Woodsches Metall

Ein Stück Woodscher Legierung

Das Woodsche Metall, Woodmetall oder auch Wood’sche Legierung (engl. Wood’s metal) ist eine Bismutlegierung im System Bismut-Blei-Cadmium-Zinn.

Zusammensetzung

Woodsches Metall besteht aus[1]

• 50,0 Gew.-% Bi (Bismut)
• 25,0 Gew.-% Pb (Blei)
• 12,5 Gew.-% Cd (Cadmium)
• 12,5 Gew.-% Sn (Zinn)

Ohne Cadmium in der Zusammensetzung, dafür mit 25 % Sn, heißt die Legierung Roses Metall.

Eigenschaften

Sicherheitshinweise
Name	Woodsches Metall Wood’sche Legierung
CAS-Nummer	76093-98-6 8049-22-7 (veraltet)
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [2] Gefahr H- und P-Sätze H: 330​‐​341​‐​350​‐​361fd​‐​372​‐​410 P: 201​‐​260​‐​273​‐​304+340+310​‐​308+313​‐​403+233 [2]
Toxikologische Daten	> 10.000 mg·kg^−1 (LD50, Ratte, oral)[3]

Das Woodsche Metall ist ein geruchloser silbergrauer, in Wasser nahezu unlöslicher Feststoff[3], der sich beim Erstarren ausdehnt (Bismut besitzt diese Eigenschaft), es besitzt damit wie Wasser eine Dichteanomalie.[4] Die Dichte beträgt etwa 9,6 g/cm³.[3] Zum Schmelzpunkt der Legierung gibt es verschiedene verwirrende Angaben. Gemäß einer Quelle schmilzt sowohl eine Legierung mit 50 % Bismut, 27 % Blei, 13 % Zinn und 10 % Cadmium, als auch eine mit 50 % Bismut, 25 % Blei, 12,5 % Zinn und 12,5 % Cadmium bei etwa 69,7 °C - 71,7 °C, wobei letztere etwas näher am Eutektikum liegt. Deutlich niedrigere Schmelzpunkte werden in der Literatur auch genannt, sind aber vermutlich falsch und kommen möglicherweise durch Verunreinigung mit Quecksilber und Bildung von Amalgamen zustande.[5] Eine weitere Quelle gibt den Schmelzpunkt der Legierung mit dem Verhältnis 50/25/12,5/12,5 mit 71,4 °C an.[6]

Verwendung

Woodsches Metall wird wegen seines niedrigen Schmelzpunktes als Schmelzsicherung für Sprinkleranlagen oder elektrische Sicherungen genutzt.[1] In Laboratorien wird es zudem für Heizbäder (sogenannte Metallbäder) verwendet.[7]

Historisches

Am 20. März 1860 erhielt der amerikanische Zahnarzt Barnabas Wood ein Patent auf eine niedrigschmelzende Legierung, die er für Zahnfüllungen verwendete.[8] Auch für das Verbinden von Zinn und Zinnlegierungen, d. h. als niedrigschmelzendes Lot, schlug er es vor.[9] Außerdem wurde es für Abgüsse vorgeschlagen.[10] Noch im Jahr 1860 wurde das Verhalten der Legierung auch von A. Lipowitz untersucht.[11] Bald danach wurde die Legierung, die in ihrer ursprünglichen Zusammensetzung bei ca. 65 bis 71 °C schmolz, nach ihrem Erfinder, Barnabas Wood, Woodsches Metall genannt. A. Lipowitz nannte sie „Wood's leichtflüssiges Metall“ und nannte auch im Text den eigentlichen Erfinder. Dennoch wird das Woodsche Metall auch Lipowitzsches Metall bzw. Legierung genannt, wobei manchmal eine etwas abweichende Zusammensetzung angegeben wird, z. B. 27 % Pb, 13 % Sn, 10 % Cd, Rest Bi.[12]

Einzelnachweise

1. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 827.
2. Datenblatt Woods metal bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 29. Juli 2017 (PDF).
3. Datenblatt Woodsches Metall bei Merck, abgerufen am 19. Januar 2011.
4. Woodsches Metall (Memento vom 3. Dezember 2008 im Internet Archive) in Meyers Lexikon Online.
5. Sidney J. French: Melting Points of Eutectics. In: Industrial & Engineering Chemistry. Band 28, Nr. 1, Januar 1936, S. 111–113, doi:10.1021/ie50313a026. 
6. Hiroaki Kamioka: Ultrasonic Behavior of Wood's Metal upon Melting and Solidification. In: Japanese Journal of Applied Physics. Band 23, 2R, 1. Februar 1984, S. 154, doi:10.1143/JJAP.23.154. 
7. Walter Wittenberger: Chemische Laboratoriumstechnik. 7. Auflage, Springer, Wien/New York 1973, ISBN 3-211-81116-8, S. 155.
8. Finding Aid for the Barnabas Wood Papers MS.3459. Biographical/Historical Note. In: Special Collections Online. The University of Tennessee, Knoxville, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 2. April 2015; abgerufen am 30. März 2015. 
9. Specification of a patent granted to Barnabas Wood, of Davidson County, State of Tennessee, for an improved alloy or metallic composition suitable for a metallic cement in the manufacture of Tin, Pewter, and other metals; also useful for casting and other purposes. In: Journal of the Franklin Institute. Band 70, Nr. 2, August 1860, S. 125–128, doi:10.1016/0016-0032(60)90458-0. 
10. Wood's leichtflüssiges Metall. In: Polytechnisches Journal. 158, 1860, S. 271–272.
11. A. Lipowitz: Ueber Wood's leichtflüssiges Metall. In: Polytechnisches Journal. 158, 1860, S. 376–377.
12. Stephan Hasse: Giesserei-Lexikon. 19. Auflage. Fachverlag Schiele & Schoen, Berlin 2007, ISBN 978-3-7949-0753-3, Lipowitzsches Metall, S. 779, Sp. rechts.