27. Kobalt (Co) - Das blaue Pigment

0:00 Willkommen zu einer neuen Folge von Wissensreise durch das Periodensystem, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Kennst du schon unsere anderen Schlafreisereien wie Schlafreise durch das Universum oder Schlafreise durch vergessene Welten? Falls nicht, lohnt sich unbedingt ein Blick in unseren Feed, dort warten viele weitere Reisen auf dich, die dich sanft durch Galaxien, vergessene Kulturen und die Wunder unserer Erde begleiten. Heute aber bleiben wir ganz nah bei einem Element, das tiefer in unsere Geschichte eingebettet ist als die meisten Menschen ahnen.

0:38 Es steckt in der strahlend blauen Farbe mittelalterlicher Kirchenfenster, in der Tinte auf chinesischem Porzellan aus dem 14 Jahrhundert, in den Batterien unserer Smartphones und in den Motoren von Elektroautos, die uns in eine sauberere Zukunft führen sollen. Die Rede ist von Kobalt, chemisches Symbol CO, Ordnungszahl 27 lass uns aufbrechen durch die Bergwerke des Erzgebirges und die Schürfgruben Kongos, durch mittelalterliche Glaswerkstätten und moderne Labore, durch die Tiefen des Ozeans und die Weiten des Kosmos. Mach es dir bequem, lass den Alltag los und begleite mich auf dieser Wissensreise.

1:22 Der Name Kobalt hat einen ungewöhnlichen Ursprung, der Tief in der Bergbautradition des Erzgebirges verwurzelt ist. Im 15 und 16 Jahrhundert förderten Bergleute in Sachsen und Böhmen ein silbrig graues Erz, das äußerlich manchen Silbererzen ähnelte. Doch wenn sie versuchten, es zu verhütten, ließ es sich nicht zu Silber erschmelzen stattdessen.

1:48 Setzte es beim Erhitzen giftige Arsenverbindungen frei, die die Arbeiterinnen und Arbeiter krank machten und die Schmelzöfen beschädigten. Die frustrierten Bergleute machten dafür übernatürliche Wesen verantwortlich, Kobolde jene hinterlistigen Berggeister der deutschen Mythologie, die den Menschen Streiche spielten und ihre Arbeit sabotierten, das störrische, unbrauchbare Erz nannten sie kurzerhand kobolderz. Woraus sich im Laufe der Zeit der Name Kobalt entwickelte. Erst 1735 gelang es dem schwedischen Chemiker Georg Brandt, aus diesem Erz ein bis dahin unbekanntes Metall zu isolieren und es als eigenständiges Element zu identifizieren.

2:34 Brandt bewies damit, dass die blaue Farbe die kobalthaltige Verbindungen seit Jahrtausenden in Glas und Keramik erzeugten, nicht, wie damals noch geglaubt, von Wismut oder anderen bekannten Stoffen stammte, sondern von Kobalt selbst. Es war eine der ersten neuzeitlichen Elementidentifizierungen überhaupt und machte Brandt zu einem Pionier der modernen Chemie.

2:57 Das Erz, das den Bergleuten so viel Ärger bereitet hatte, war Kobalt Arsenid. Auch bekannt als Speiskobalt oder Skutterrudit. Das giftige, Arsendampf produzierende Verhalten beim Verhütten erklärt die Beschwerden der Bergleute sehr genau, auch wenn Kobolde als Erklärung natürlich etwas weniger wissenschaftlich klingen. Kobalt steht im Periodensystem in der Gruppe 9 der vierten Periode, eingebettet zwischen seinen engen Nachbarn Eisen, fe, 26 und Nickel ni 28.

3:32 Gemeinsam bilden diese 3 Elemente eine Triade, die für ihre außergewöhnlichen magnetischen Eigenschaften bekannt ist. Alle 3 sind bei Raumtemperatur ferromagnetisch sie können also von Magneten angezogen werden und selbst dauerhaft magnetisiert werden. Kobalt hat dabei den höchsten Curi Temperaturwert unter allen ferromagnetischen Metallen. Erst bei 1 115 Grad Celsius verliert Kobalt seine Ferromagnetismus deutlich höher als Eisen mit 770 Grad Celsius und Nickel mit 358 Grad Celsius.

4:08 Das bedeutet, dass Kobalt seine magnetischen Eigenschaften auch bei sehr hohen Temperaturen beibehält, eine Eigenschaft, die in technischen Anwendungen von enormem Wert ist. In seiner reinen Form ist Kobalt ein hartes, silbrig graues, leicht glänzendes Metall mit einem Schmelzpunkt von 1495 Grad Celsius. Seine Dichte beträgt 8,9 Gramm pro Kubikzentimeter, und es ist damit etwas dichter als Eisen.

4:41 Wie Eisen und Vanadium gehört Kobalt zu den Übergangsmetallen und kann in mehreren Oxidationsstufen auftreten, wobei plus 2 und plus 3 die häufigsten und stabilsten sind. Die Elektronenkonfiguration lautet a 3 d 74 s 2, was Kobalt zu einem vielseitigen Reaktionspartner in chemischen und biochemischen Prozessen macht.

5:08 Kobalt ist in der Erdkruste kein häufiges Element. Mit einem durchschnittlichen Gehalt von etwa 25 Milligramm pro Kilogramm Erdkruste belegt es nur den 32 Platz in der Häufigkeitsrangliste es kommt selten in reiner Form vor, sondern fast immer in Verbindung mit anderen Elementen, insbesondere in Erzen wie Lineosid, Kobalt, Nickelsulfid, kobaltid, Kobalt, arsensulfid. Und aspolit Kobalt Haltigem Manganoxid der mit Abstand bedeutendste Anteil der weltweiten Kobaltproduktion, stammt als Nebenprodukt der Kupfer und Nickelförderung, lange bevor Chemikerinnen und Chemiker Kobalt als eigenständiges Element erkannten, nutzten Menschen kobalthaltige Verbindungen, um eine der seltensten und begehrtesten Farben der Welt zu

6:02 erzeugen. Das tiefe, leuchtende Blau des Kobaltglases. Die ältesten Belege für die Verwendung kobalthaltiger Pigmente reichen bis in die Antike zurück. In ägyptischen Glasobjekten aus dem zweiten Jahrtausend vor Christus wurde Kobaltblau nachgewiesen, persische Handwerkerinnen und Handwerker verwendeten kobalthaltige Erze zur Färbung von Glasuren bereits vor mehr als 3000 Jahren in China avancierte das Kobaltblau dort als Hui Hui Ching. Oder Mohammedanisches Blau bezeichnet da das Kobalt aus dem Nahen Osten importiert wurde, zum charakteristischen Dekorpigment des berühmten blau weißen Porzellans. Der Yuan Ming und Ching Dynastien. Dieses Porzellan, das später auch als blau weiß Ware bekannt wurde, begeisterte ganz Europa

6:55 und prägte das Bild chinesischer Kunsthandwerkskunst bis heute die. In Europa war Kobaltblau das kostbare Pigment der Glasmalerinnen und Glasmaler. Die strahlend blauen Fenster der gotischen Kathedralen Notre Dame de Paris, der Kölner Dom, die Saint Chapel verdanken ihre unvergängliche Leuchtkraft dem Kobalt, das Glas wurde blau gefärbt, indem kobalthaltige Mineralien dem geschmolzenen Glas zugesetzt wurden, das dabei entstehende Kobalt osilikat ist chemisch außergewöhnlich stabil, die.

7:30 Selbst nach Jahrhunderten unter freiem Himmel, dem Regen und dem Sonnenlicht ausgesetzt, behält kobaltblauglas seine Farbe nahezu unverändert. Ein Zeugnis der chemischen Beständigkeit dieser Verbindung. Im Jahr 1802 synthetisierte der französische Chemiker Louis Jacques Tenar erstmals reines Kobaltblau Kobalt Zweialuminat COAL 2 o 4 als Pigment.

8:00 Eine Verbindung, die seither unter dem Namen Tenatsblau bekannt ist. Dieses Pigment wurde schnell zu einer der beliebtesten Farben der Malerei des 19 Jahrhunderts. Künstlerinnen und Künstler wie Pierre August de Renoir, Claude Monet und Vincent van Gogh verwendeten Kobaltblau in ihren Werken, van Gogh beschrieb es in einem Brief an seinen Bruder Theo als jene Farbe, die in seiner Palette eine ganz besondere Stellung einnahm. Für ihn war es die Farbe des Himmels in seiner tiefsten Sehnsucht.

8:32 Kobaltgrün Kobalt 2, Zinkoxid und Kobalt, violett, Kobalt, 23 Phosphat erweiterten die Palette der Malerinnen und Maler im 19 Jahrhundert weiter. All diese Pigmente verbindet die außergewöhnliche Lichtechtheit und chemische Stabilität. Kobaltpigmente verblassen nicht, sie reagieren nicht mit Luft oder Feuchtigkeit und sind daher bis heute in Künstlerfarben höchster Qualität zu finden. Kobalt ist nicht nur ein Element der Kunst, es ist auch ein Element des Lebens in einem sehr wörtlichen Sinne, es ist der einzige Übergangsmetallbestandteil eines lebensnotwendigen Vitamins, Vitamin B 12, auch Cobalamin genannt, schon der Name verrät es. Cobalamin enthält im Zentrum seines Moleküls ein einzelnes Cobaltatom, eingebettet in eine

9:27 komplexe organische Struktur namens Corinring, eine Art biologisches Käfigmolekül, das das Cobalt Azon fest umschließt. Vitamin B 12 ist für den menschlichen Körper unverzichtbar es ist an der Synthese der DNA beteiligt. Spielt eine zentrale Rolle im Fettstoffwechsel und ist entscheidend für die normale Funktion des Nervensystems.

9:54 Ohne ausreichend Vitamin B. 12 können Nerven nicht korrekt mit Myelin ummantelt werden, jener schützenden Hülle, die die Weiterleitung von Nervenimpulsen ermöglicht. Ein Mangel führt zu Anämie, neurologischen Störungen, Kribbeln in den Gliedmaßen und in schweren Fällen zu irreversiblen Nervenschäden. Vitamin B 12 ist das größte und strukturell komplexeste aller bekannten Vitamine.

10:23 Es kann ausschließlich von bestimmten Bakterien und Archäen synthetisiert werden, kein Tier und keine Pflanze ist in der Lage, es selbst herzustellen, Menschen und andere Tiere nehmen es über die Nahrung auf, vor allem über tierische Produkte wie Fleisch, Fischeier und Milchprodukte, in denen sich b.

10:43 12. Durch die Aktivität von Darmbakterien angereichert, hat für Menschen, die sich vegan ernähren, ist eine Supplementierung mit Vitamin B 12 deshalb unerlässlich. Die Entdeckung und Strukturaufklärung von Vitamin B 12 war eine der größten wissenschaftlichen Leistungen des 20 Jahrhunderts Dorothy Crowfood Hodgkin, eine britische Chemikerin, gelang.

11:09 Es 1956 mit Hilfe der Röntgenkristallographie die vollständige dreidimensionale Struktur des Kobalamins zu entschlüsseln. Ein damals unglaublich komplexes Molekül mit 181 Atomen. Dafür erhielt sie 1964 den Nobelpreis für Chemie als erst dritte Frau in der Geschichte dieses Preises. Die vollständige chemische Synthese von Vitamin B 12 im Labor gelang 1973 den Teams von Robert B. Woodward und Albert Eschenmoser ein Meisterwerk der organischen Chemie, das über ein Jahrzehnt dauerte und Dutzende von Syntheseschritten erforderte.

11:57 In der Tierwelt findet sich Kobalt auch in anderen Rollen, die. Wiederkäuer wie Rinder und Schafe sind besonders stark auf ausreichend Kobalt im Boden angewiesen, da ihre mikrobiome Vitamin B 12 nur dann ausreichend produzieren können, wenn das Futter kobalthaltig ist. In Regionen mit kobaltarmen Böden leiden Schafe und Rinder an einer als Pine Disease oder Busch Signess bekannten Mangelkrankheit, die mit Kobaltsupplementierung behandelt werden kann.

12:27 Kobalt findet sich auch in Enzymen verschiedener Organismen, die ohne dieses Metallatom nicht funktionieren würden. Nitrogenase verwandte Enzymkomplexe, die an der Fixierung von Stickstoff beteiligt sind, enthalten in manchen Organismen Kobalt als zentrales Metallatom die biologische Chemie des Kobalts ist damit weit vielfältiger als sein Image als industrielles Metall vermuten lässt. Kobalt ist in den letzten Jahrzehnten zu einem der strategisch wichtigsten Rohstoffe der Welt geworden und der Grund dafür liegt in einem kleinen, leichten Bauteil, ohne dass unsere digitale Welt nicht funktionieren würde. Dem Lithium Ionen Akku Lithium Ionen Batterien speichern elektrische Energie, indem sie

13:14 beim Laden und entladen Lithium Ionen zwischen 2 Elektroden hin und her bewegen, die Kathode die positive Elektrode ist. Besteht in den meisten handelsüblichen Akkus aus Lithium, Kobalt, Oxid LI Co o 2 oder aus Mischoxiden, die Kobalt enthalten, darunter das weit verbreitete NMC Material Lithium, Nickel, Mangan, Kobalt, oxid.

13:41 Kobalt trägt dabei entscheidend zur Energiedichte, Stabilität und Langlebigkeit der Kathode bei. Ohne Kobalt oder mit deutlich weniger Kobalt wären die Akkus weniger stabil, weniger energiedicht und Sicherheitskritischer das Smartphone in deiner Tasche enthält je nach Modell zwischen 25 Gramm Kobalt, der Akku eines Elektroautos enthält je nach Zellenchemie und Fahrzeuggröße zwischen 25 kg Kobalt. Angesichts der Tatsache, dass die Elektromobilität. In den kommenden Jahrzehnten massiv wachsen soll, ist der Bedarf an Kobalt in einem Ausmaß gestiegen, das tiefgreifende geopolitische und humanitäre Fragen aufwirft. Rund 70% des weltweiten Kobalts werden in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut, der

14:37 Kongo verfügt über die mit Abstand größten bekannten Kobaldreserven der Welt. Ein geologischer Reichtum, der dem Land jedoch bisher wenig Wohlstand gebracht hat. Ein erheblicher Teil der kongolesischen Kobaltförderung stammt aus dem sogenannten Artisanalen Bergbau, Kleinschürferinnen und Kleinschürfer, oft ohne jegliche Schutzausrüstung graben Kobalt in primitiven Schächten ab, unter Bedingungen, die von internationalen Menschenrechtsorganisationen seit Jahren angeprangert werden.

15:10 Berichte über den Einsatz von Kinderarbeit in diesen Minen haben die gesamte Lieferkette der Batterieindustrie in ein moralisches Dilemma gestürzt. Unternehmen wie Apple, Samsung, Tesla und viele andere haben versprochen, ihre Lieferketten zu überprüfen und auf ethisch gewonnenes Kobalt umzustellen, ein Prozess, der langsam voranschreitet, aber noch weit von vollständiger Transparenz entfernt ist.

15:36 Die Industrie arbeitet intensiv daran, den Kobaltanteil in Akkus zu reduzieren oder ihn ganz zu ersetzen. Neue Kathodenmaterialien wie LFP, lithiumeisen Phosphat kommen vollständig ohne Kobalt aus und werden zunehmend in Elektroautos eingesetzt, insbesondere in günstigeren Fahrzeugsegmenten. Hochnickelhaltige NMC Kathoden reduzieren den Kobaltanteil erheblich.

16:02 Doch für viele Hochleistungsanwendungen bleibt Kobalt vorerst unverzichtbar. Neben Batterien ist Kobalt ein unverzichtbares Element in sogenannten Superlegierungen, Hochtemperaturlegierungen, die vor allem in der Luft und Raumfahrt sowie in stationären Gasturbinen eingesetzt werden, diese Legierungen häufig auf Nickel oder Kobaltbasis, müssen extremen Bedingungen standhalten.

16:29 Temperaturen von über 1000 Grad Celsius, mechanischem Stress und oxidativer Atmosphäre, alles gleichzeitig über Tausende von Betriebsstunden, kobaltbasis Superlegierungen wie Stellit, eine Kobalt Chrom wolframlegierung sind besonders verschleißfest und werden in Turbinenschaufeln, Lagern und Schneidwerkzeugen eingesetzt. Die Kombination aus Hochtemperaturfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit macht Stellid zu einem Material, das in vielen Anwendungen keine gleichwertige Alternative kennt.

17:06 Strahltriebwerke moderner Passagierflugzeuge und damit die zivile Luftfahrt, wie wir sie kennen, wären ohne Kobalt in ihrer heutigen Form nicht möglich, auch in der Medizintechnik findet Kobalt eine wichtige Anwendung. Kobalt Chromlegierungen werden für Gelenkprothesen, insbesondere Hüft und Knieprothesen verwendet.

17:27 Sie verbinden Biokompatibilität, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit im körperlichen Umfeld in einer Weise, die nur wenige andere Materialien erreichen. Millionen von Menschen weltweit tragen Kobalt buchstäblich in sich, in Form von Gelenkimplantaten, die ihnen Mobilität und Lebensqualität zurückgeben.

17:50 Ein besonderes Kapitel der Kobaltgeschichte ist das radioaktive Isotop Kobalt 6060 CO. Es entsteht, wenn das stabile Kobalt 59 in einem Kernreaktor mit Neutronen bestrahlt wird und zerfällt dann mit einer Halbwertszeit von etwa 5,27 Jahren. Unter Aussendung hochenergetischer Gammastrahlung. Diese Gammastrahlung macht Kobalt 60 zu einem wichtigen Werkzeug in der Medizin.

18:19 Und in der Industrie, in der Strahlentherapie, einem zentralen Behandlungsverfahren bei Krebs, wurde das sogenannte Kobaltgerät jahrzehntelang eingesetzt, um Tumore gezielt zu bestrahlen und abzutöten. Obwohl moderne Linearbeschleuniger das Kobaltgerät in vielen Kliniken weltweit verdrängt haben, wird Kobalt 60 in Ländern mit begrenzten technischen Ressourcen nach wie vor in der Krebstherapie eingesetzt, in der Industrie wird.

18:49 Wird Kobalt 60 zur Gammabestrahlung verwendet? Zur Sterilisation von medizinischen Produkten und Lebensmitteln sowie zur Zerstörungsfreien Werkstoffprüfung bei der Strahlung genutzt wird, um Risse und Defekte in Metallstrukturen sichtbar zu machen, ohne diese zu beschädigen? Die Doppelnatur des Kobalts als lebensspendender Bestandteil von Vitamin B 12 und als Quelle medizinisch genutzter Strahlung. Zeigt, wie vielschichtig ein einziges Element sein kann. Kobalt entstand, wie die meisten Metalle durch Kernfusion in massereichen Sternen und durch die Supernova Explosionen, die deren Lebensenden markieren, in Meteoriten, besonders in den sogenannten Eisenmeteoriten, findet sich Kobalt gemeinsam mit Eisen und Nickel, ein Abbild der

19:42 kosmischen Elementhäufigkeiten, die auch die Zusammensetzung des Erdkerns prägen. Im Erdinneren konzentriert sich Kobalt wie Eisen und Nickel aufgrund seiner siderophilen Natur, seiner chemischen Affinität zu Eisen, bevorzugt im metallischen Kern unseres Planeten. Auf dem Tiefseeboden findet sich Kobalt in großen Mengen in sogenannten Manganknollen und ferromanganhaltigen Krusten.

20:12 Diese Kartoffelgroßen Mineralkonkretionen bedecken weite Teile des Meeresbodens und. In Tiefen von 4000 bis 6000 Metern und enthalten neben Mangan auch erhebliche Mengen an Kobalt, Nickel, Kupfer und Seltenen Erden. Das wirtschaftliche Interesse an diesen Tiefseeressourcen wächst mit dem steigenden Bedarf an Batteriemetallen, mehrere Länder und Unternehmen haben Lizenzen für die Erkundung von Manganknollenfeldern im Pazifischen Ozean erworben und die Debatte über den Tiefseebergbau, die. Seine wirtschaftlichen Chancen und seine ökologischen Risiken für noch weitgehend unerforschte Ökosysteme ist eine der drängendsten Umweltfragen unserer Zeit. Kobalt ist ein Element der Kontraste, es ist das strahlende Blau der gotischen Kathedralen

21:06 und der verborgene Bestandteil unserer Akkus. Es ist das Zentrum eines lebenswichtigen Vitamins und die Quelle einer medizinisch genutzten Strahlung. Es ist ein Wunder der Geochemie und ein Brennpunkt globaler Ungerechtigkeit. Wenn wir ein Smartphone aufheben, wenn wir in ein Elektroauto steigen, wenn wir ein Gemälde von Monet betrachten.

21:28 Überall dort ist Kobalt ein Element, das in den Tiefen der Erde und des Ozeans im Inneren von Sternen und in den Enzymkomplexen lebender Zellen gleichermaßen zu Hause ist. Und vielleicht ist genau das die wichtigste Lektion, die ein Element wie Kobalt uns lehren kann. Dass unsere technologische Welt nicht losgelöst von der Erde existiert, von der sie stammt. Dass jedes Smartphone, jede Batterie, jeder Akku seinen Ursprung in der Erdkruste hat und dass die Art, wie wir diese Ressourcen gewinnen, über das Schicksal von Menschen, Ökosystemen und letztlich des gesamten Planeten entscheidet. Die Erde, die uns Kobalt schenkt, die Kobaltblau in mittelalterliches Glas zaubert und das Vitamin in unseren Zellen formt.

22:15 Diese Erde ist nicht unerschöpflich, sie ist ein empfindliches System, in dem alles miteinander zusammenhängt, zu erkennen, wie tief wir mit ihr verknüpft sind, ist vielleicht der erste und wichtigste Schritt, sie besser zu schützen. Danke, dass du diese Folge von Wissensreise durch das Periodensystem mit mir geteilt hast. Von den Kobolden des Erzgebirges bis zu den Akkus von Morgen, Kobalt ist ein Element, das uns überall begleitet. Oft ohne dass wir es bemerken.

22:47 Und wenn du beim nächsten Blick auf ein mittelalterliches Kirchenfenster oder beim Aufladen deines Handys einen Moment innehältst und an all das denkst, was in diesem kleinen Element steckt, dann hat diese Reise ihr Ziel erreicht. Wenn dir dieser Podcast gefällt, freufre ich mich sehr über ein Abonnement, so verpasst du keine neue Folge und wenn du ein paar Minuten Zeit hast, hinterlasse uns gerne eine Bewertung auf deiner bevorzugten Podcast Plattform.

23:15 Jede Rezension hilft uns, noch mehr Menschen zu erreichen und wissen auf diese ruhige, entspannte Weise zu teilen. Bis zur nächsten Folge bleib neugierig.