Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente

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
⁠⁠⁠⁠Wissensreise durch die Geschichte⁠⁠⁠

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

Zirkonium (Zr, Ordnungszahl 40) ist ein silbrig-weißes Übergangsmetall, das 1789 von Martin Heinrich Klaproth entdeckt und 1824 von Jöns Jacob Berzelius erstmals isoliert wurde. Bekannt als Basis des Diamantersatzes kubisches Zirkoniumdioxid – und weit darüber hinaus unverzichtbar in Nukleartechnik, Medizin und Industrie.
Symbol: Zr | Ordnungszahl: 40 | Atommasse: 91,22 u
Schmelzpunkt: 1855 °C | Siedepunkt: 4409 °C
Dichte: 6,52 g/cm³
Vorkommen in der Erdkruste: ~165 mg/kg
Stabile Isotope: 5 (Zr-90, -91, -92, -94, -96)
Gruppe: 4 (Übergangsmetalle)
Entdeckung durch Klaproth (1789) und Isolation durch Berzelius (1824)
Zirkone der Jack Hills (Australien): älteste bekannte Erdmaterialien mit 4,4 Mrd. Jahren
Uran-Blei-Datierung mithilfe von Zirkonkristallen
Kubisches Zirkoniumdioxid (CZ) als Diamantersatz: Brechungsindex, Härte, Verbreitung
Zirkaloy-Hüllrohre in Kernreaktoren: geringe Neutronenabsorption, Hafnium-Trennung
Wasserstoffexplosionen bei Tschernobyl und Fukushima durch Zirkonium-Dampf-Reaktion
Yttriumstabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ): Turbinenschaufeln, Brennstoffzellen, Zahnkeramik
Zirkoniumnitrid (ZrN) und Zirkoniumkarbid (ZrC) als Hochleistungsbeschichtungen
Biokompatibilität: Implantate für Allergiker*innen
High-k-Dielektrika (Hafniumzirkonat) in modernen Mikroprozessoren
Korrosionsbeständigkeit in der chemischen Industrie
Wilde, S.A. et al. (2001). Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago. Nature.
Klaproth, M.H. (1789). Chemische Untersuchung des Zirkons. Beiträge zur chemischen Kenntniss der Mineralkörper.
IAEA (2020). Waterside Corrosion of Zirconium Alloys in Nuclear Power Plants. IAEA-TECDOC.
Greenwood, N.N. & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements. Butterworth-Heinemann.
Kelly, J.R. & Denry, I. (2008). Stabilized zirconia as a structural ceramic. Dental Materials.
Weitere Schlafreise Reihen:
⁠⁠⁠⁠Schlafreisedurchdas Periodensystem der Elemente⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreisedurchdie Natur⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreisedurchvergessene Welten⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreisedurchdas Universum⁠⁠⁠⁠
Englische Reihen:
⁠⁠⁠⁠SleepJourneythrough Lost Worlds⁠⁠⁠⁠
Weitere Wissenreise Reihen:
⁠⁠⁠⁠Wissensreisedurchdie Psychologie⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreisedurchdie Länder der Erde⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreisedurchdie Urzeit⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreisedurchdie Geschichte⁠⁠⁠
 
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.

Yttrium (Y, Ordnungszahl 39) ist ein silbrig-weißes Metall, das 1794 von Johan Gadolin in dem Mineral Gadolinit (gefunden in Ytterby, Schweden) entdeckt und 1828 von Friedrich Wöhler isoliert wurde. Vier Elemente tragen den Namen des kleinen schwedischen Dorfes Ytterby.
Symbol: Y | Ordnungszahl: 39 | Atommasse: 88,906 u
Schmelzpunkt: 1526 °C | Siedepunkt: 3336 °C
Dichte: 4,47 g/cm³
Vorkommen in der Erdkruste: ~33 mg/kg
Stabile Isotope: 1 (Y-89)
Gruppe: 3 (Übergangsmetalle / de facto Seltenerdmetalle)
Entdeckung in Ytterby (1787/1794) durch Arrhenius und Gadolin
Isolation durch Friedrich Wöhler (1828)
Europium-dotiertes Yttriumoxid als roter Leuchtstoff in Bildröhren und Lampen
Nd:YAG- und Er:YAG-Laser: Medizin, Industrie und Forschung
YBCO-Supraleiter (YBa₂Cu₃O₇): Nobelpreis 1987, Anwendungen in Energietechnik und MRT
Yttriumstabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ): Turbinenschaufeln, Brennstoffzellen, Zahnkronen, Keramikmesser
Yttrium-90 in der selektiven internen Radiotherapie (Lebertumore)
Yttrium in Samarium-Kobalt-Permanentmagneten und Spezialgläsern
Yttrium als Strukturmaterial in Kernreaktorkonzepten
Gadolin, J. (1794). Undersökning af en svart tung Stenart ifrån Ytterby. Kungliga Vetenskapsakademiens Handlingar.
Wu, M.K. et al. (1987). Superconductivity at 93 K in a new mixed-phase Y-Ba-Cu-O compound. Physical Review Letters.
Bednorz, J.G. & Müller, K.A. (1986). Possible high-Tc superconductivity in the Ba-La-Cu-O system. Zeitschrift für Physik B.
Greenwood, N.N. & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements. Butterworth-Heinemann.
Salem, R. et al. (2002). Yttrium-90 microspheres. Seminars in Nuclear Medicine.

Weitere Schlafreise Reihen:
⁠⁠⁠⁠Schlafreisedurchdas Periodensystem der Elemente⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreisedurchdie Natur⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreisedurchvergessene Welten⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Schlafreisedurchdas Universum⁠⁠⁠⁠
Englische Reihen:
⁠⁠⁠⁠SleepJourneythrough Lost Worlds⁠⁠⁠⁠
Weitere Wissenreise Reihen:
⁠⁠⁠⁠Wissensreisedurchdie Psychologie⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreisedurchdie Länder der Erde⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreisedurchdie Urzeit⁠⁠⁠⁠
⁠⁠⁠⁠Wissensreisedurchdie Geschichte⁠⁠⁠
 
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.