52. Tellur (Te) - Das metallische Nichtmetall

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0:23 Es gibt im Periodensystem Elemente, die ihren Namen mit Stolz tragen, weil sie aus dem Alltag nicht wegzudenken sind. Und es gibt jene seltenen, scheuen Vertreter, die ihr Dasein im Verborgenen führen, in den feinsten Schichten der Hochtechnologie, in den Tiefen der Erdkruste, in den Schlacken der Kupferraffinerien. Tellur gehört zu dieser zweiten, Stilleren Familie, sein chemisches Symbol lautet T.

0:53 Seine Ordnungszahl ist 52 und sein Name geht auf das lateinische Wort tellus zurück, das schlicht Erde bedeutet. Ein Name, der dem Element gleichsam die ganze Erde widmet und der doch in einem eigentümlichen Kontrast steht zu seiner außerordentlichen Seltenheit, denn Tellur ist eines der seltensten stabilen Elemente in der gesamten Erdkruste. Seltener noch als Gold oder Platin. Und allein dieser Umstand macht es zu einem Stoff voller Widersprüche.

1:25 Es trägt den Namen der Erde und ist in ihr doch kaum zu finden, es sieht aus wie ein Metall und verhält sich doch wie ein Nichtmetall es ist giftig und zugleich für manche Lebewesen von eigentümlichem Reiz. Tellur ist mit einem Wort ein Grenzgänger. Und genau diese Zwischenstellung wird uns durch diese ganze Folge begleiten.

1:51 Lehne dich also zurück, atme ruhig und gleichmäßig und lass uns gemeinsam eintauchen in die Welt dieses silbrig glänzenden, spröde, silbernen Halbmetalls, dessen Geschichte mehr Wendungen bereithält, als seine Unscheinbarkeit vermuten ließe. Beginnen wir mit dem Platz, den Tellur im Periodensystem einnimmt. Denn er erklärt vieles von seinem widersprüchlichen Wesen. Tellur steht in der sechsten Hauptgruppe, in jener Familie, die nach ihrem bekanntesten Mitglied auch die Sauerstoffgruppe genannt wird und die in der Fachsprache als Chalkogene bezeichnet wird, was so viel bedeutet wie Erzbildner zu dieser Familie gehören der Sauerstoff, der Schwefel, das Selen, das Tellur und schließlich das radioaktive Polonium.

2:42 Innerhalb dieser Gruppe vollzieht sich ein bemerkenswerter Wandel. Je weiter man nach unten geht, während der Sauerstoff an der Spitze ein typisches Nichtmetall ist, ein Gas, das wir atmen und während der Schwefel ein gelber, Sprödes, nichtmetallischer Feststoff ist, beginnt sich das Verhalten bei Selen und Tellur allmählich zu verschieben.

3:07 Tellur trägt bereits deutlich metallische Züge. Es besitzt einen silbrig weißen, metallischen Glanz. Es leitet den elektrischen Strom, wenn auch schlecht und in seinem äußeren Erscheinungsbild würde man es ohne Zögern für ein Metall halten. Und doch verhält es sich in seiner Chemie in vielen Belangen wie ein Nichtmetall, bildet ähnliche Verbindungen wie der Schwefel und das Selen und entzieht sich so der eindeutigen Einordnung.

3:39 Diese Mischung aus metallischem Aussehen und nichtmetallischem verhalten weist ihm seinen Platz unter den Halbmetallen oder Metalloiden zu jenen Grenzgängern, die zwischen den großen Reichen der Metalle und der Nichtmetalle stehen und die gerade in der modernen Technik eine herausragende Rolle spielen. Der Name dieser Folge, der metallische Nichtmetall, fängt diesen Widerspruch treffend ein, denn Tellur ist beides und doch keines von beidem.

4:10 Ganz wenden wir uns nun der Geschichte seiner Entdeckung zu, die in ein abgelegenes Bergrevier des 18 Jahrhunderts führt, nach Siebenbürgen, in das heutige Rumänien, das damals zum Habsburger Reich gehörte. Dort, in den Goldgruben rund um den Ort Zalatna, stieß man auf ein seltsames Erz, das die Bergleute und Mineralogen vor ein Rätsel stellte.

4:36 Es enthielt Gold, daran bestand kein Zweifel, und doch verhielt es sich anders, als die bekannten Golderze. Man nannte es spöttisch und ratlos das Problemgold oder mit einem deutschen Ausdruck das fragwürdige Gold, denn niemand konnte Recht sagen, womit das Gold darin verbunden war. Ein österreichischer Mineraloge namens Franz Josef Müller von Reichenstein, der als Bergbaubeamter in dieser Region tätig war, untersuchte dieses Erz in den Jahren um 1782 mit großer Sorgfalt er. Er gewann daraus eine silbrig glänzende Substanz, die sich keinem der bekannten Stoffe zuordnen ließ. Und er vermutete richtig, dass er es mit einem neuen, bis dahin unbekannten Element zu tun hatte. Müller war ein gewissenhafter

5:30 Forscher und er war sich seiner Sache nicht völlig sicher, weshalb er proben an den berühmten schwedischen Chemiker und Mineralogen Torban Bergmann schickte, um seine Beobachtungen bestätigen zu lassen, doch. Die Mengen waren zu gering für eine zweifelsfreie Klärung und so blieb die Sache zunächst in der Schwebe. Es dauerte mehr als ein Jahrzehnt, bis das neue Element endgültig als solches anerkannt und mit einem Namen versehen wurde.

6:02 Diese Aufgabe fiel dem deutschen Chemiker Martin Heinrich Klapprott zu, einem der bedeutendsten analytischen Chemiker seiner Zeit. Der das Element in den letzten Jahren des 18 Jahrhunderts erneut untersuchte, Müllers Entdeckung bestätigte und ihm den Namen Tellur gab. Nach dem lateinischen Tellus der Erde klapprot ein Mann von großer wissenschaftlicher Redlichkeit, betonte dabei ausdrücklich, dass das Verdienst der Entdeckung Müller von Reichenstein gebühre. Und so ist die Geschichte des Tellurs auch eine Geschichte wissenschaftlicher Fairness, in der ein Forscher die Leistung eines anderen würdigte, anstatt sie sich anzueignen. Bemerkenswert ist, dass nur wenige Jahre später in den ersten Jahren des 19

6:54 Jahrhunderts, das nahe verwandte Element Selen entdeckt wurde, und zwar durch den schwedischen Chemiker Jöns Jakob Bercelius. Dieser benannte sein neues Element nach der griechischen Mondgöttin Selene, dem Mond und tat dies gerade in bewusster Anlehnung an das bereits bekannte Thelur, das ja nach der Erde benannt war. So entstand ein himmlisches Geschwisterpaar im Periodensystem, der Mond und die Erde, Selen und Thelur. 2 Elemente, die nicht nur dem Namen nach, sondern auch in ihren chemischen Eigenschaften eng miteinander verwandt sind und die in der Natur oft gemeinsam auftreten. Es ist eine jener feinen, poetischen Verbindungen, die sich in der Nomenklatur der Wissenschaft mitunter verbergen, und sie erinnert uns daran, dass

7:47 auch die nüchterne Chemie ihre Bilder und Bezüge kennt. Doch wo findet man dieses seltene Element überhaupt, das den Namen der ganzen Erde trägt und in ihr doch so rar ist? Tellur kommt in der Natur nur in winzigen Mengen vor und seine Konzentration in der Erdkruste liegt in einem Bereich, der es zu einem der seltensten Elemente überhaupt macht.

8:13 Anders als die meisten anderen Elemente, die sich vorwiegend gebunden in Mineralen finden, tritt Tellur gelegentlich sogar in gediegener, also reiner Form auf, und es bildet eine Reihe eigentümlicher Minerale, in denen es sich anders als die meisten Nichtmetalle mit Metallen wie Gold und Silber verbindet. Diese sogenannten Telleride sind unter Mineralogen wohlbekannt und einige von ihnen tragen klangvolle Namen. So gibt es das Calaverit und das Sylvanit, beides Gold, Tellur, Verbindungen, die in manchen Goldlagerstätten der Welt vorkommen und die in der Geschichte des Goldbergbaus eine eigene, mitunter kuriose Rolle gespielt haben. In der berühmten Goldgräberstadt Calgurli in Westaustralien etwa wurde in den frühen Jahren des

9:08 Goldrauschs Tellurhaltiges Golderz, das man nicht als wertvoll erkannte, achtlos beiseite geworfen und sogar zum Auffüllen von Schlaglöchern und zum Pflastern von Straßen verwendet, bis man Jahre später erkannte, dass in diesem vermeintlichen Abfall beträchtliche Mengen Gold gebunden waren. Daraufhin gruben die Bewohnerinnen und Bewohner ihre eigenen Straßen wieder auf, um das verschmähte Gold zu bergen. Eine Episode, die mit einem gewissen Augenzwinkern überliefert wird und die zeigt, wie eng das Schicksal des Tellurs mit dem des Goldes verwoben ist. Die wirtschaftlich bedeutsamste Quelle des Tellurs ist jedoch keine eigene Tellurmine, denn solche gibt es kaum, sondern ein Nebenprodukt eines ganz anderen

9:59 Industriezweigs, nämlich der Kupfergewinnung. Wenn Kupfer in großem Maßstab elektrolytisch raffiniert, also gereinigt wird, sammelt sich am Boden der Elektrolysezellen ein dunkler Schlamm an. Der sogenannte Anodenschlamm, in dem sich all jene Begleitelemente anreichern, die im Rohkupfer enthalten waren. Aus diesem Anodenschlamm, einem Abfallprodukt der Kupferindustrie, wird der weitaus größte Teil des heute genutzten Tellurs gewonnen.

10:32 Das bedeutet, dass die Verfügbarkeit von Tellur eng an die Produktion von Kupfer gekoppelt ist und sich nicht beliebig steigern lässt. Ganz gleich, wie groß die Nachfrage auch sein mag, diese Abhängigkeit macht Tillur wie viele andere seltene Elemente auch, zu einem strategisch heiklen Rohstoff, dessen Versorgung von den Produktionsmengen eines völlig anderen Metalls bestimmt wird.

10:59 Und sie verleiht ihm eine besondere Verletzlichkeit in den globalen Lieferketten der Hochtechnologie. Und damit kommen wir zu jener Anwendung, die das einst so unscheinbare Tellur in den vergangenen Jahrzehnten an die Schwelle der großen Zukunftstechnologien gerückt hat. Zur Gewinnung von Sonnenenergie.

11:22 Eine Verbindung des Tellurs mit dem Metall Cadmium, das Cadmium Tellurid, hat sich als außerordentlich geeigneter Werkstoff für die Herstellung von Solarzellen erwiesen. Diese sogenannten Dünnschichtsolarzellen unterscheiden sich grundlegend von den verbreiteten Solarzellen aus kristallinem Silizium. Während letztere eine vergleichsweise dicke Schicht des Halbleiters benötigen, genügt beim Cadmiumtellorid eine hauchdünne Schicht, um das Sonnenlicht wirksam in elektrischen Strom umzuwandeln, denn dieses Material besitzt eine außergewöhnlich gute Fähigkeit, Licht zu absorbieren. Eine Schicht von wenigen Tausendstel Millimetern Dicke reicht aus, um den größten Teil des einfallenden Sonnenlichts einzufangen.

12:14 Das macht diese Technik kostengünstig und materialsparend und Cadmium tellurid Solarmodule gehören heute zu den preiswertesten Möglichkeiten, Sonnenstrom in großem Maßstab zu erzeugen. Auf weiten Solarkraftwerken, die ganze Landschaften mit ihren dunklen Modulreihen überziehen, leistet das einst verschmähte Telur so einen stillen Beitrag zur Energiewende, zur Abkehr von den fossilen Brennstoffen hinzu erneuerbaren Quellen es ist eine bemerkenswerte Wendung im Schicksal eines Elements, das man jahrzehntelang kaum zu gebrauchen wusste und sie zeigt. Wie sich der Wert eines Stoffes mit dem Wandel der menschlichen Bedürfnisse verändern kann.

13:03 Was gestern noch ein nutzloses Nebenprodukt der Kupferraffinerie war, ist heute ein Baustein einer saubereren Zukunft. Doch die Solartechnik ist nicht die einzige Bühne, auf der das Tellur in der modernen Welt eine Rolle spielt, eine weitere. Höchst faszinierende Anwendung findet sich in der Welt der Datenspeicherung, genauer gesagt in den Wiederbeschreibbaren optischen Speichermedien, wie sie über viele Jahre als Wiederbeschreibbare Compact Discs und digitale vielseitige Scheiben verbreitet waren.

13:37 Hier nutzt man eine außergewöhnliche Eigenschaft bestimmter Tellurlegierungen. Nämlich ihre fähig Fähigkeit, durch Wärmeeinwirkung blitzschnell zwischen 2 verschiedenen Zuständen hin und her zu wechseln. Zwischen einem geordneten kristallinen Zustand und einem ungeordneten, glasartigen Zustand.

14:01 Diese bei einem Zustände unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, Licht zu reflektieren und genau dieser Unterschied lässt sich nutzen um Information zu speichern. Ein feiner Laserstrahl erhitzt winzige Punkte der Speicherschicht und versetzt sie wahlweise in den einen oder den anderen Zustand. Und ein schwächerer Laserstrahl liest diese Zustände später wieder aus.

14:29 Dieses Prinzip der Phasenwechselspeicherung beruht maßgeblich auf den besonderen Eigenschaften tellurhaltiger Legierungen, und es wird bis heute in modernen Formen der Datenspeicherung erforscht und weiterentwickelt, die einmal die heutigen Speichertechniken ablösen könnten. So verbirgt sich in der Geschichte der digitalen Erinnerung, in der Fähigkeit, Bilder, Töne und Texte dauerhaft zu bewahren. Ein weiteres Mal das Stille Wirken des Tellurs. Daneben findet das Tellur eine ganze Reihe weiterer, weniger spektakulärer, aber durchaus nützlicher Verwendungen. In der Metallverarbeitung setzt man kleine Mengen Tellurbestimmten Stahlsorten und Kupferlegierungen zu, um sie besser zerspanbar zu machen, das

15:22 heißt leichter, Bohrbar, drehbar und bearbeitbar. Was in der industriellen Fertigung von erheblichem Wert ist. In der Gummiherstellung diente Tellur lange Zeit als Zusatz bei der Vulkanisation, jenem Prozess, durch den Kautschuk in widerstandsfähigen Gummi verwandelt wird. Und es verlieh dem Gummi eine erhöhte Hitzebeständigkeit. Auch in der Glasherstellung kommt Tellur zum Einsatz, wo es gläsern eine eigentümliche bräunliche Färbung verleihen kann und in speziellen Gläsern für die moderne Optik und die Datenübertragung Verwendung findet. So zieht sich das Tellur, einmal entdeckt und verstanden durch die unterschiedlichsten Bereiche der Technik, fast immer im Hintergrund, fast nie im

16:12 Rampenlicht. Es gibt jedoch eine Eigenschaft des Tellurs, die selbst jenen im Gedächtnis bleibt, die sich sonst wenig für Chemie begeistern. Und sie ist von einer Art, die man eher belustigend als bedrohlich nennen möchte, obwohl sie auf einer ernsten Tatsache beruht, der Giftigkeit des Tellurs Tellur und seine Verbindungen sind giftig, und wer ihnen ausgesetzt ist, etwa bei der Arbeit mit dem Element. Kann eine höchst unangenehme Begleiterscheinung erfahren. Der menschliche Körper wandelt aufgenommenes Tellur in eine flüchtige Verbindung um das Dimethyl Tellurid, und diese Substanz besitzt einen außerordentlich durchdringenden, knoblauchartigen Geruch.

17:01 Wer auch nur winzige Mengen Tellur aufgenommen hat, sondert diesen Geruch über den Atem und die Haut ab. Und zwar in einer Intensität und Hartnäckigkeit, die jedes Maß übersteigt. Man spricht von einem Tellur Atem, der über Wochen, in manchen Fällen sogar über Monate anhalten kann und der so stark ist, dass die betroffene Person für ihre Mitmenschen kaum erträglich wird, schon winzigste. Gesundheitlich völlig unbedenkliche Mengen reichen aus, um diesen Effekt hervorzurufen, weshalb der knoblauchartige Geruch geradezu als chemische Visitenkarte des Tellurs gilt.

17:43 Diese eigentümliche Eigenschaft hat dem Element unter Chemikerinnen und Chemikern einen gewissen Ruf eingebracht, und sie erinnert auf fast humorvolle Weise daran, wie sehr die Stoffe unserer Welt in uns hineinwirken und unsere Körper in einer Weise verändern können. Die wir nicht beabsichtigt haben. Zugleich ist sie eine Mahnung zur Vorsicht, denn die Giftigkeit des Tellurs verlangt einen sorgsamen und verantwortungsvollen Umgang, gerade dort, wo es in industriellen Mengen verarbeitet wird. Wenn wir den Blick noch einmal weiten und das Tellur in seinen größeren Zusammenhang stellen, dann zeigt sich ein Element, das.

18:26 Dass die ganze Spannweite menschlicher Erfahrung mit der materiellen Welt in sich vereint, da ist die Geschichte seiner Entdeckung, die von der Geduld und Redlichkeit einzelner Forscher erzählt, von Müller, von Reichenstein, der ein Rätsel nicht ruhen ließ, und von Klapproth, der die Ehre dem Entdecker zusprach. Da ist seine kosmische Verwandtschaft mit dem Selen. Die Erde und der Mond in der Namensgebung verewigt da ist seine eigentümliche Seltenheit, die im Widerspruch zu seinem irdischen Namen steht und seine enge Bindung an das Gold und das Kupfer, in deren Schatten es gewonnen wird. Und da ist seine erstaunliche Wandlung vom verschmähten Abfallprodukt zum Baustein der Sonnenenergie und der digitalen Erinnerung.

19:21 In all dem spiegelt sich etwas von der grundlegenden Wahrheit, dass die Elemente, aus denen unsere Welt gebaut ist, endlich sind, ungleich verteilt und oft nur in winzigen Mengen verfügbar. Tellur ist eines der seltensten unter ihnen und seine wachsende Bedeutung für die Technik der Zukunft, besonders für die Gewinnung sauberer Energie aus dem Sonnenlicht, stellt uns vor die Frage, wie wir mit solchen kostbaren und begrenzten Gaben der Erde umgehen wollen.

19:53 Es liegt eine stille Verantwortung darin, diese Stoffe nicht zu verschwenden, sie aus alten Geräten zurückzugewinnen, anstatt immer neue Lagerstätten zu erschließen. Und die Belastungen ihrer Gewinnung nicht achtlos der Natur und kommenden Generationen aufzubürden. Die Erde, deren Namen das Tellur trägt, ist kein unerschöpfliches Vorratslager, sondern ein fein abgestimmtes Ganzes, dessen Schätze über unvorstellbare Zeiträume hinweg entstanden sind und sich nicht erneuern lassen.

20:27 Gerade ein Element, das uns hilft, das Licht der Sonne zu ernten und uns von den fossilen Brennstoffen zu lösen, mahnt uns, diesen Weg mit Bedacht und mit Achtung vor der Verletzlichkeit unseres Planeten zu gehen. Und so neigt sich unsere Reise durch die Welt des Tellurs ihrem Ende zu. Wir sind aufgebrochen in den Goldgruben Siebenbürgens und. Wo ein rätselhaftes Erz die Forscher Beschäftigte, sind dem Element durch die feinen Verzweigungen seiner Verwandtschaft mit dem Mond und der Erde gefolgt, haben es in den Schlacken der Kupferraffinerien aufgespürt, in den dunklen Reihen der Solarkraftwerke wiederentdeckt und in den schimmernden Schichten der optischen Speicher gefunden.

21:13 Und wir haben sogar von seinem unverwechselbaren, hartnäckigen Atem erfahren. Tellur. Der metallische Nichtmetall, der Grenzgänger zwischen den Reichen, das seltene Element mit dem Namen der ganzen Erde ist ein leiser Begleiter unserer technischen Zivilisation, der im Verborgenen wirkt und dessen Bedeutung weit größer ist, als seine Unscheinbarkeit vermuten lässt.

21:41 Während du nun langsam zur Ruhe kommst und die Bilder dieser Reise in dir nachklingen lässt. Die silbrig glänzenden Kristalle des Tellurs die. Die verschmähten goldhaltigen Straßen von Calgurli, die dunklen Solarmodule, die das Sonnenlicht trinken, denke daran, dass in den unscheinbarsten Dingen oft die erstaunlichsten Geschichten verborgen liegen. Die Welt ist voll von solchen stillen Wundern, von Elementen und Geschichten, die nur darauf warten, entdeckt zu werden. Schlaf gut, Ruhe sanft und bis zur nächsten Folge unserer gemeinsamen Reise durch das Periodensystem der Elemente.