Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente

In dieser Folge tauchen wir tief in die Welt des Rhodiums ein, jenes seltenen und teuersten aller Edelmetalle. Wir folgen seiner Spur von der Entdeckung durch William Hyde Wollaston im Jahr 1803 bis zu seiner stillen Schlüsselrolle in modernen Fahrzeugkatalysatoren, wo es täglich dazu beiträgt, unsere Luft sauberer zu halten. Wir betrachten die geologische Konzentration im südafrikanischen Bushveld-Komplex, die schwierige Gewinnung, den dramatischen Preisverlauf bis zum Höchststand von rund neunundzwanzigtausend Dollar pro Feinunze im Jahr 2021, die Bedeutung des Recyclings und die vielfältigen Anwendungen in homogener Katalyse, Glasindustrie, Thermometrie und Schmuckveredelung. Eine ruhige Reise durch ein Element, das uns lehrt, mit Seltenem achtsam umzugehen.
Quellen
Cotton, S. A. (1997). Chemistry of precious metals. Blackie Academic & Professional.
Greenwood, N. N., & Earnshaw, A. (2012). Chemie der Elemente (2. Aufl.). Wiley-VCH.
Knowles, W. S. (2002). Asymmetric hydrogenations (Nobel Lecture). Angewandte Chemie International Edition, 41(12), 1998–2007. https://doi.org/10.1002/1521-3773(20020617)41:12<1998::AID-ANIE1998>3.0.CO;2-8
Loferski, P. J. (2023). Platinum-group metals statistics and information. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries. https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/platinum-group-metals-statistics-and-information
Mudd, G. M. (2012). Key trends in the resource sustainability of platinum group elements. Ore Geology Reviews, 46, 106–117. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2012.02.005
Rao, C. R. M., & Reddi, G. S. (2000). Platinum group metals (PGM): Occurrence, use and recent trends in their determination. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 19(9), 565–586.
Weitere Schlafreise Reihen:[Schlafreise durch das Periodensystem der Elemente](https://open.spotify.com/show/03THZe9B4c7Vj9wKhrguAG?si=5_5zyZ2bSoeyuiWGW1s9RQ)[Schlafreise durch die Natur](https://open.spotify.com/show/2p1D2FnFb4SAWh4V0otDBj?si=HOl5kSO1Td6FFBvb8lesCQ)[Schlafreise durch vergessene Welten](https://open.spotify.com/show/1cIURslV7tA4ogc6R7lkOQ?si=wzvBNxcaRR6JgiQ6GCe0Gw)[Schlafreise durch das Universum](https://open.spotify.com/show/1NWso6EVJt3G3ILJmQOzDt?si=bQorgLr3RIaGX7XYcC6V8g)Englische Reihen:[Sleep Journey through Lost Worlds](https://open.spotify.com/show/6y7nbw6KHTs06A7engHj4C?si=TzmkcOH5T6urrVYt7qj-iA)Weitere Wissensreise Reihen:[Wissensreise durch die Psychologie](https://open.spotify.com/show/47d45rBzQO7QalFfhy2Olq?si=voFQhLH8RQWFOoIG7wrYig)[Wissensreise durch die Länder der Erde](https://open.spotify.com/show/5cD50trcQMfWpw19dJuGMm?si=M2xmbeJNTy2d5nwCPBIEYQ)[Wissensreise durch die Urzeit](https://open.spotify.com/show/70D3GCMGUldf8cHwH7i7Bc?si=Py-2XwOmQK-reejMMjIPLQ)[Wissensreise durch die Geschichte](https://open.spotify.com/show/22pLqMMAUbfx0gSBzKCZmP?si=BmYITgCdRt2VAothFlJdFQ)Hinweis: Die Vertonung ist KI-unterstützt. Das Skript an sich wurde von uns ohne KI erstellt. Die neuen Folgen von Schlafreise durch das Universum und der Psychologie sind komplett ohne produziert.

In dieser Folge widmen wir uns dem jüngsten Mitglied der Platinmetalle. Ruthenium ist eines der seltensten Elemente der Erdkruste und spielt heute eine Schlüsselrolle in der Halbleiterindustrie, in der grünen Chemie und in der Krebsforschung. Mit der Ordnungszahl 44 trägt es seinen Namen zu Ehren des historischen Russlands.
Themen dieser Folge:
Physikalische und chemische Eigenschaften: Schmelzpunkt 2.334 °C, Dichte 12,45 g/cm³, Mohs-Härte 6,5, Oxidationsstufen von minus zwei bis plus acht
Magnetische Besonderheiten: Diskussion um Ruthenium als möglicherweise viertes ferromagnetisches Element bei Raumtemperatur
Rutheniumtetroxid (RuO4) als hochreaktive Verbindung in der Oxidationschemie
Entdeckungsgeschichte: Vorarbeiten von Jędrzej Śniadecki (1808) und Gottfried Wilhelm Osann (1827), endgültige Entdeckung 1844 durch Karl Ernst Claus in Kasan
Vorkommen: Bushveld-Komplex in Südafrika, Norilsk in Russland, Sudbury in Kanada
Ruthenium-106-Vorfall im Herbst 2017 über Europa
Anwendung als magnetischer Spacer in Festplatten (Antiferromagnetic Coupling)
Potentieller Ersatz für Kupfer in feinsten Halbleiterstrukturen unterhalb von 5 Nanometern
Härtebestandteil in Platin-Ruthenium-Legierungen für Schmuck und in Iridium-Spitzen von Füllfederhaltern
Grubbs-Katalysatoren und Olefin-Metathese (Nobelpreis 2005)
Ruthenium-Farbstoffe in Grätzel-Solarzellen (N3, N719)
Wasserstoffwirtschaft, Brennstoffzellen und KBR Advanced Ammonia Process
Krebstherapie: KP1019, NAMI-A, TLD1433
Brachytherapie von Aderhautmelanomen mit Ruthenium-106
Wissenschaftliche Quellen und weiterführende Literatur:
Greenwood, N. N. & Earnshaw, A. (2012): Chemistry of the Elements, 2. Auflage, Butterworth-Heinemann
Holleman, A. F., Wiberg, E. & Wiberg, N. (2007): Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter
Grubbs, R. H. (2006): "Olefin-Metathesis Catalysts for the Preparation of Molecules and Materials" (Nobel Lecture), Angewandte Chemie International Edition
Pyykkö, P. & Atsumi, M. (2009): "Molecular Single-Bond Covalent Radii for Elements 1–118", Chemistry – A European Journal
Quina, S. et al. (2018): "Realization of room-temperature ferromagnetism in 4d Ru metal", Physical Review B
Masson, O. et al. (2019): "Airborne concentrations and chemical considerations of radioactive ruthenium from an undeclared major nuclear release in 2017", PNAS
Alessio, E. & Messori, L. (2019): "NAMI-A and KP1019/1339, Two Iconic Ruthenium Anticancer Drug Candidates", Molecules
O'Regan, B. & Grätzel, M. (1991): "A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films", Nature
Johnson Matthey (2024): PGM Market Report
U.S. Geological Survey (2024): Mineral Commodity Summaries: Platinum-Group Metals
Weitere Schlafreise Reihen:
⁠⁠⁠⁠Einschlafen mit Natur⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreise durch vergessene Welten⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreise durch das Universum⁠⁠⁠⁠
Englische Reihen:
⁠⁠⁠⁠Sleep Journey through Lost Worlds⁠⁠⁠⁠
Weitere Wissenreise Reihen:
⁠⁠⁠Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Psychologie⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Länder der Erde⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Urzeit⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Geschichte⁠⁠⁠

Hinweis: Die Vertonung ist KI unterstützt. Die neuen Folgen von Schlafreise durch das Universum sind komplett ohne produziert.

In dieser Folge widmen wir uns einem ganz besonderen Element: Technetium war das erste Element, das künstlich erzeugt wurde, lange bevor seine natürliche Existenz in Spurenmengen entdeckt wurde. Mit der Ordnungszahl 43 schloss es eine berühmte Lücke im Periodensystem und prägt heute die medizinische Diagnostik weltweit.
Themen dieser Folge:
Physikalische und chemische Eigenschaften: Schmelzpunkt 2.157 °C, Dichte 11,5 g/cm³, Supraleitung unterhalb von 7,46 Kelvin, Oxidationsstufen von minus eins bis plus sieben
Radioaktivität: Keine stabilen Isotope, langlebigste Vertreter Tc-97, Tc-98 und Tc-99 mit Halbwertszeiten im Millionen-Jahre-Bereich
Vorhersage durch Mendelejew als Eka-Mangan im Jahr 1869
Falsche Entdeckungen wie Polinium, Ilmenium, Pelopium und Davyum
Die umstrittene Masurium-Behauptung von Walter Noddack, Ida Tacke und Otto Berg im Jahr 1925
Endgültige Entdeckung 1937 durch Emilio Segrè und Carlo Perrier in Palermo aus deuteronenbestrahltem Molybdän
Astrophysikalische Bedeutung: Nachweis in roten Riesensternen der S-Klasse durch Paul W. Merrill 1952 als Beleg für stellare Nukleosynthese
Natürliches Vorkommen in Uranerzen durch spontane Spaltung
Technetium-99 als Hauptspaltprodukt in Kernreaktoren
Nuklearmedizinische Anwendung: Tc-99m mit Halbwertszeit von 6 Stunden und Gammaenergie von 140 keV
Molybdän-Technetium-Generatoren (Moly-Cows) und globale Versorgungssicherheit
Radiopharmaka wie MDP, Sestamibi und Pentetinsäure-Komplexe
Forschung zur Endlagerung und zur Koordinationschemie
Wissenschaftliche Quellen und weiterführende Literatur:
Greenwood, N. N. & Earnshaw, A. (2012): Chemistry of the Elements, 2. Auflage, Butterworth-Heinemann
Holleman, A. F., Wiberg, E. & Wiberg, N. (2007): Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter
Perrier, C. & Segrè, E. (1937): "Some chemical properties of element 43", Journal of Chemical Physics
Merrill, P. W. (1952): "Spectroscopic Observations of Stars of Class S", Astrophysical Journal
Burbidge, E. M., Burbidge, G. R., Fowler, W. A. & Hoyle, F. (1957): "Synthesis of the Elements in Stars", Reviews of Modern Physics
Schwochau, K. (2000): Technetium: Chemistry and Radiopharmaceutical Applications, Wiley-VCH
OECD Nuclear Energy Agency (2019): The Supply of Medical Radioisotopes
IAEA (2013): Non-HEU Production Technologies for Molybdenum-99 and Technetium-99m
Yoshihara, H. K. (2004): "Discovery of a new element 'nipponium'", Spectrochimica Acta Part B
Habashi, F. (2006): "The History of Element 43 — Technetium", Journal of Chemical Education
Weitere Schlafreise Reihen:
⁠⁠⁠⁠Einschlafen mit Natur⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreise durch vergessene Welten⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreise durch das Universum⁠⁠⁠⁠
Englische Reihen:
⁠⁠⁠⁠Sleep Journey through Lost Worlds⁠⁠⁠⁠
Weitere Wissenreise Reihen:
⁠⁠⁠Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Psychologie⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Länder der Erde⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Urzeit⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Geschichte⁠⁠⁠

Hinweis: Die Vertonung ist KI unterstützt. Die neuen Folgen von Schlafreise durch das Universum sind komplett ohne produziert.

In dieser Folge widmen wir uns einem Element mit erstaunlicher Doppelrolle: Molybdän ist zugleich ein robuster Hochleistungswerkstoff für die heißesten Anwendungen der Industrie und ein lebenswichtiges Spurenelement für nahezu alle Lebewesen. Mit der Ordnungszahl 42 trägt es seinen Beinamen Hochtemperatur-Krieger zu Recht.
Themen dieser Folge:
Physikalische und chemische Eigenschaften: Schmelzpunkt 2.623 °C, Dichte 10,28 g/cm³, hervorragende Hochtemperaturfestigkeit, Problem der katastrophalen Oxidation oberhalb 600 °C
Entdeckungsgeschichte: 1778 durch Carl Wilhelm Scheele identifiziert, 1781 von Peter Jacob Hjelm erstmals als reines Metall dargestellt
Vorkommen: Hauptmineral Molybdänit (MoS2), wichtige Produktionsländer China, Chile, USA, Peru und Mexiko
Anwendung in HSS-Schnellarbeitsstählen, Werkzeugstählen und nichtrostenden Sorten 316/316L
Superlegierungen für Strahltriebwerke und Gasturbinen
Heizleiter, Glaselektroden und Sputtertargets für CIGS-Solarzellen
MoS2 als Festschmierstoff in Raumfahrt und Industrie
Cobalt-Molybdän-Katalysatoren in der Erdölentschwefelung
Biologische Bedeutung: Molybdän-Cofaktor in Sulfit-Oxidase, Aldehydoxidase, Xanthinoxidase
FeMoco der Nitrogenase und biologische Stickstofffixierung
Nuklearmedizin: Molybdän-99 als Mutterisotop für Technetium-99m, weltweit 30–40 Millionen Untersuchungen pro Jahr
Risiken: Molybdänose bei Wiederkäuern durch Kupferantagonismus
Wissenschaftliche Quellen und weiterführende Literatur:
Greenwood, N. N. & Earnshaw, A. (2012): Chemistry of the Elements, 2. Auflage, Butterworth-Heinemann
Holleman, A. F., Wiberg, E. & Wiberg, N. (2007): Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter
Schwarz, G., Mendel, R. R. & Ribbe, M. W. (2009): "Molybdenum cofactors, enzymes and pathways", Nature
Hoffman, B. M. et al. (2014): "Mechanism of Nitrogen Fixation by Nitrogenase", Chemical Reviews
International Molybdenum Association (IMOA): Molybdenum Uses and Statistics, jährliche Berichte
U.S. Geological Survey (2024): Mineral Commodity Summaries: Molybdenum
OECD Nuclear Energy Agency (2019): The Supply of Medical Radioisotopes
Mendel, R. R. (2013): "The Molybdenum Cofactor", Journal of Biological Chemistry

Weitere Schlafreise Reihen:
⁠⁠⁠⁠Einschlafen mit Natur⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreise durch vergessene Welten⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreise durch das Universum⁠⁠⁠⁠
Englische Reihen:
⁠⁠⁠⁠Sleep Journey through Lost Worlds⁠⁠⁠⁠
Weitere Wissenreise Reihen:
⁠⁠⁠Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Psychologie⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Länder der Erde⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Urzeit⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Geschichte⁠⁠⁠

Hinweis: Die Vertonung ist KI unterstützt. Die neuen Folgen von Schlafreise durch das Universum sind komplett ohne produziert.

In dieser Folge tauchen wir ein in die Welt von Niob, einem unscheinbaren grauen Metall, das in einigen der spannendsten Technologien unserer Zeit eine Schlüsselrolle spielt. Mit der Ordnungszahl 41 steht es im Periodensystem als Brücke zwischen Grundlagenforschung und Hochtechnologie.
Themen dieser Folge:
Physikalische und chemische Eigenschaften: Schmelzpunkt 2.477 °C, Dichte 8,57 g/cm³, höchste Sprungtemperatur aller reinen Elementsupraleiter bei 9,25 Kelvin
Entdeckungsgeschichte: Von Charles Hatchett 1801 als Columbium beschrieben, 1844 von Heinrich Rose nach der mythologischen Niobe, Tochter des Tantalos, benannt
Vorkommen: Etwa 90 % der Weltproduktion stammen aus Brasilien (Pyrochlor-Lagerstätten in Araxá, Minas Gerais)
Anwendung in mikrolegierten HSLA-Stählen für Pipelines, Karosserien und Brücken
Superlegierungen wie Inconel 718 in Strahltriebwerken
Supraleitende Magnete aus Niob-Titan in MRT-Geräten und im Large Hadron Collider am CERN
Niob-3-Zinn im Fusionsreaktor ITER
SRF-Resonatoren im European XFEL in Hamburg-Schenefeld
Bunte Sammlermünzen aus Österreich, Lettland und Luxemburg durch Interferenzeffekte an Oxidschichten
Rolle in der Quantencomputer-Forschung bei IBM, Google und Rigetti
Wissenschaftliche Quellen und weiterführende Literatur:
Greenwood, N. N. & Earnshaw, A. (2012): Chemistry of the Elements, 2. Auflage, Butterworth-Heinemann
Holleman, A. F., Wiberg, E. & Wiberg, N. (2007): Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter
Nowotny, J. et al. (2018): "Niobium oxide-based materials", Progress in Materials Science
Devred, A. et al. (2014): "Status of ITER conductor development and production", IEEE Transactions on Applied Superconductivity
European Commission (2023): Study on the Critical Raw Materials for the EU 2023
U.S. Geological Survey (2024): Mineral Commodity Summaries: Niobium
Padamsee, H. (2017): "50 years of success for SRF accelerators", Superconductor Science and Technology
Rose, H. (1844): "Über die Zusammensetzung der Tantalite", Annalen der Physik und Chemie
Weitere Schlafreise Reihen:
⁠⁠⁠⁠Einschlafen mit Natur⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreise durch vergessene Welten⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreise durch das Universum⁠⁠⁠⁠
Englische Reihen:
⁠⁠⁠⁠Sleep Journey through Lost Worlds⁠⁠⁠⁠
Weitere Wissenreise Reihen:
⁠⁠⁠Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Psychologie⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Länder der Erde⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Urzeit⁠⁠⁠⁠
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Hinweis: Die Vertonung ist KI unterstützt. Die neuen Folgen von Schlafreise durch das Universum sind komplett ohne produziert.