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Arsen, Antimon, Bismut

Steckbrief

Arsen, Antimon und Bismut treten wie Phosphor in mehreren Modifikationen auf. In ihrer beständigsten Form kristallisieren die Elemente jeweils in einem hexagonal-rhomboedrischen Gitter (graues bzw. metallisches Arsen, Antimon oder Bismut). Die Strukturen bestehen aus Doppelschichten, die aus gewellten Sechsringen gebildet werden.

Abb.1
Bismut

Die Kristalle sind stahlgrau (Arsen), silberweiß (Antimon) oder rötlich-silberweiß (Bismut), metallisch glänzend und leiten den elektrischen Strom. Bemerkenswert ist die Sprödheit der Elemente (Sprödmetalle) – sie lassen sich durch Verreiben leicht pulverisieren.

Die thermodynamisch instabile gelbe Form des Arsens enthält analog dem weißen Phosphor tetraedrische As4-Moleküle.

Durch Aufdampfen von Arsen oder Antimon auf gekühlte Flächen lassen sich die dem roten Phosphor entsprechenden, schwarz glänzenden Phasen der Elemente erhalten (schwarzes Arsen bzw. Antimon). Die Modifikationen sind amorph, leiten den elektrischen Strom nicht und wandeln sich leicht in die stabilen, grauen Formen um.

Hochdruckmodifikationen sind von Antimon und Bismut bekannt.

In der Gasphase bilden die Elemente E4- und E2-Einheiten. Antimon und Bismut schmelzen ähnlich wie Eis unter Volumenverminderung.

Geschichte

Der Name Arsen des schon im Altertum z.B. in Form des in der Heilkunde verwendeten gelben Pigments As2S3 bekannten Elements leitet sich von der persischen Bezeichnung az-zarnikh (zar = Gold) bzw. vom griechischen Namen arsenikon für das Mineral As2S3 ab. Die Isolierung elementaren Arsens (um 1250) wird A. Magnus zugeschrieben.

Name und Symbol des ebenfalls schon aus der Antike bekannten Elements Antimon sind auf die lateinischen Bezeichnungen Antimonium und Stibonium für das Mineral Sb2S3 zurückzuführen. Die Isolierung von elementarem Antimon soll erstmal 1492 durch den Benediktinermönch B. Valentinus erfolgt sein.

Der frühere Name Wismut (bis 1979) taucht bereits 1472 auf und bezieht sich möglicherweise auf den ersten Ort der Mutung (Ausbeutung) "in den Wiesen" bei Schneeberg (Erzgebirge). G. Agricola beschreibt im Mittelalter die Elementgewinnung und lateinisiert den Namen zu bismutum, wovon sich die heute gebräuchliche Bezeichnung Bismut und das Elementsymbol ableiten.

Reaktionsverhalten

Beim Erhitzen an der Luft verbrennt Arsen mit bläulicher Flamme und unter Verbreitung eines knoblauchartigen Geruchs zu einem weißen Rauch von Arsentrioxid, As2O3. In gleicher Weise reagieren Antimon und Bismut zu weißem Antimon(III)- bzw. gelbem Bismut(III)-oxid, Sb2O3 bzw. Bi2O3.

4E+ 3O2 2E2O3 E = As, Sb, Bi

Mit Halogenen reagieren Arsen, Antimon und Bismut direkt, z.T. ohne Erwärmen und unter Feuererscheinung, zu den entsprechenden Halogeniden, z.B. AsF5, AsCl3, SbCl5 oder BiCl3.

Durch Zusammenschmelzen der Elemente mit Schwefel werden verschiedene Sulfide, wie As2S3, As4S4, Sb2S3, Sb2S5 oder Bi2S3, erhalten.

Entsprechend ihrer Stellung in der elektrochemischen Spannungsreihe sind die Elemente in Wasser und nichtoxidierenden Säuren (Salzsäure, verdünnte Schwefelsäure) nicht löslich. Durch stark oxidierende Säuren (konzentrierte Salpetersäure, Königswasser) lösen sich Arsen und Antimon zu Arsen- bzw. Antimonsäure; mit weniger stark oxidierenden Säuren (verdünnte Salpetersäure, konzentrierte Schwefelsäure) entstehen arsenige bzw. antimonige Säure. Bismut löst sich in oxidierenden Säuren unter Bildung von Bismut(III)-Salzen.

In Alkalilaugen und Alkalihydroxid-Schmelzen reagiert Arsen zu Arseniten, AsO33.

Mit vielen Metallen bilden Arsen, Antimon und Bismut Legierungen.

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