Bizmut () jest hemijski element sa simbolom Bi i atomskim brojem 83. On je petovalentni, slabi metal, hemijski sličan arsenu i antimonu. Elementarni bizmut može se javiti u prirodi mada su njegove najvažnije komercijalne rude u vidu njegovih sulfida i oksida. Gustoća elementarnog bizmuta iznosi oko 86% gustoće olova. To je krhki metal svijetlo-srebrenog sjaja kada se svježe prelomi, međutim, nakon stajanja na zraku poprimi ružičaste tragove na površini zbog oksidacije. Bizmut je najčešći dijamagnetični element u prirodi, a ima i najnižu vrijednost toplotne provodljivosti među svim metalima.
Metal bizmut je poznat čovjeku od antičkih vremena, ali se sve do 18. stoljeća često zamjenjivao s olovom i kalajem, s kojima dijeli neke fizičke osobine. Etimologija njegovog imena nije potpuno sigurna, ali se smatra da potječe od arapske riječi bi ismid, što znači da ima osobine slične antimonu ili da potječe od njemačke riječi weisse Masse ili Wismuth ("bijela masa"), što je sredinom 16. stoljeća prevelo na novolatinski bisemutum. Dugo se smatralo da je bizmut hemijski element sa najvišom atomskim masom koji je stabilan. Međutim, 2003. godine naučnici su otkrili da je neznatno radioaktivan: njegov jedini primordijalni izotop bizmut-209 se raspada alfa-raspadom sa vremenom poluraspada milijardu puta dužim od procijenjene starosti svemira.
Na spojeve bizmuta otpada oko polovine ukupne proizvodnje ovog metala. Oni se koriste u kozmetici, kao pigmenti i u nekim farmaceutskim proizvodima, među kojima je lijek Pepto-Bismol, korišten protiv dijareje. Neobične osobine bizmuta da se širi pri smrzavanju korištene su za neke aplikacije, kao što je izlijevanje tipografskih slova i znakova. Bizmut ima neobično slabu otrovnost među teškim metalima. Pošto je otrovnost olova došla do izražaja posljednjih godina, počele su se značajnije koristiti legure bizmuta (oko trećine svjetske proizvodnje) kao zamjena za olovo.
Historija thumb|100px|lijevo|Alhemijski simbol kojeg je koristio Torbern Bergman 1775. Naziv bizmut potječe otprilike iz 1660tih godina, ali je nepoznate i nejasne etimologije. Smatra se da je on jedan od prvih 10 metala koje je čovjek otkrio i koristio. Ime bizmut pojavljuje se 1660tih iz zastarijelih riječi , , (početak 16. vijeka), a možda je povezan i sa staronjemačkom riječi hwiz ("bijelo"). Novolatinski (po Agricoli, koji je latinizirao mnoge njemačke riječi iz oblasti rudarstva i tehnike općenito) je izveden iz , a možda potječe od izraza , "bijela masa." U davna vremena ovaj element se često pogrešno identificirao kao kalaj i olovo, jer su njihove osobine dosta slične. Bizmut je poznat od antičkih vremena, te se ni jedan naučnik ne smatra njegovim otkrivačem. Agricola u djelu De Natura Fossilium (oko 1546) navodi da je bizmut zaseban metal iz porodice metala koja uključuje kalaj i olovo. Ovaj zaključak zasnovao je na zapažanjima o metalima i njihovim fizičkim osobinama. Rudari iz doba alhemije dali su bizmutu nazive , odnosno "nastajuće srebro", u smislu da je to zapravo srebro u procesu nastanka u Zemlji.
Počev sa Johannom Heinrichom Pottom 1738. godine, Scheeleom i Torbern Olofom Bergmanom, razlika između olova i bizmuta je bila sve jasnija i očitija, a Claude François Geoffroy je 1753. demonstrirao da je ovaj metal različit od olova i kalaja. Bizmut je bio poznat i starim Inkama a korisili su ga (obično zajedno s bakrom i kalajem) u posebnoj broznanoj leguri za noževe.
Osobine thumb|lijevo|Kristali bizmuta, pokazuju mnoge nijanse dugnih boja zbog oksida na površini thumb|lijevo|Umjetno narasli kristal bizmuta sa svojom stepeničastom kristalnom strukturom, kraj kocke metalnog bizmuta zapremine 1 cm3
Fizičke Čist bizmut je krhki metal, svijetle, srebreno-ružičaste nijanse u svom prirodnom obliku, dok ga njegov oksid pasivizira dajući metalu mnoge žive boje od žute do plave. Spiralni kristali bizmuta stepeničaste strukture rezultat su velike brzine rasta oko vanjskih ivica u odnosu na unutrašnje. Varijacije debljine oksidnog sloja koji se stvara na površini kristala uzrok je različitih talasnih dužina svjetlosti koji se odbijaju o površinu, te se stoga prikazuju gotovo sve dugine boje. Kada se zapali u prisustvu kisika, bizmut gori plavim plamenom, a njegov oksid daje žuti plamen. Njegova otrovnost za živa bića je znatno manja od njegovih susjeda iz periodnog sistema kao što su olovo, antimon i polonij.
Za nijedan drugi metal nije dokazano da je prirodno više dijamagnetičan od bizmuta.Krüger, str. 171. (Superdijamagnetizam je drugačiji fizički fenomen.) Među svim drugim metalima, on ima jednu od najnižih vrijednosti toplotne provodljivosti (samo mangan i, možda, neptunij i plutonij imaju niže) te najviši Hallov koeficijent. Bizmut također ima i vrlo visoku vrijednost električnog otpora. Ako se na supstrat nanese dovoljno tanki slojevi bizmuta, on postaje poluprovodnik, za razliku od ostalih slabih metala.
Elementarni bizmut ima veću gustoću u tečnom nego u čvrstom stanju, osobina koju dijeli sa antimonom, germanijem, silicijem i galijem.Wiberg, str. 768. Pri očvršćavanju, tečni bizmut se širi za oko 3,32%; pa je već dugo u upotrebi kao komponenta tipografskih legura koje se lahko tope, gdje kompenzira skupljanje drugih legirnih komponenti, pa se dobijaju gotovo izostatske bizmutsko-olovne eutektske legure. Iako ga u prirodi gotovo da nema samorodnog, vrlo čisti oblik bizmuta može graditi određene lijepo obojene kristale neobičnog oblika. On je relativno neotrovan i ima vrlo nisku tačku topljenja od oko 271,3 °C, te njegovi kristali mogu rasti čak i u pećnici u domaćinstvu, mada tako nastali kristali su uglavnom slabog kvaliteta u odnosu na kristale dobijene u laboratoriji.
Na sobnoj temperaturi i normalnom pritisku, bizmut ima sličnu strukturu slojeva kao metalni oblici arsena i antimona,Wiberg, str. 767. kristalizirajući se u rombohedralnom (trigonalnom) kristalnom sistemuKrüger, str. 172. (Pearsonov simbol hR6, prostorna grupa R3m br. 166), koja se često svrstava u trigonalne ili heksagonalne kristalne sisteme. Kada se pri sobnoj temperaturi kompresuje, ova Bi-I struktura se prvo pretvori u monoklinsku Bi-II pri pritisku od 2,55 GPa, kasnije u tetragonalnu Bi-III na 2,7 GPa, te naposljetku u kubičnu prostorno centriranu Bi-IV pri pritisku od 7,7 GPa. Odgovarajući prijelazi mogu se nadgledati preko promjena u električnoj provodljivosti; pošto se one isprekidane i reproducibilne, te se također mogu iskoristiti za fino podešavanje visokotlačne opreme.
Hemijske Bizmut je stabilan u prisustvu zraka i vlage iz zraka pri normalnim temperaturama. Međutim, kada se usije, reagira s vodom dajući bizmut(III)-oksid. 2 Bi + 3 H2O → Bi2O3 + 3 H2
On reagira sa fluorom dajući bizmut(V)-fluorid pri 500 °C ili bizmut(III)-fluorid pri nižim temperaturama (obično iz istopljenog Bi); dok sa drugim halogenim daje samo bizmut(III)-halide.Wiberg, str. 769–770.Greenwood, str. 559–561.Krüger, str. 185 Trihalidi su korozivni i lahko regiraju sa vlagom dajući oksihalide formule BiOX.Suzuki, str. 9. 2 Bi + 3 X2 → 2 BiX3 (X = F, Cl, Br, I)
Bizmut se rastvara u koncentriranoj sumpornoj kiselini dajući bizmut(III)-sulfat i sumpor-dioksid.Suzuki, str. 8. 6 H2SO4 + 2 Bi → 6 H2O + Bi2(SO4)3 + 3 SO2
On reagira sa dušičnom kiselinom dajući bizmut(III)-nitrat: Bi + 6 HNO3 → 3 H2O + 3 NO2 + Bi(NO3)3
Također rastvara se u hlorovodičnoj kiselini, ali samo u prisustvu kisika: 4 Bi + 3 O2 + 12 HCl → 4 BiCl3 + 6 H2O
Koristi se i kao reagens pri transmetalaciji u sintezi kompleksa zemnoalkalnih metala: 3 Ba + 2 BiPh3 → 3 BaPh2 + 2 Bi
Izotopi Jedini primordijalni izotop bizmuta, bizmut-209 se dugo vremena smatrao za najteži stabilni izotop od svih elemenata, međutim također se i sumnjalo da iz teoretskih razloga taj izotop može biti i nestabilan. Ova pretpostavka je konačno dokazana 2003. godine kada su istraživači na Institutu d'Astrophysique Spatiale u francuskom gradu Orsay, mjerili alfa-zračenje te otkrili da je vrijeme poluraspada izotopa bizmuta-209 oko 1,9 • 1019 godina, što je preko milijardu puta duže od trenutno procijenjene starosti svemira.
Zahvaljujući svom izuzetno dugom vremenu poluraspada u svim dosad korištenim medicinskim i industrijskim aplikacijama, bizmut se može smatrati kao stabilan i neradioaktivan element. Njegova radioaktivnost je predmet naučnog zanimanja i interesa jer je on jedan od malobrojnih elemenata čija se radioaktivnost teoretski pretpostavljala i predviđala prije nego što je zaista otkrivena u laboratoriji. Bizmut ima i najduže poznato vrijeme poluraspada alfa-raspadom, mada izotop telura-128 ima vrijeme poluraspada od preko 2,2 • 1024 godina, ali dvostrukim beta-raspadom.
Postoji nekoliko izotopa bizmuta sa kratkim vremenima poluraspada a javljaju se u radioaktivnom lancu raspadanja aktinija, radija i torija, a mnogi od njegovih izotopa je vještački sintetizirano. Izotop bizmut-213 se također nalazi i u lancu raspada uranija-233.
U komercijalne svrhe, radioaktivni izotop bizmut-213 se može dobiti bombardiranjem radija sa kočionim zračenjem fotona iz linearnog ubrzivača čestica. Godine 1997. antitijelo konjugirano s bizmutom-213, koje ima vrijeme poluraspada od 45 minuta a raspada se emisijom alfa-čestice, koristilo se za liječenje pacijenata sa leukemijom. Ovaj izotop se također pokušao primijeniti u liječenju raka, naprimjer, u programu ciljane alfa terapije (CAT).
Rasprostranjenost
thumb|lijevo|upright|Mineral bizmit. U Zemljinoj kori, količina bizmuta je iznosi otprilike dva puta više od zlata. Najvažnije rude bizmuta su bizmutinit (bizmutin, Bi2S3) i bizmit (Bi2O3). Prirodni, elementarni bizmut pronađen je u Australiji, Boliviji i Kini.Krüger, str. 172–173.
Prema podacima Američkog geološkog zavoda (USGS), svjetska rudnička proizvodnja bizmuta u 2010. bila je 8.900 tona, a među najvećim proizvođačima su Kina (6.500 tona), Peru (1.100 t) i Meksiko (850 t). Proizvodnja rafiniranog bizmuta iznosila je 16.000 tona, od čega je Kina proizvodila 13.000 t, Meksiko 850 t i Belgija 800 tona. Razlika između iskopanog i rafiniranog metala oslikava status bizmuta kao nusproizvoda izdvajanja iz ruda drugih metala poput olova, bakra, kalaja, molibdena i volframa.Krüger, str. 173.
Bizmut u sirovim olovnim šipkama (koje mogu sadržavati i do 10% bizmuta) prolazi kroz nekoliko faza rafiniranja, sve dok je potpuno izdvojen u Kroll-Bettertonovom procesu kojim se odvajaju nečistoće u vidu troske ili elektrolitski u Bettsovom procesu. Bizmut se slično ponaša i sa drugim glavnim metalom, bakrom. Sirovi metalni bizmut iz oba procesa još uvijek sadrži značajne količine drugih metala, pretežno olova. Reakcijom tako istopljene mješavine sa gasovitim hlorom ostali metali prelaze u svoje hloride dok bizmut ostaje nepromijenjen. Nečistoće se također mogu ukloniti i mnogim drugim metodama naprimjer sa fluksom i tretmanima dobivši metalni bizmut velike čistoće (preko 99% Bi). Svjetska proizvodnja bizmuta iz rafinerijskih postrojenja je znatno obuhvatnija i pouzdanija statistika u odnosu na rudničku proizvodnju.
Cijena thumb|lijevo|200px|Svjetska rudnička proizvodnja i godišnje prosječne cijene bizmuta (Njujorška berza, neusklađeno za inflaciju).