Bismuta trioksīds (Bi₂O3) pastāv četrās kristālu formās: , , , un δ. Forma ir visstabilākā istabas temperatūrā, un tai ir dzeltena monoklīniska kristālu sistēma. Kad temperatūra paaugstinās līdz 729 grādiem, tā pārvēršas δ formā, kurai ir kubiskā fluorīta struktūra un kurai ir lieliska skābekļa jonu vadītspēja.
No kristāla struktūras viedokļa bismuta trioksīda polikristāliskā daba nosaka tā fizikālās un elektroķīmiskās īpašības dažādos temperatūras apstākļos:
-Bi₂O₃ (zemas-temperatūras stabila fāze)
Struktūras veids: Monoklīniskā sistēma, stabilākā forma istabas temperatūrā.
Fizikālās īpašības: izskatās kā gaiši dzeltens līdz brūngani{0}}dzeltens pulveris vai kristāli ar relatīvo blīvumu aptuveni 8,9 un kušanas temperatūru aptuveni 825 grādi.
Elektriskā vadītspēja: Skābekļa joniem ir zema elektrovadītspēja, taču to plaši izmanto kā pamata piedevu elektroniskajā keramikā.
-Bi₂O₃ (augstas-temperatūras metastabilā fāze)
Struktūras veids: tetragonāla kristālu sistēma, kas parasti veido aptuveni 650 grādus.
Izskats: spilgti dzelteni līdz oranži kristāli, relatīvais blīvums 8,55, kušanas temperatūra aptuveni 860 grādi.
Stabilitāte: saglabājas metastabils pēc atdzesēšanas, bet viegli pārvēršas fāzē ilgstošas{0}}uzglabāšanas laikā.
-Bi₂O₃ (augstas-temperatūras metastabilā fāze)
Struktūras tips: ķermenis{0}}centrēts kubiskais režģis, kas izveidots aptuveni 639 grādos.
Rašanās apstākļi: Veidojas δ fāzes dzesēšanas procesā; salīdzinoši reti un maz pētīta.
δ-Bi₂O₃ (augstas-temperatūras stabila fāze)
Struktūras tips: uz sejas-centrēta kubiskā fluorīta minerālu struktūra, stabila virs 729 grādiem, kušanas temperatūra 824 grādos.
Galvenie raksturlielumi: aptuveni 1/4 skābekļa jonu vietu kristāla režģī ir brīvas, kā rezultātā skābekļa jonu vadītspēja ir ārkārtīgi augsta (līdz 1 S/cm), padarot to par izpētes punktu cietvielu elektrolītu materiālos.
Pielietojums: piemērots enerģijas ierīcēm, piemēram, cietā oksīda kurināmā elementiem (SOFC) un skābekļa sensoriem.
