Bismut(III)-oxid

Kristallstruktur
_ Bi^3+ 0 _ O^2−
Allgemeines
Name	Bismut(III)-oxid
Andere Namen	Dibismuttrioxid Bismutoxid Wismutoxid
Verhältnisformel	Bi2O3
Kurzbeschreibung	hellgelber, geruchloser Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1304-76-3 EG-Nummer 215-134-7 ECHA-InfoCard 100.013.759 PubChem 14776 ChemSpider 14093 DrugBank DB15929 Wikidata Q252536
Eigenschaften
Molare Masse	465,959 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	8,93 g·cm^−3[1]
Schmelzpunkt	817 °C[1]
Siedepunkt	1890 °C[1]
Löslichkeit	praktisch unlöslich in Wasser[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze
Toxikologische Daten	5000 mg·kg^−1 (LD50, Ratte, oral)[2][1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Bismut(III)-oxid ist eine chemische Verbindung (ein Oxid) aus Bismut und Sauerstoff. Sie ist die wichtigste industriell verwendete Bismutverbindung.

Vorkommen

Natürlich kommt Bismut(III)-oxid in dem Mineral Bismit (Wismutocker) vor, wird jedoch meist als Nebenprodukt bei der Verhüttung von Kupfer-, Zinn- und Bleierzen gewonnen.

Gewinnung und Darstellung

Gewonnen werden kann Bismut(III)-oxid durch Verbrennung von Bismut.

${\displaystyle \mathrm {3\ O_{2}+4\ Bi\longrightarrow 2\ Bi_{2}O_{3}} }$

Analysenreines Bismut(III)-oxid erhält man durch Erhitzen von reinstem Bismut(III)-nitrat-pentahydrat bis auf 700 °C.^[3]

${\displaystyle \mathrm {2\ Bi(NO_{3})_{3}\cdot 5H_{2}O\longrightarrow Bi_{2}O_{3}+3\ N_{2}O_{5}+10\ H_{2}O} }$

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Bismut(III)-oxid kommt in vier verschiedenen Kristallstrukturen (α-δ) vor, wovon bei Raumtemperatur die monokline α-Variante vorliegt.

Bismuttrioxid

Chemische Eigenschaften

Bismut(III)-oxid ist unlöslich in Wasser und den üblichen organischen Lösungsmitteln, aber löslich in nicht zu verdünnten Säuren und in starken konzentrierten Laugen bei Glycerin-Zusatz.^[3] Mit anderen Metalloxiden geht Bismut(III)-oxid leicht feste Lösungen ein, so löst geschmolzenes Bismut(III)-oxid jedes Metalloxid und korrodiert sogar Platin.

Mit Salz- oder Flusssäure reagiert Bismut(III)-oxid zu Bismut(III)-chlorid bzw. Bismut(III)-fluorid.

${\displaystyle \mathrm {Bi_{2}O_{3}+6\ HCl\longrightarrow 2\ BiCl_{3}+3\ H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {Bi_{2}O_{3}+6\ HF\longrightarrow 2\ BiF_{3}+3\ H_{2}O} }$

Verwendung

Bismut(III)-oxid wird verwendet:

• Als Ausgangsstoff zur Herstellung von Bismut (Reduktion von Bismut(III)-oxid mit Kohle)

${\displaystyle {\rm {2\,Bi_{2}O_{3}+3\,C\rightarrow 3\,CO_{2}+4\,Bi}}}$

• Als Chemikalie für Feuerwerke
• In Festoxidbrennstoffzellen
• In Gläsern
• Als Katalysator in der Keramikindustrie^[1]
• Als arzneilicher Wirkstoff zur Eradikation von Helicobacter pylori

Basische Bismutsalze

Bismut(III)-oxid löst sich in Säuren (bspw. Salpetersäure, Schwefelsäure, Perchlorsäure) unter Bildung von Salzen, die sich beim Eindampfen kristallin abscheiden. Beim Lösen in Wasser hydrolysieren sie zu basischen Salzen. Lösungen solcher basischen Bismutsalze^[4] enthalten – sofern das Säureanion, wie etwa ${\displaystyle {\ce {NO3^{-}}}}$, nicht zur Komplexbildung mit Bismut neigt – je nach Salzkonzentration und pH-Wert mononukleare und polynukleare hydratisierte bismuthaltige Teilchen, unter anderem des Typs ${\displaystyle {\ce {Bi^3+}}}$, ${\displaystyle {\ce {Bi(OH)^2+}}}$, ${\displaystyle {\ce {Bi(OH)2^+}}}$, ${\displaystyle {\ce {Bi(OH)3}}}$, ${\displaystyle {\ce {Bi(OH)4^-}}}$, ${\displaystyle {\ce {Bi6O4(OH)4^6+}}}$ und ${\displaystyle {\ce {Bi9O_{n}(OH)_{m}^{5+/6+/7+}}}}$ in unterschiedlichen Mengen.^[5] Mononuklear kommen die Teilchen nur in sehr verdünnten Lösungen vor, sowie in konzentrierteren Lösungen im stark sauren oder stark alkalischen Bereich.^[5] Dazwischen, d. h. im pH-Wertbereich von 0 bis 14, existieren sie in den konzentrierteren Lösungen hauptsächlich polynuklear (mehrkernig), beispielsweise als ${\displaystyle {\ce {Bi6O4(OH)4^6+{·}aq}}}$, früher „Bismutyl-Ion“ ${\displaystyle {\ce {BiO^+}}}$ genannt.^[5]

Siehe auch

• Bismut(III,V)-oxid Bi₄O₇
• Bismut(V)-oxid Bi₂O₅

Literatur

• Römpp Chemie Lexikon (9.), S. 439.

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Bismut(III)-oxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 19. Dezember 2019. (JavaScript erforderlich)
2. Datenblatt Bismuth(III) oxide bei Fisher Scientific, abgerufen am 3. September 2023 (PDF).
3. Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band I, Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 601.
4. auch: Bismutoxidsalze, Bismutsubsalze
5. A.F. Wiberg, E. und N. Wiberg: Holleman/Wiberg. Anorganische Chemie. Band 1: Grundlagen und Hauptgruppenelemente. 103. Ausgabe, De Gruyter, 2016. S. 975 f.