يوجد ثالث أكسيد البزموت (Bi₂O₃) في أربعة أشكال بلورية: , , , و δ. الشكل هو الأكثر استقرارًا في درجة حرارة الغرفة، ويظهر نظامًا بلوريًا أصفر اللون أحادي الميل. عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 729 درجة، فإنها تتحول إلى الشكل δ، الذي يحتوي على بنية فلوريت مكعب ويظهر موصلية ممتازة لأيون الأكسجين.
من منظور التركيب البلوري، تحدد الطبيعة متعددة البلورات لثالث أكسيد البزموت خصائصه الفيزيائية والكهروكيميائية في ظل ظروف درجات الحرارة المختلفة:
-Bi₂O₃ (منخفضة-مرحلة درجة الحرارة المستقرة)
نوع الهيكل: نظام أحادي الميل، الشكل الأكثر استقرارًا في درجة حرارة الغرفة.
الخصائص البدنية: يظهر على شكل مسحوق أو بلورات صفراء باهتة إلى بنية-أصفر، بكثافة نسبية تبلغ حوالي 8.9 ونقطة انصهار تبلغ حوالي 825 درجة.
الموصلية الكهربائية: تتمتع أيونات الأكسجين بموصلية كهربائية منخفضة، ولكنه يستخدم على نطاق واسع كمادة مضافة أساسية في السيراميك الإلكتروني.
-Bi₂O₃ (مرحلة-درجة الحرارة المرتفعة المستقرة)
نوع الهيكل: نظام بلوري رباعي الزوايا، يتشكل عادة حوالي 650 درجة.
المظهر: بلورات صفراء زاهية إلى برتقالية، الكثافة النسبية 8.55، نقطة الانصهار تقريبًا 860 درجة.
الاستقرار: يظل مستقرًا عند التبريد، ولكنه يتحول بسهولة إلى الطور عبر التخزين طويل الأمد-.
-Bi₂O₃ (مرحلة-درجة الحرارة المرتفعة المستقرة)
نوع الهيكل: الجسم-شبكة مكعبة مركزية، مكونة عند 639 درجة تقريبًا.
ظروف الحدوث: تتشكل أثناء عملية التبريد للمرحلة δ؛ نادرة نسبيا ولم تتم دراستها إلا قليلا.
δ-Bi₂O₃ (المرحلة المستقرة لدرجة الحرارة العالية-)
نوع الهيكل: هيكل معدني من الفلوريت المكعب المتمركز على الوجه، مستقر فوق 729 درجة، ويذوب عند 824 درجة.
الخصائص الأساسية: ما يقرب من 1/4 مواقع أيونات الأكسجين في الشبكة البلورية شاغرة، مما يؤدي إلى موصلية عالية للغاية لأيونات الأكسجين (تصل إلى 1 ثانية/سم)، مما يجعلها نقطة بحث فعالة في المواد الإلكتروليتية ذات الحالة الصلبة-.
التطبيقات: مناسبة لأجهزة الطاقة مثل خلايا وقود الأكسيد الصلب (SOFCs) وأجهزة استشعار الأكسجين.
