur Anwendung kommt ist für Wismut noch nicht bekannt geworden.
Die Anlauffarben des Wismuts haben auch nichts mit den neuen Methoden zur "Mineralverschönerung" durch nachträgliches Aufdampfen einer Schicht von Titannitrid zu tun. Sie entstehen vollkommen natürlich beim Züchtungsvorgang und machen den typischen "Wismutlook" aus, sie sind nicht nachträglich mit "Gewalt" erzeugt worden.


Wismutkristall ca. 30 mm	Wismutei	Wismutei (Detail)

Ich bin nicht der einzige Züchter von Wismutkristallen. Aber bei mir bekommen Sie gute Qualität zu einem vernünftigen Preis.

Wismukristalle sind stark nachgefragt und ich sitze nicht auf einem riesigen Lagerbestand den ich händeringend um jeden Preis loswerden muß. Die Produktion kann nicht beliebig gesteigert werden und auch die Unwägbarkeiten der Preisentwicklung von Rohwismut gestatten keine gigantische Lagerhaltung.
Wenn Sie Wismutkristalle benötigen bestellen Sie bitte rechtzeitig und nicht 3 Tage vor Beginn des Weihnachtsmarktes, dann ist nämlich die Chance groß, das die Kristalle ausverkauft sind.
Auf den großen Messen in München und Saint-Marie-aux-Mines sind in der Regel größere Mengen Kristalle verfügbar es kann aber auch dann nicht garantiert werden, das die Kristalle für alle reichen.

Wismutkristalle werden im Labor grob in zwei Größen sortiert :
1. klein d.h. alles bis 20 g Gewicht
2. groß alles ab 30 g Gewicht ( kann so bis etwa 500 g gehen)
(Und was passiert mit Stücken zwischen 20 g und 30 g ? Die sind zur Zeit alle für einen Großkunden reserviert ! )

Lieferung in Flats/Umkartons der Fa. Ohlerich im "Halbformat" (entspricht einer halben Denver-Box),
255 x 190 mm jeweils sauber in Faltschachteln einsortiert.

Es gibt Flats mit 63, 48 und 36 Stück.

Auch die "Größeren" Kristalle werden in Flats angeboten dann zu 24, 20, 15, 12, 9, und 6 Stück.

Es ist natürlich auch nach wie vor möglich Wismutkristalle per kg zu beziehen bzw. auf einer Messe oder bei mir zu Hause herauszusuchen, es ist aber nicht möglich nur ganz bestimmte Größen oder Gewichte zu bestellen.

Details über Preise usw. erfahren Sie wenn Sie mir Ihren Händlernachweis z.B. per email oder Fax übersenden.


Wismutbarren ca. 10 kg mit einem Teilstück ca. 2.5 kg	Detailaufnahme der kristallinen Struktur

Da Wismut nicht nur zur Züchtung von Kristallen Verwendung findet sondern auch viele technische Anwendungen hat erreichen mich immer wieder Anfragen, ob ich auch Wismutmetall verkaufe.

Wismutmetall und Kristalle können Sie über meinen Online-Shop erwerben
www.crystalgrowing-shop.com

Anwendungsbeispiele sind z.B. die Herstellung niedrigschmelzender Legierungen (Woodsches Metall); Versuche zur magnetischen Levitation; Wismutmalerei; Zusatz beim Zinnguß etc. Wenn Sie weitere Anwendungsbeispiele für Wismut wissen oder es erfolgreich in Ihren eigenen Projekten verwendet haben, können Sie mir dieses gerne Mitteilen.

Chemisches Zeichen	: Bi
Ordnungszahl	: 83
Isotope	: Bi 209 (Nur eines in natürlichem Wismut !)
Atomgewicht	: 208.9804
Atomradius	: 150 pm (Picometer)
Ionenradius	: 103 pm (3+); 76 pm (5+)
Kristallsystem	: trigonal
Schmelzpunkt	: 271.4 °C
Siedepunkt	: 1564 °C
Dichte	: 9.808 g/cm³
Spezifischer elektrischer Widerstand	: 120 (mikro Ohm cm)