Diese Folge widmet sich Kobalt (Co, Ordnungszahl 27) – einem Element, das seit Jahrtausenden als Pigment die Kunst prägt, als Bestandteil von Vitamin B12 Leben ermöglicht und heute als unverzichtbarer Rohstoff für Lithium-Ionen-Batterien im Zentrum der globalen Energiewende steht. Wir beleuchten Geschichte, Chemie, Biologie, Technologie und die ethischen Fragen rund um die Kobaltförderung.

Themen dieser Folge:

• Etymologie: Kobold-Erz und Georg Brandts Entdeckung (1735)
• Chemie: Ferromagnetismus, Curie-Temperatur, Oxidationsstufen
• Kunstgeschichte: Kobaltblauglas, chinesisches Porzellan, Kathedralfenster, Thénards Blau
• Biologie: Vitamin B12 (Cobalamin), Dorothy Hodgkin, Nobelpreis 1964
• Technologie: Lithium-Ionen-Akkus, NMC-Kathoden, Elektromobilität
• Humanitäre Fragen: Kobaltbergbau im Kongo, Lieferkettentransparenz
• Superlegierungen: Stellit, Turbinentechnik, Medizinimplantate
• Cobalt-60: Strahlentherapie, industrielle Anwendungen
• Tiefseebergbau: Manganknollen, Chancen und ökologische Risiken

Quellen und weiterführende Literatur:

1. Emsley, John (2011): Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press.
2. Hodgkin, D. C. et al. (1956): Structure of Vitamin B12. Nature, 178, 64–66. – Originalpublikation zur Strukturaufklärung von Cobalamin.
3. Amnesty International (2016): This Is What We Die For – Human Rights Abuses in the Democratic Republic of the Congo Power the Global Trade in Cobalt. Verfügbar unter: www.amnesty.org
4. U.S. Geological Survey (USGS) (2024): Mineral Commodity Summaries: Cobalt. Verfügbar unter: www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center
5. Olivetti, E. A. et al. (2017): Lithium-Ion Battery Supply Chain Considerations. Joule, 1(2), 229–243.
6. Neilands, J. B. (1966): Cobalt in Biology. In: Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry, Vol. 9. Academic Press.
7. International Energy Agency (IEA) (2023): Critical Minerals Market Review 2023. Verfügbar unter: www.iea.org
8. Leake, B. E. (2006): The History of Cobalt Minerals. Mineralogical Magazine, 70(4), 371–384.
9. Mudd, G. M. (2010): Global trends and environmental issues in nickel mining: Sulfides versus laterites. Ore Geology Reviews, 38(1–2), 9–26.
10. Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) (2023): Rohstoffinformationen Kobalt. Verfügbar unter: www.bgr.bund.de

Hinweis: Die Vertonung ist KI unterstützt. Das Skript an sich wurde von uns ohne KI erstellt.

Diese Folge widmet sich Eisen (Fe, Ordnungszahl 26) – dem meistproduzierten Metall der Welt und einem der grundlegendsten Elemente des Lebens. Wir reisen durch die Kosmologie der Sternenentstehung, die Archäologie der Eisenzeit, die Biologie des menschlichen Blutes und die Zukunft des grünen Stahls. Eisen verbindet Universum und Organismus, Antike und Gegenwart, Industrie und Natur.

Themen dieser Folge:

• Etymologie: „Eisen" (germanisch) vs. „ferrum" (lateinisch)
• Kernphysik: Eisen als schwerstes durch Sternfusion erzeugbares Element
• Geochemie: Eisen im Erdkern, Erdmagnetfeld, Erdkruste
• Archäologie: meteorisches Eisen, Eisenzeit, Hochofen und Bessemer-Verfahren
• Biologie: Hämoglobin, Myoglobin, Eisenmangel, Bioverfügbarkeit
• Meeresökologie: Eisen als limitierender Nährstoff für Phytoplankton
• Industrie & Klimaschutz: Stahlemissionen, grüner Stahl, Recycling
• Kultur & Sprache: Eisenmetaphern, Mythologie, Medizingeschichte

Quellen und weiterführende Literatur:

1. Emsley, John (2011): Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. – Umfassende Einführung in alle Elemente, inkl. Eisen.
2. Lodish, H. et al. (2021): Molecular Cell Biology, 9. Aufl. W. H. Freeman. – Standardwerk zur Biologie des Hämoglobins und Eisenstoffwechsels.
3. World Steel Association (2024): World Steel in Figures 2024. – Globale Stahlproduktionsstatistiken. Verfügbar unter: www.worldsteel.org
4. de Baar, H. J. W. & Boyd, P. W. (2000): The Role of Iron in Plankton Ecology and Carbon Dioxide Transfer of the Global Oceans. In: The Changing Ocean Carbon Cycle. Cambridge University Press.
5. International Energy Agency (IEA) (2023): Iron and Steel Technology Roadmap. Verfügbar unter: www.iea.org
6. HYBRIT Development (2023): Projektstatus und Technologiebeschreibung. Verfügbar unter: www.hybritdevelopment.se
7. U.S. Geological Survey (USGS) (2024): Mineral Commodity Summaries: Iron Ore. Verfügbar unter: www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center
8. Beard, J. L. (2001): Iron Biology in Immune Function, Muscle Metabolism, and Neuronal Functioning. Journal of Nutrition, 131(2), 568S–580S.
9. Tylecote, R. F. (1992): A History of Metallurgy, 2. Aufl. Institute of Materials, London. – Standardwerk zur Geschichte der Metallverarbeitung.
10. Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) (2023): Rohstoffinformationen Eisenerz. Verfügbar unter: www.bgr.bund.de

„Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente" ist ein Podcast zum Entspannen und Lernen. Neue Folgen erscheinen regelmäßig. Abonniere den Podcast und hinterlasse eine Bewertung auf deiner bevorzugten Plattform!

Hinweis: Die Vertonung ist KI unterstützt. Das Skript an sich wurde von uns ohne KI erstellt.

Mangan, Element 25 im Periodensystem, ist eines der vielseitigsten und historisch bedeutsamsten Elemente. In dieser Folge erkunden wir seine Entdeckungsgeschichte,physikalischen und chemischen Eigenschaften, seine unverzichtbare Rolle in der Stahlproduktion, in der Batterietechnologie, in der Biologie und Urgeschichte –und was Manganknollen in der Tiefsee über unsere Verantwortung gegenüber der Erde aussagen.

Themen dieser Folge:

– Entdeckung durch Carl WilhelmScheele und Johan Gottlieb Gahn (1774)

– Physikalische Eigenschaften:Schmelzpunkt 1.246 °C, komplexe Alpha-Mangan-Kristallstruktur mit 58Atomen/Einheitszelle, Polymorphismus

– Chemische Eigenschaften undOxidationsstufen -3 bis +7; Kaliumpermanganat als Oxidationsmittel

– Vorkommen in Pyrolusit,Rhodochrosit; Kalahari-Manganfeld als weltgrößtes Landvorkommen

– Manganknollen der Tiefsee:über 500 Milliarden Tonnen im Pazifik

– Rolle in der Stahlherstellung:Entschwefelung, Desoxidation; Hadfield-Stahl (11–14 % Mn)

– Batterietechnologie:Alkali-Mangan-Batterien, NMC-Kathoden für Elektrofahrzeuge

– Biologische Bedeutung: MnSOD,Arginase, Mangan-Calcium-Cluster im Photosystem II

– Mangan als ältestesKunstpigment: Höhlenmalereien (Lascaux, Altamira), Blombos-Höhle(70.000–100.000 Jahre)

– Kosmochemie: Mangan-53 alsradioaktive Uhr; Manganfunde auf dem Mars

– Nachhaltige Ressourcennutzungund Schutz der Tiefsee-Ökosysteme

Quellen und weiterführendeLiteratur:

Emsley, J. (2011). Nature'sBuilding Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press.

Greenwood, N. N., &Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2. Aufl.).Butterworth-Heinemann.

Holleman, A. F., Wiberg, E.,& Wiberg, N. (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102. Aufl.). deGruyter.

Tebo, B. M. et al. (2004).Biogenic manganese oxides: Properties and mechanisms of formation. AnnualReview of Earth and Planetary Sciences, 32, 287–328.

Hadfield, R. A. (1888).Hadfield's Manganese Steel. Science, 12(306), 284–286.

Hurd, A. J. et al. (2012).Energy-critical elements for sustainable development. MRS Bulletin, 37(4),405–410.

Yano, J. et al. (2006). Wherewater is oxidized to dioxygen: Structure of the photosynthetic Mn4Ca cluster.Science, 314(5800), 821–825.

International Seabed Authority(ISA). Polymetallic Nodules. https://www.isa.org.jm

Bouchard, M. & Bhatt, M.(2012). Manganism and Parkinson's disease. Toxicological Sciences, 126(2),393–400.

Dauphas, N., & Schauble, E.A. (2016). Mass fractionation laws and the isotopic record. Annual Review ofEarth and Planetary Sciences, 44, 709–783.

Deutsche Gesellschaft fürErnährung (DGE). Referenzwerte: Mangan. https://www.dge.de

Hinweis: DieVertonung ist KI unterstützt. Das Skript an sich wurde von uns ohne KI erstellt.

Chrom, Element 24 im Periodensystem, ist eines der vielseitigsten und faszinierendsten Metalle der Erde. In dieser Folge erkunden wir seine Entdeckungsgeschichte, physikalischen und chemischen Eigenschaften, seine Rolle in Edelsteinen, in der Lasertechnologie, in der Biologie und in der Zukunftstechnologie – und was seine Nutzung überunsere Verantwortung gegenüber der Erde aussagt.

Themen dieser Folge:

– Entdeckung durch Louis-NicolasVauquelin (1798) anhand des Minerals Krokoit

– Physikalische Eigenschaften:Schmelzpunkt 1.907 °C, Mohshärte 8,5, kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur

– Chemische Eigenschaften undOxidationsstufen +2, +3, +6

– Passivierung und Selbstheilungder Chromoxidschicht – Grundlage des Edelstahls

– Vorkommen in Chromit(FeCr2O4), weltweite Lagerstätten (Südafrika, Kasachstan, Indien)

– Anwendungen: Edelstahl,Galvanik, Pigmente, Katalyse

– Chrom in Edelsteinen: Smaragd,Rubin, Alexandrit, Demantoid

– Der erste Laser (1960,Theodore Maiman): Rubinlaser mit Chrom als aktivem Medium

– Kosmochemie: Chrom-53 alsZeitgeber für Planetenentstehung

– Biologische Bedeutung: Cr(III)als essenzielles Spurenelement; Cr(VI) als Karzinogen

– Zukunftstechnologien:Natrium-Ionen-Batterien, Wasserstoffwirtschaft, Recycling

Quellen und weiterführende Literatur:

Emsley, J. (2011). Nature's Building Blocks: An A-ZGuide to the Elements. Oxford University Press.

Greenwood, N. N., & Earnshaw, A. (1997).Chemistry of the Elements (2. Aufl.). Butterworth-Heinemann.

Holleman, A. F., Wiberg, E.,& Wiberg, N. (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102. Aufl.). deGruyter.

European Chemicals Agency(ECHA). REACH-Regulierung zu Chrom(VI)-Verbindungen. https://echa.europa.eu

Deutsche Gesellschaft fürErnährung (DGE). Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr: Chrom.https://www.dge.de

Maiman, T. H. (1960). Stimulated opticalradiation in ruby. Nature, 187, 493–494.

International Chromium Development Association(ICDA). Chromium Production and Uses. https://www.icdachromium.com

Kessler, C. et al. (2020). Chromium-basedcathode materials for sodium-ion batteries. Journal of Power Sources.

Borg, G. et al. (2003). Chromite deposits inophiolitic rocks. Economic Geology.

Dauphas, N., & Pourmand, A. (2011). Mn-Crchronometry of differentiated planets. Earth and Planetary Science Letters,304(3–4), 359–369.

Ravel, B., & Kelly, S. D. (2006). Chromiumspeciation in the environment. Journal of Synchrotron Radiation.

Weltgesundheitsorganisation WHO (2010).Chromium in Drinking-water – Background document for development of WHOGuidelines for Drinking-water Quality.

Hinweis: Die Vertonung ist KI unterstützt. Das Skript an sich wurde von uns ohne KI erstellt.

In dieser Folge tauchen wir in die faszinierende Welt des Vanadiums ein – eines Übergangsmetalls mit der Ordnungszahl 23, das trotz seiner enormen industriellen Bedeutung kaum bekannt ist. Von seiner abenteuerlichen Entdeckungsgeschichte über seine Rolle im Stahlbau und als Industriekatalysator bis hin zu den modernsten Vanadium-Redox-Batterien der Energiewende – Vanadium ist ein Element, das unsere moderne Welt maßgeblich mitgestaltet.

Themen dieser Folge: Entdeckung durch Andrés Manuel del Río (1801) und Nils Gabriel Sefström (1830) – chemische Eigenschaften und Farbenpracht der Oxidationsstufen – Vorkommen in Natur, Gesteinen und fossilen Brennstoffen – Rolle im Vanadiumstahl und im Ford Model T – Vanadium(V)-oxid als Katalysator im Kontaktverfahren – Vanadium-Redox-Flussbatterien als Energiespeicher – biologische Bedeutung in Seescheiden und Pilzen – mögliche medizinische Anwendungen als Insulinmimetikum – Umweltaspekte und Ausblick in die Zukunft.

Quellen und weiterführende Literatur:

• Greenwood, N. N. & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2. Aufl.). Butterworth-Heinemann. – Standardwerk zur Chemie der Elemente, inkl. ausführlichem Kapitel zu Vanadium.
• Rehder, D. (2008). Bioinorganic Vanadium Chemistry. Wiley. – Umfassende Monographie zur biologischen und medizinischen Chemie des Vanadiums.
• Emsley, J. (2001). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. – Allgemeinverständliche Einführung in alle Elemente des Periodensystems.
• Skyllas-Kazacos, M. et al. (2011). Progress in Flow Battery Research and Development. Journal of The Electrochemical Society, 158(8), R55–R79. – Wissenschaftliche Übersicht zur Entwicklung der Vanadium-Redox-Batterie.
• Pessoa, J. C. & Tomaz, I. (2010). New Drugs Based on Vanadium Complexes. Current Medicinal Chemistry, 17(31), 3701–3738. – Forschungsübersicht zu vanadiumhaltigen Medikamentenkandidaten.
• U.S. Geological Survey (USGS). Vanadium – Mineral Commodity Summaries. Jährlich aktualisiert. Verfügbar unter: https://www.usgs.gov/centers/national-minerals-information-center/vanadium-statistics-and-information
• Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR). Vanadium. Verfügbar unter: https://www.bgr.bund.de
• Ochsenkopf, J. et al. (2020). Vanadium in the Environment – Sources, Occurrence and Health Effects. Environmental Pollution, 266, 115159.

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Titan ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ti und der Ordnungszahl 22. Es gehört zu den Übergangsmetallen und steht im Periodensystem in der 4. Nebengruppe (4. IUPAC-Gruppe) oder Titangruppe. Das Metall ist weiß-metallisch glänzend, hat eine geringe Dichte, ist korrosions- und temperaturbeständig sowie mechanisch fest und duktil.

Titan wird heute üblicherweise zu den Leichtmetallen gezählt. Mit einer Dichte von 4,50 g/cm3 bei Raumtemperatur ist es das schwerste Element dieser Kategorie und liegt damit nahe an der heute meist verwendeten Grenze zwischen Leicht- und Schwermetallen von 5 g/cm3.

In der Erdkruste gehört Titan zu den zehn häufigsten Elementen, kommt jedoch fast ausschließlich chemisch gebunden als Bestandteil von Mineralen vor. Nur in wenigen Lagerstätten ist das Auftreten von elementarem Titan nachgewiesen.

In dieser Folge widmen wir uns Scandium, dem Element mit der Ordnungszahl 21. Das silbrig-weiße Leichtmetall ist eines der unbekanntesten und gleichzeitig faszinierendsten Elemente im Periodensystem. Bereits 1869 von Dmitri Mendelejew als "Ekabor" theoretisch vorhergesagt, wurde es 1879 vom schwedischen Chemiker Lars Fredrik Nilson entdeckt – ein triumphaler Beweis für die Vorhersagekraft des Periodensystems.Obwohl Scandium ähnlich häufig wie Blei in der Erdkruste vorkommt, fehlen abbauwürdige Erzkonzentrationen fast vollständig. Es fällt überwiegend als Nebenprodukt der Erzverarbeitung an, was es zu einem der teuersten Metalle der Welt macht (2.000–4.000 USD/kg). Als kritischer Rohstoff der EU und USA gewinnt es strategisch an Bedeutung.Technologisch ist Scandium vor allem als Legierungspartner für Aluminium unverzichtbar: Al-Sc-Legierungen sind leicht, hochfest und schweißbar – ideal für Luft- und Raumfahrt sowie Sportgeräte. In Festoxid-Brennstoffzellen verbessert Scandiumoxid (Sc₂O₃) die Ionenleitfähigkeit erheblich. Radioaktive Isotope wie Sc-47 werden in der Krebstherapie erforscht.

ZENTRALE THEMEN:• Entdeckung durch Nilson (1879) und Mendelejews Vorhersage (1869)• Vorkommen, Gewinnung und Trennchemie• Aluminium-Scandium-Legierungen in Technik und Sport• Festoxid-Brennstoffzellen und Energiewende• Kritischer Rohstoff: Geopolitik und Kreislaufwirtschaft• Radioaktive Isotope und medizinische Anwendungen

QUELLEN & WEITERFÜHRENDE LITERATUR:• Emsley, John: "Nature's Building Blocks – An A-Z Guide to the Elements", Oxford University Press, 2011• Horovitz, C. T. (Hrsg.): "Scandium: Its Occurrence, Chemistry, Physics, Metallurgy, Biology and Technology", Academic Press, 1975• European Commission: "Critical Raw Materials for the EU", Report 2023 – ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials• U.S. Geological Survey (USGS): "Mineral Commodity Summaries – Scandium", 2024 – minerals.usgs.gov• Sadoway, D. R.: "Electrochemical Processing of Rare Earth Metals", JOM, 1991• Prokofiev, A. et al.: "Scandium in Aluminium Alloys", Metallurgical Reviews, 2000• Huber, M. et al.: "Scandium-47 for Radioligand Therapy", Journal of Nuclear Medicine, 2021

ONLINE-RESSOURCEN:• WebElements – Scandium: webelements.com/scandium• USGS Scandium Statistics: minerals.usgs.gov/minerals/scandium