Bismut

Bismut atau timah wurung adalah sebuah unsur kimia dengan lambang Bi dan nomor atom 83. Bismut adalah sebuah logam pascatransisi dan salah satu pniktogen, dengan sifat kimianya menyerupai saudara golongan 15-nya yang lebih ringan, arsen dan antimon. Bismut elemental terjadi secara alami, dan bentuk sulfida dan oksidanya merupakan bijih komersial yang penting. Unsur bebasnya memiliki kepadatan 86% dari timbal. Ia adalah logam rapuh dengan warna putih keperakan saat baru diproduksi. Oksidasi permukaan umumnya memberikan sampel bismut cor berwarna agak kemerahan. Oksidasi lebih lanjut di bawah panas dapat memberikan bismut tampilan warna-warni yang jelas karena interferensi film tipis. Bismut adalah unsur yang paling diamagnetik dan salah satu logam yang paling tidak konduktif secara termal.

Bismut telah lama dianggap sebagai unsur dengan massa atom tertinggi yang intinya tidak meluruh secara spontan. Namun, pada tahun 2003 ditemukan bahwa ia bersifat radioaktif lemah. Satu-satunya isotop primordial bismut, bismut-209, mengalami peluruhan alfa dengan kecepatan sedemikian rupa sehingga waktu paruhnya lebih dari perkiraan usia alam semesta.

Logam bismut sudah dikenal sejak zaman kuno. Sebelum metode analitik modern, kesamaan metalurgi bismut dengan timbal dan timah sering membuatnya tertukar dengan kedua logam tersebut. Etimologi "bismut" tidaklah pasti. Nama tersebut mungkin berasal dari terjemahan Latin Baru pertengahan abad ke-16 dari kata Jerman  atau , yang berarti 'massa putih', yang diterjemahkan sebagai  atau .

Kegunaan utama
Senyawa bismut menyumbang sekitar setengah dari produksi global bismut. Mereka digunakan dalam kosmetik; pigmen; dan beberapa obat-obatan, yang paling terkenal adalah bismut subsalisilat, yang digunakan untuk mengobati diare. Kecenderungan bismut yang tidak biasa untuk mengembang saat mengeras bertanggung jawab atas beberapa kegunaannya, seperti dalam pengecoran jenis pencetakan. Bismut memiliki toksisitas yang sangat rendah untuk logam berat. Karena toksisitas timbal dan biaya pemulihan lingkungannya menjadi lebih jelas selama abad ke-20, paduan bismut yang cocok telah mendapatkan popularitas sebagai pengganti timbal. Saat ini, sekitar sepertiga dari produksi bismut global didedikasikan untuk kebutuhan yang sebelumnya dipenuhi oleh timbal.

Sejarah dan etimologi
Logam bismut telah dikenal sejak zaman kuno dan merupakan salah satu dari 10 logam pertama yang ditemukan. Nama bismut berasal dari sekitar tahun 1665 dan etimologinya tidaklah pasti. Nama ini mungkin berasal dari Bahasa Jerman kuno , ,  (awal abad ke-16), yang mungkin terkait dengan Bahasa Jerman Hulu Kuno  ("putih"). Bahasa Latin Baru  (diciptakan oleh Georgius Agricola, yang melatinkan banyak kata pertambangan dan teknis bahasa Jerman) berasal dari bahasa Jerman , ia sendiri mungkin dari , yang berarti "massa putih".

Pada awalnya, unsur ini sering tertukar dengan timah dan timah karena kemiripannya dengan kedua unsur tersebut. Karena bismut telah dikenal sejak zaman kuno, tidak ada orang yang dianggap sebagai penemunya. Agricola (1546) menyatakan bahwa bismut adalah logam yang berbeda dalam keluarga logam termasuk timah dan timbal. Hal ini didasarkan pada pengamatan logam dan sifat fisiknya.

Penambang di zaman alkimia juga memberi bismut nama , atau "perak yang masih dibuat" dalam artian perak yang masih dalam proses pembentukan di dalam Bumi.

Bismut juga dikenal oleh suku Inka dan digunakan (bersama dengan tembaga dan timah biasa) dalam paduan perunggu khusus untuk pisau.

Dimulai dengan Johann Heinrich Pott pada tahun 1738, Carl Wilhelm Scheele, dan Torbern Olof Bergman, perbedaan timbal dan bismut menjadi jelas, dan pada tahun 1753, Claude François Geoffroy mendemonstrasikan bahwa logam ini berbeda dari timbal dan timah.

Karakteristik

Karakteristik fisik

Bismut adalah logam rapuh dengan rona merah muda keperakan gelap, seringkali dengan noda oksida warna-warni yang menunjukkan banyak warna dari kuning hingga biru. Struktur kristal bismut yang spiral dan berundak adalah hasil dari tingkat pertumbuhan yang lebih tinggi di sekitar tepi luar daripada di tepi dalam. Variasi ketebalan lapisan oksida yang terbentuk pada permukaan kristal menyebabkan panjang gelombang cahaya yang berbeda mengganggu refleksi, sehingga menampilkan berbagai warna. Ketika dibakar dalam oksigen, bismut terbakar dengan nyala biru dan oksidanya membentuk asap kuning. Toksisitasnya jauh lebih rendah daripada tetangganya dalam tabel periodik, seperti timbal dan antimon.

Tidak ada logam lain yang terbukti lebih diamagnetik secara alami daripada bismut. (Superdiamagnetisme adalah fenomena fisik yang berbeda.) Dari logam apa pun, ia memiliki salah satu nilai konduktivitas termal terendah (setelah mangan, dan mungkin neptunium serta plutonium) dan koefisien Hall tertinggi. Ia memiliki resistivitas listrik yang tinggi. Ketika disimpan dalam lapisan yang cukup tipis pada substrat, bismut menjadi semikonduktor, meskipun merupakan logam pascatransisi. Bismut elemental lebih padat dalam fase cair daripada fase padat, karakteristik yang sama dengan germanium, silikon, galium, dan air. Bismut mengembang 3,32% pada pemadatan; oleh karena itu, ia adalah komponen lama dari paduan tata cetak dengan titik lebur rendah, di mana ia mengompensasi kontraksi komponen paduan lainnya untuk membentuk paduan eutektik bismut-timbal yang hampir isostatis.

Meskipun hampir tidak terlihat di alam, bismut dengan kemurnian tinggi dapat membentuk kristal gerbong yang berwarna-warni dan khas. Ia relatif tidak beracun dan memiliki titik lebur yang rendah, tepat di atas 271 °C, sehingga kristal dapat ditumbuhkan menggunakan kompor rumah tangga, meskipun kristal yang dihasilkan cenderung memiliki kualitas yang lebih rendah daripada kristal yang ditumbuhkan di laboratorium.

Pada kondisi ambien, bismut berbagi struktur lapisan yang sama dengan bentuk logam arsen dan antimon, mengkristal dalam kisi rombohedral (lambang Pearson hR6, grup ruang Rm No. 166) dari sistem kristal trigonal. Ketika dikompresi pada suhu kamar, struktur Bi-I ini pertama-tama berubah menjadi Bi-II monoklinik pada 2,55 GPa, kemudian menjadi Bi-III tetragonal pada 2,7 GPa, dan akhirnya menjadi Bi-V kubus berpusat-badan pada 7,7 GPa. Transisi yang sesuai dapat dipantau melalui perubahan konduktivitas listrik; mereka dapat direproduksi dan mendadak dan, oleh karena itu, digunakan untuk kalibrasi peralatan bertekanan tinggi.

Karakteristik kimia
Bismut stabil terhadap udara kering dan lembap pada suhu biasa. Saat menjadi merah panas, ia bereaksi dengan air untuk membuat bismut(III) oksida.

 2 Bi + 3 H2O → Bi2O3 + 3 H2

Ia bereaksi dengan fluorin membentuk bismut(V) fluorida pada suhu 500 °C atau bismut(III) fluorida pada suhu yang lebih rendah (biasanya dari leburan Bi); dengan halogen lain hanya menghasilkan bismut(III) halida. Trihalida ini bersifat korosif dan mudah bereaksi dengan kelembapan, membentuk oksihalida dengan rumus BiOX.

 4 Bi + 6 X2 → 4 BiX3 (X = F, Cl, Br, I)
 4 BiX3 + 2 O2 → 4 BiOX + 4 X2

Bismut larut dalam asam sulfat pekat untuk membuat bismut(III) sulfat dan belerang dioksida.

 6 H2SO4 + 2 Bi → 6 H2O + Bi2(SO4)3 + 3 SO2

Ia bereaksi dengan asam nitrat untuk membuat bismut(III) nitrat (yang terurai menjadi nitrogen dioksida ketika dipanaskan).

 Bi + 6 HNO3 → 3 H2O + 3 NO2 + Bi(NO3)3

Ia juga larut dalam asam klorida, tetapi hanya dengan oksigen.

 4 Bi + 3 O2 + 12 HCl → 4 BiCl3 + 6 H2O

Isotop

Satu-satunya isotop primordial bismut, bismut-209, secara tradisional dianggap sebagai isotop stabil terberat, tetapi telah lama diduga tidak stabil secara teoretis. Hal ini akhirnya ditunjukkan pada tahun 2003, ketika para peneliti di Institut d'Astrophysique Spatiale di Orsay, Prancis, mengukur waktu paruh dari emisi alfa 209Bi menjadi 2,01 tahun (3 Bq/Mg), lebih dari satu miliar kali lebih lama daripada perkiraan usia alam semesta saat ini. Karena waktu paruhnya yang luar biasa panjang, untuk semua aplikasi medis dan industri yang diketahui saat ini, bismut dapat diperlakukan seolah-olah stabil dan nonradioaktif. Radioaktivitasnya menjadi kepentingan akademis karena bismut adalah salah satu dari sedikit unsur yang radioaktivitasnya telah diduga dan diprediksi secara teoretis sebelum akhirnya dideteksi di laboratorium. Bismut memiliki waktu paruh peluruhan alfa terpanjang yang diketahui, meskipun telurium-128 memiliki waktu paruh peluruhan beta ganda lebih dari 2,2 tahun. Waktu paruh bismut yang sangat panjang mengartikan bahwa kurang dari sekitar sepermiliar bismut yang ada saat pembentukan planet Bumi telah meluruh menjadi talium sejak saat itu.

Beberapa isotop bismut dengan waktu paruh pendek terjadi dalam rantai disintegrasi radioaktif aktinium, radium, dan torium, dan lebih banyak lagi telah disintesis secara eksperimental. Bismut-213 juga ditemukan pada rantai peluruhan neptunium-237 dan uranium-233.

Secara komersial, isotop radioaktif bismut-213 dapat diproduksi dengan membombardir radium dengan foton bremsstrahlung dari akselerator partikel linear. Pada tahun 1997, konjugat antibodi dengan bismut-213, yang memiliki waktu paruh 45 menit dan meluruh melalui emisi partikel alfa, digunakan untuk merawat pasien leukemia. Isotop ini juga telah dicoba dalam pengobatan kanker, misalnya dalam program terapi alfa bertarget (TAT).

Senyawa kimia

Bismut membentuk senyawa trivalen dan pentavalen, di mana yang trivalen lebih umum. Banyak dari sifat kimianya mirip dengan arsen dan antimon, meskipun mereka kurang beracun dibandingkan turunan dari kedua unsur yang lebih ringan tersebut.

Oksida dan sulfida
Pada suhu tinggi, uap logam bismut bergabung dengan cepat dengan oksigen, membentuk trioksida kuning, . Saat melebur, pada suhu di atas 710 °C, oksida ini akan menimbulkan korosi pada semua oksida logam, dan bahkan platina. Pada reaksi dengan basa, ia membentuk dua deret oksianion: , yang merupakan polimer dan membentuk rantai linear, dan . Anion dalam  adalah anion oktamerik kubik, , sedangkan anion dalam  adalah tetramerik.

Bismut(V) oksida yang berwarna merah gelap, , tidaklah stabil, membebaskan gas  saat dipanaskan. Senyawa NaBiO3 merupakan oksidator kuat.

Bismut sulfida, , terjadi secara alami dalam bijih bismut. Ia juga diproduksi oleh kombinasi bismut cair dan belerang.

Bismut oksiklorida (BiOCl, lihat gambar di kanan) dan bismut oksinitrat (BiONO3) secara stoikiometri muncul sebagai garam anionik sederhana dari kation bismutil(III) (BiO+) yang biasanya terdapat dalam senyawa bismut berair. Namun, dalam kasus BiOCl, kristal garam terbentuk dalam struktur lempeng bolak-balik atom Bi, O, dan Cl, dengan masing-masing oksigen berkoordinasi dengan empat atom bismut pada bidang yang berdekatan. Senyawa mineral ini digunakan sebagai pigmen dan kosmetik (lihat di bawah).

Bismutina dan bismutida
Tidak seperti pniktogen yang lebih ringan seperti nitrogen, fosforus, dan arsen, tetapi mirip dengan antimon, bismut tidak membentuk hidrida yang stabil. Bismut hidrida, bismutina (), adalah senyawa endotermik yang terurai secara spontan pada suhu kamar. Ia akan menjadi stabil hanya di bawah suhu −60 °C. Bismutida adalah senyawa interlogam antara bismut dan logam lainnya, seperti neodimium.

Pada tahun 2014, para peneliti menemukan bahwa natrium bismutida dapat ada sebagai bentuk materi yang disebut “semilogam Dirac topologis tiga dimensi” (three-dimensional topological Dirac semi-metal, 3DTDS) yang memiliki fermion Dirac 3D dalam jumlah besar. Ia adalah pasangan tiga dimensi alami untuk grafena dengan kecepatan dan mobilitas elektron yang serupa. Grafena dan insulator topologis (seperti yang ada pada 3DTDS) adalah bahan kristal yang menginsulasi listrik di dalam tetapi mengalir di permukaan, memungkinkannya berfungsi sebagai transistor dan perangkat elektronik lainnya. Walaupun natrium bismutida () terlalu tidak stabil untuk digunakan dalam perangkat tanpa kemasan, ia dapat menunjukkan aplikasi potensial dari sistem 3DTDS, yang menawarkan keunggulan efisiensi dan fabrikasi yang berbeda dibandingkan planar grafena dalam aplikasi semikonduktor dan spintronika.

Halida
Halida bismut dalam keadaan oksidasi rendah telah terbukti mengadopsi struktur yang tidak biasa. Apa yang awalnya dianggap sebagai bismut(I) klorida, BiCl, ternyata merupakan senyawa kompleks yang terdiri dari kation Bi serta anion BiCl dan BiCl. Kation Bi memiliki geometri molekul trigonal prismatik terdistorsi dan juga ditemukan dalam , yang dibuat dengan mereduksi campuran hafnium(IV) klorida dan bismut klorida dengan bismut elemental, yang memiliki struktur . Kation bismut poliatomik lainnya juga dikenal, seperti Bi, ditemukan dalam . Bismut juga membentuk bromida bervalensi rendah dengan struktur yang sama dengan BiCl. Ada juga monoiodida sejati, BiI, yang mengandung rantai unit . BiI terurai saat dipanaskan menjadi triiodida, , dan bismut elemental. Monobromida dengan struktur yang sama juga ada.
Dalam keadaan oksidasi +3, bismut membentuk trihalida dengan semua halogen: , , , dan . Semuanya kecuali  dapat dihidrolisis oleh air.

Bismut(III) klorida bereaksi dengan hidrogen klorida dalam larutan eter untuk menghasilkan asam .

Keadaan oksidasi +5 lebih jarang ditemui. Salah satu senyawa tersebut adalah , zat pengoksidasi dan fluorinasi yang kuat. Ia juga merupakan akseptor fluorida yang kuat, bereaksi dengan xenon tetrafluorida untuk membentuk kation :

  +  →

Spesies berair
Dalam larutan berair, ion Bi dilarutkan untuk membentuk ion akua  dalam kondisi asam kuat. Pada pH > 0, terdapat spesies polinuklir, spesies yang paling penting dari yang diyakini sebagai kompleks oktahedral [].

Keterjadian dan produksi

Di dalam kerak Bumi, bismut dua kali lebih melimpah daripada emas. Bijih terpenting dari bismut adalah bismutinit dan bismit. Bismut asli dikenal berasal dari Australia, Bolivia, dan Tiongkok.

Menurut Survei Geologi Amerika Serikat (USGS), 10.200 ton bismut diproduksi di seluruh dunia melalui penambangan dan 17.100 ton melalui pemurnian pada tahun 2016. Sejak saat itu, USGS tidak menyediakan data penambangan untuk bismut, karena dianggap tidak dapat diandalkan. Secara global, bismut sebagian besar diproduksi melalui pemurnian, sebagai produk sampingan dari ekstraksi logam lain seperti timbal, tembaga, timah, molibdenum, dan wolfram, meskipun rasio pemurnian terhadap penambangan bergantung pada negara yang melakukannya.

Bismut bergerak dalam batangan timbal mentah (yang dapat mengandung hingga 10% bismut) melalui beberapa tahap pemurnian, hingga dihilangkan dengan proses Kroll–Betterton yang memisahkan ketidakmurnian sebagai terak, atau proses Betts elektrolitis. Bismut akan berperilaku serupa dengan logam utamanya yang lain, tembaga. Logam bismut mentah dari kedua proses tersebut dengan masih mengandung banyak logam lain, terutama timbal. Dengan mereaksikan campuran logam cair dengan gas klorin, logam lain diubah menjadi kloridanya masing-masing sementara bismut tetap tidak berubah. Pengotor juga dapat dihilangkan dengan berbagai metode lain misalnya dengan fluks dan perlakuan yang menghasilkan logam bismut dengan kemurnian tinggi (lebih dari 99% Bi).

Harga

Harga logam bismut murni relatif stabil selama sebagian besar abad ke-20, kecuali lonjakan pada tahun 1970-an. Bismut selalu diproduksi terutama sebagai produk sampingan dari penyulingan timbal, sehingga harganya biasanya mencerminkan biaya pemulihan dan keseimbangan antara produksi dan permintaan.

Sebelum Perang Dunia II, permintaan bismut cukup kecil dan hanya digunakan untuk farmasi — senyawa bismut digunakan untuk mengobati kondisi seperti gangguan pencernaan, penyakit menular seksual dan luka bakar. Sejumlah kecil logam bismut dikonsumsi dalam paduan yang dapat melebur untuk sistem penyiram api dan kawat sekring. Selama Perang Dunia II, bismut dianggap sebagai bahan strategis, digunakan untuk solder, paduan yang dapat melebur, obat-obatan, dan penelitian atom. Untuk menstabilkan pasar, produsen menetapkan harga $1,25 per pon ($2,75/kg) selama perang dan $2,25 per pon ($4,96/kg) dari tahun 1950 hingga 1964.

Pada awal 1970-an, harga bismut naik dengan cepat akibat meningkatnya permintaan bismut sebagai bahan tambahan metalurgi untuk aluminium, besi dan baja. Hal ini diikuti oleh penurunan karena peningkatan produksi dunia, konsumsi yang stabil, dan resesi tahun 1980 dan 1981–1982. Pada tahun 1984, harga bismut mulai naik karena konsumsi meningkat di seluruh dunia, terutama di Amerika Serikat dan Jepang. Pada awal 1990-an, penelitian dimulai pada evaluasi bismut sebagai pengganti timbal yang tidak beracun dalam glasir keramik, pemberat ikan, peralatan pemrosesan makanan, kuningan bebas permesinan untuk aplikasi saluran air, pelumas gemuk, dan tembakan untuk berburu unggas air. Pertumbuhan di wilayah tersebut tetap lambat selama pertengahan 1990-an, terlepas dari dukungan penggantian timbal oleh pemerintah federal Amerika Serikat, tetapi meningkat sekitar tahun 2005. Hal ini mengakibatkan kenaikan harga yang cepat dan berkelanjutan.

Pendaurulangan
Kebanyakan bismut diproduksi sebagai produk sampingan dari proses ekstraksi logam lainnya termasuk peleburan timbal, dan juga wolfram serta tembaga. Keberlanjutannya bergantung pada peningkatan daur ulang, yang problematis.

Pernah dipercaya bahwa bismut dapat didaur ulang secara praktis dari sambungan solder pada peralatan elektronik. Efisiensi baru-baru ini dalam aplikasi solder dalam elektronik mengartikan bahwa ada lebih sedikit solder yang tersimpan, dan dengan demikian lebih sedikit untuk didaur ulang. Walaupun memulihkan perak dari solder bantalan perak mungkin tetap ekonomis, memulihkan bismut jauh lebih sedikit.

Bismut yang terdispersi digunakan dalam obat perut (bismut subsalisilat), cat (bismut vanadat), kosmetik bercahaya mutiara (bismut oksiklorida), dan peluru yang mengandung bismut. Mendaur ulang bismut dari penggunaan ini tidaklah praktis.

Aplikasi

Bismut memiliki sedikit aplikasi komersial, dan aplikasi yang menggunakannya umumnya membutuhkan jumlah yang kecil relatif terhadap bahan mentah lainnya. Di Amerika Serikat, misalnya, 733 ton bismut dikonsumsi pada tahun 2016, 70% di antaranya digunakan untuk bahan kimia (termasuk obat-obatan, pigmen, dan kosmetik) dan 11% menjadi paduan bismut.

Pada awal 1990-an, para peneliti mulai mengevaluasi bismut sebagai pengganti timbal yang tidak beracun dalam berbagai aplikasi.

Obat
Bismut adalah bahan dalam beberapa obat-obatan, meskipun penggunaan beberapa zat ini telah menurun.
 Bismut subsalisilat digunakan sebagai obat diare; ia merupakan bahan aktif dalam preparat "bismut merah muda" seperti Pepto-Bismol, serta formulasi ulang Kaopectate tahun 2004. Ia juga digunakan untuk mengobati beberapa penyakit pencernaan lainnya seperti shigelosis dan keracunan kadmium. Mekanisme aksi zat ini masih belum terdokumentasi dengan baik, meskipun efek oligodinamis (efek toksik dari ion logam berat dosis kecil pada mikroba) mungkin terlibat setidaknya dalam beberapa kasus. Asam salisilat dari hidrolisis senyawa tersebut bersifat antimikroba untuk E. coli yang bersifat toksogenik, patogen penting pada diare pelancong.
 Kombinasi bismut subsalisilat dan bismut subsitrat digunakan untuk mengobati bakteri penyebab tukak lambung.
 Bibrokatol adalah senyawa organik yang mengandung bismut yang digunakan untuk mengobati infeksi mata.
 Bismut subgalat, bahan aktif dalam Devrom, digunakan sebagai deodoran internal untuk mengobati bau tak sedap akibat perut kembung dan feses.
 Senyawa bismut (termasuk natrium bismut tartrat) dulunya digunakan untuk mengobati sifilis. Arsen yang dikombinasikan dengan bismut atau raksa menjadi andalan pengobatan sifilis dari tahun 1920-an sampai munculnya penisilin pada tahun 1943.
 "Susu bismut" (suspensi berair bismut hidroksida dan bismut subkarbonat) dipasarkan sebagai obat pencernaan pada awal abad ke-20, dan telah digunakan untuk mengobati gangguan pencernaan.
 Bismut subnitrat (Bi5O(OH)9(NO3)4) dan bismut subkarbonat (Bi2O2(CO3)) juga digunakan dalam pengobatan.

Kosmetik dan pigmen
Bismut oksiklorida (BiOCl) terkadang digunakan dalam kosmetik, sebagai pigmen dalam cat untuk perona mata, penyemprot rambut, dan cat kuku. Senyawa ini ditemukan sebagai mineral bismoklit dan dalam bentuk kristal yang mengandung lapisan-lapisan atom (lihat gambar di atas) yang membiaskan cahaya secara kromatis, menghasilkan penampakan warna-warni yang mirip dengan naker mutiara. Ia digunakan sebagai kosmetik di zaman Mesir Kuno dan di banyak tempat sejak saat itu. Putih bismut (juga "putih Spanyol") dapat mengacu pada bismut oksiklorida atau bismut oksinitrat (BiONO3), bila digunakan sebagai pigmen putih. Bismut vanadat digunakan sebagai pigmen cat non-reaktif yang stabil terhadap cahaya (khususnya untuk cat seniman), seringkali sebagai pengganti pigmen kadmium sulfida kuning dan oranye-kuning yang lebih beracun. Variasi yang paling umum dalam cat seniman adalah kuning lemon, yang secara visual tidak dapat dibedakan dari alternatif yang mengandung kadmium.

Logam dan paduan
Bismut digunakan dalam paduan logam dengan logam lain seperti besi. Paduan ini digunakan dalam sistem penyiram otomatis untuk kebakaran. Ia membentuk bagian terbesar (50%) dari logam Rose, sebuah paduan yang dapat melebur, yang juga mengandung 25–28% timbal dan 22–25% timah. Ia juga digunakan untuk membuat perunggu bismut yang digunakan pada Zaman Perunggu, ditemukan pada pisau Inka di Machu Picchu.

Pengganti timbal
Perbedaan massa jenis antara timbal (11,32 g/cm3) dan bismut (9,78 g/cm3) cukup kecil sehingga untuk banyak aplikasi balistik dan pembobotan, bismut dapat menggantikan timbal. Misalnya, ia dapat menggantikan timbal sebagai bahan padat pemberat umpan. Ia telah digunakan sebagai pengganti timbal dalam shot, peluru, dan amunisi senjata antihuru-hara yang tidak terlalu mematikan. Belanda, Denmark, Inggris, Wales, Amerika Serikat, dan banyak negara lain sekarang melarang penggunaan shot timbal untuk berburu burung lahan basah, karena banyak burung rentan terhadap keracunan timbal karena salah menelan timbal (bukan batu kecil dan kersik) untuk membantu pencernaan, atau bahkan melarang penggunaan timbal untuk semua perburuan, seperti di Belanda. Shot paduan bismut-timah adalah salah satu alternatif yang memberikan kinerja balistik serupa dengan timbal.

Bismut, sebagai unsur padat dengan berat atom tinggi, digunakan dalam perisai lateks yang diresapi bismut untuk melindungi dari sinar-X dalam pemeriksaan medis, seperti CT, sebagian besar karena ia dianggap tak beracun.

Pedoman Pembatasan Bahan Berbahaya (Restriction of Hazardous Substances Directive, RoHS) dari Uni Eropa untuk mengurangi timbal telah memperluas penggunaan bismut dalam elektronika sebagai komponen solder dengan titik lebur rendah, sebagai pengganti solder timah-timbal tradisional. Toksisitasnya yang rendah akan sangat penting bagi solder untuk digunakan dalam peralatan pemrosesan makanan dan pipa air tembaga, meskipun dapat juga digunakan dalam aplikasi lain termasuk di industri mobil, di Uni Eropa, misalnya.

Bismut telah dievaluasi sebagai pengganti timbal dalam kuningan bebas permesinan untuk aplikasi perpipaan, meskipun kinerjanya tidak sama dengan baja bertimbal.

Penggunaan logam dan paduan khusus lainnya

Banyak dari paduan bismut memiliki titik lebur yang rendah dan ditemukan dalam aplikasi khusus seperti solder. Banyak dari penyiram otomatis, sekering listrik, dan perangkat keselamatan dalam sistem deteksi dan pemadam kebakaran mengandung paduan eutektik In19,1-Cd5,3-Pb22,6-Sn8,3-Bi44,7 yang melebur pada suhu . Ini adalah suhu yang nyaman karena tidak mungkin dilampaui dalam kondisi kehidupan normal. Paduan dengan titik lebur rendah, seperti paduan Bi-Cd-Pb-Sn yang melebur pada suhu 70 °C, juga digunakan dalam industri otomotif dan penerbangan. Sebelum mendeformasi bagian logam berdinding tipis, ia diisi dengan leburan atau ditutup dengan lapisan tipis paduan untuk mengurangi kemungkinan pecah. Kemudian paduan dihilangkan dengan merendam bagiannya dalam air mendidih.

Bismut digunakan untuk membuat paduan baja bebas permesinan dan aluminium bebas permesinan untuk sifat permesinan yang presisi. Ia memiliki efek yang sama seperti timbal dan meningkatkan pemecahan cip selama permesinan. Penyusutan pada pemadatan timbal dan pemuaian bismut saling mengimbangi dan karena itu timbal dan bismut sering digunakan dalam jumlah yang sama. Demikian pula, paduan yang mengandung bagian bismut dan timbal yang sebanding menunjukkan perubahan yang sangat kecil (di urutan 0,01%) setelah melebur, mengeras, atau menua. Paduan semacam itu digunakan dalam pengecoran berpresisi tinggi, misalnya dalam kedokteran gigi, untuk membuat model dan cetakan. Bismut juga digunakan sebagai agen paduan dalam produksi besi lunak dan sebagai bahan termokopel.

Bismut juga digunakan dalam paduan cor aluminium-silikon untuk menyempurnakan morfologi silikon. Namun, ia menunjukkan efek keracunan pada modifikasi stronsium. Beberapa paduan bismut, seperti Bi35-Pb37-Sn25, dipadukan dengan bahan yang tidak lengket seperti mika, kaca, dan enamel karena mereka mudah membasahinya sehingga memungkinkan untuk membuat sambungan ke bagian lain. Penambahan bismut ke sesium meningkatkan hasil kuantum katoda sesium. Penyinteran bubuk bismut dan mangan pada suhu 300 °C menghasilkan magnet permanen dan bahan magnetostriktif, yang digunakan dalam generator dan penerima ultrasonik yang bekerja dalam rentang 10–100 kHz dan dalam perangkat memori magnetis dan holografis.

Kegunaan lainnya sebagai senyawa

 Bismut termasuk ke dalam BSCCO (bismut stronsium kalsium tembaga oksida) yang merupakan kelompok senyawa superkonduktor serupa yang ditemukan pada tahun 1988 yang menunjukkan suhu transisi superkonduktor tertinggi.
 Bismut telurida adalah semikonduktor dan bahan termoelektrik yang sangat baik. Dioda Bi2Te3 digunakan dalam lemari es bergerak, pendingin CPU, dan sebagai detektor dalam spektrofotometer inframerah.
 Bismut oksida, dalam bentuk delta, adalah elektrolit padat untuk oksigen. Bentuk ini biasanya terurai di bawah ambang suhu tinggi, tetapi dapat diendapkan secara elektroda jauh di bawah suhu itu dalam larutan yang sangat basa.
 Bismut germanat adalah sintilator, banyak digunakan dalam detektor sinar-X dan sinar gama.
 Bismut vanadat adalah pigmen kuning buram yang digunakan oleh beberapa perusahaan cat minyak, akrilik, dan cat air, terutama sebagai pengganti kuning kadmium sulfida yang lebih beracun dalam kisaran kuning kehijauan (lemon) hingga kuning bernada oranye. Performanya hampir identik dengan pigmen kadmium, seperti dalam hal ketahanan terhadap degradasi akibat paparan sinar UV, opasitas, kekuatan pewarnaan, dan kurangnya reaktivitas saat dicampur dengan pigmen lain. Varietas yang paling umum digunakan oleh pembuat cat seniman adalah warna lemon. Selain menjadi pengganti beberapa kuning kadmium, ia juga berfungsi sebagai pengganti visual yang tidak beracun untuk pigmen kromat lama yang dibuat dengan seng, timbal, dan stronsium. Jika pigmen hijau dan barium sulfat (untuk meningkatkan transparansi) ditambahkan, ia juga dapat berfungsi sebagai pengganti barium kromat, yang memiliki warna lebih kehijauan daripada yang lain. Dibandingkan dengan timbal kromat, ia tidak menghitam akibat hidrogen sulfida di udara (proses yang dipercepat oleh paparan sinar UV) dan memiliki warna yang lebih cerah daripada mereka, terutama lemon, yang paling bening, kusam, dan paling cepat menghitam karena persentase timbal sulfat yang lebih tinggi yang diperlukan untuk menghasilkan warna tersebut. Ia juga digunakan, secara terbatas karena biayanya, sebagai pigmen cat kendaraan.
 Katalisator untuk membuat serat akrilik.
 Sebagai elektrokatalis dalam konversi CO2 menjadi CO.
 Bahan dalam gemuk pelumas.
 Dalam mikrostar berderak (telur naga) dalam kembang api, sebagai oksida, subkarbonat atau subnitrat.
Sebagai katalis untuk fluorinasi ester pinakol arilboronat melalui siklus katalitik Bi(III)/Bi(V), yang meniru logam transisi dalam proses fluorinasi elektrofilis.

Toksikologi dan ekotoksikologi

Literatur ilmiah menunjukkan bahwa beberapa senyawa bismut kurang beracun bagi manusia melalui konsumsi dibandingkan dengan logam berat lainnya (timbal, arsen, antimon, dll.), mungkin dikarenakan kelarutan garam bismut yang relatif rendah. Waktu paruh biologisnya untuk retensi seluruh tubuh dilaporkan 5 hari tetapi dapat tetap berada dalam ginjal selama bertahun-tahun pada orang yang diobati dengan senyawa bismut.

Keracunan bismut dapat terjadi dan menurut beberapa laporan telah umum terjadi belakangan ini. Seperti timbal, keracunan bismut dapat menyebabkan pembentukan endapan hitam pada gingiva, yang dikenal sebagai garis bismut. Keracunan bismut dapat diobati dengan dimerkaprol; Namun, bukti manfaatnya tidaklah jelas.

Dampak bismut bagi lingkungan tidak diketahui dengan baik; kemungkinannya untuk terbioakumulasi mungkin lebih kecil daripada beberapa logam berat lainnya, dan ini merupakan bidang penelitian aktif.

Lihat pula
 Eutektik timbal−bismut
 Daftar negara menurut produksi bismut
 Mineral bismut
 Pola di alam

Referensi

Bibliografi

Pranala luar

  Pertumbuhan laboratorium kristal besar Bismut oleh Jan Kihle Crystal Pulling Laboratories, Norwegia
  Bismuth di The Periodic Table of Videos (Universitas Nottingham)
  Bismut memecahkan rekor waktu paruh untuk peluruhan alfa
  Kristal Bismut – Petunjuk & Gambar

 
Unsur kimia
Mineral dalam grup ruang 166
Mineral unsur asli
Pniktogen
Logam miskin
Zat alkimia
Mineral trigonal
Bahan yang mengembang saat dibekukan
Unsur kimia dengan struktur rombohedron