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

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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

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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.