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Iridium (Chemisches Element)

Iridium (Chemisches Element)

Iridium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ir und der Ordnungszahl 77. Das sehr schwere, harte, spröde, silber-weiß glänzende Metall der Platingruppe gilt als das korrosionsbeständigste Element. Unter 0,11 Kelvin wechselt es in den supraleitfähigen Zustand über.

Geschichte

Iridium (griechisch iris für Regenbogen) wurde 1803 in London von Smithson Tennant zusammen mit Osmium entdeckt. Beim Auflösen eines Rohplatins in Königswasser befanden sich beide Platinmetalle im unlöslichen schwarzen Rückstand. Die hohe Farbkraft der Iridiumsalze inspirierte Tennant zu dem Namen Iridium.

Vorkommen

Iridium ist seltener als Gold oder Platin. In der Natur tritt es elementar in Form von kleinen Körnern auf oder in Begleitung des Platins. Mit Osmium bildet es zwei natürlich vorkommende Minerale :
- Osmiridium, das zu 50 % aus Iridium, der Rest aus Osmium, Platin, Rhutenium und Rhodium besteht
- Iridosmium, das sich zu 55-80 % aus Osmium und zu 20-45 % aus Iridium zusammensetzt. Wichtige Vorkommen liegen in Südafrika, im Ural, Nord- und Südamerika, in Tasmanien, Borneo und Japan. Freies Iridium ebenso wie andere Elemente der Platingruppe finden sich in Flusssanden. Daneben fällt Iridium bei der Verhüttung von Nickelerzen an.

Eigenschaften

Wegen seiner Härte und Sprödigkeit kann Iridium nur schwer bearbeitet werden. Bei Rotglut oxidiert es unvollständig zu schwarzem IrO₂, das oberhalb 1140 °C wieder zerfällt. Auch Iridium ist wie Osmium in der Hitze und vor allem beim höherem Sauerstoffgehalt als Oxid flüchtig. An kalten Stellen jedoch scheidet es sich im Gegensatz zum Osmium als Metall oder IrO₂ wieder ab. In Mineralsäuren, auch in Königswasser, ist es beständig. In Chlorid-Schmelzen bei Gegenwart von Chlor wird es jedoch aufgelöst. Iridium gilt als das Element mit der größten Dichte. Ein bestimmtes Iridiumiostop ist mit 22,65 kg/dm³ das dichteste aller Reinelemente. Im Durchschnitt aller vorkommenden Isotope ist Iridium nicht das dichteste Element, sondern Osmium. Ob Iridium das dichteste Element ist, oder ob es Osmium ist, ist also reine Definitionssache. In der angelsächsischen Literatur gilt überwiegend Osmium als das dichteste Element.

Isotope

Iridium hat 8 Isotope
- 189Ir
- 190Ir
- 191Ir 37,3 % Ir ist stabil mit 114 Neutronen
- 192Ir
- 192mIr
- 193Ir 62,7 % Ir ist stabil mit 116 Neutronen
- 194Ir
- 195Ir siehe Tabelle rechts

Verwendung

Iridium ist oft Bestandteil von Legierungen, denen es Härte und/oder Sprödigkeit verleiht. Platin-Iridium-Legierungen setzt man bei Präzisionsmessungen, in der Medizin und dem Maschinenbau ein. Weitere Verwendung findet es:
- in Form von Behältern und Tiegeln für Hochtemperaturanwendungen
- als elektrischer Kontakt
- bei Zündkerzen-Elektroden
- in Schreibfedern für Füllfederhalter
- als Bestandteil von Kugelschreiberminen (Schreibkugel)
- in Legierung mit Pt als Zerstäuberspitze in der Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie
- sowie in Form der UV-Schutzschicht auf hochwertigen Sonnenbrillen

Sicherheitshinweise

Metallisches Iridium ist wegen seiner Beständigkeit ungiftig. Iridiumverbindungen müssen als toxisch eingestuft werden.

Nachweis

Siehe auch KT-Impakt (Kreide-Tertiär-Einschlag), Auftreten von Iridium in Schichten weltweit, die durch einen Meteor oder Kometen hervorgerufen wurden.

Verbindungen

Viele Iridiumsalze sind farbig: Mit Chlor bildet es olivgrünes Iridium(III)-chlorid oder dunkelblauschwarzes nicht ganz definiertes Iridium(IV)-chlorid. Mit Fluor reagiert es zu gelbem, leichtflüchtigem Iridium(VI)-fluorid beziehungsweise gelbgrünem Iridium(V)-fluorid.

Literatur

Weblinks

- [http://periodic.lanl.gov/elements/77.html Los Alamos National Laboratory - Iridium]
- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Ir/index.html WebElements.com - Iridium]
- [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Ir.html EnvironmentalChemistry.com - Iridium]
- [http://www.pniok.de/ir.htm Bild in der Sammlung von Heinrich Pniok] Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Gruppe-9-Element Kategorie:Periode-6-Element Kategorie:Übergangsmetall ja:イリジウム th:อิริเดียม

Chemisches Element

Stoffe, die ausschließlich aus Atomen mit gleicher Anzahl an Protonen im Kern (Kernladungszahl) bestehen, bezeichnet man als chemische Elemente. Sie treten im Universum mit einer bestimmten Elementhäufigkeit auf. Im Gegensatz zu den Elementen stehen die Verbindungen und die Stoffgemische. Früher war die Definition dieses Begriffs intuitiver, aber unpräziser: Robert Boyle definierte ein chemisches Element als einen Reinstoff, der mit chemischen Methoden nicht weiter zerlegt werden kann. Diese Definition hat den Nachteil, dass man nie sicher sein kann, ob man die chemischen Methoden völlig ausgeschöpft hat. Hätte man es z. B. im Labor nicht geschafft, Wasser zu zerlegen, so hätte man es als Element einordnen müssen. Der heutige Element-Begriff, der für die Stoffe eine Einteilung nach ihren Bestandteilen, den Atomen, vornimmt, ist abstrakter, dafür aber präzise. Seine praktische Bedeutung liegt darin, dass er Atome mit gleichem chemischen Verhalten (dem Verhalten bei chemischen Reaktionen) zusammenfasst. Das physikalische Verhalten von Atomen ein und desselben Elements kann dabei durchaus unterschiedlich sein, z. B. können die Atome eines Elements sich in der Masse unterscheiden (Isotope) und bei nuklearen Reaktionen unterschiedlich verhalten. Nach der Kernladungszahl (auch Ordnungszahl) ihrer Atome ordnet man die Elemente im Periodensystem der Elemente (PSE) an. Dieses System wurde vom russischen Gelehrten Dmitri Iwanowitsch Mendelejew zeitgleich mit dem deutschen Lothar Meyer 1869 begründet.

Kernladungszahl und Masse

Die Erklärungen dafür, dass die Massezahl nicht genau dem Vielfachen der Masse des Wasserstoffatoms entspricht, sind:
- Protonen und Neutronen, die den Hauptanteil der Masse bilden, sind fast, jedoch nicht genau, gleich schwer.
- Natürliche Elemente bestehen aus einer Mischung von Atomen mit unterschiedlicher Neutronenzahl. Eine Atomart überwiegt meist bei weitem, diese bestimmt dann die Massenzahl (Ausnahme Chlor Cl mit der 35,5-fachen Masse)
- Das natürliche Mischverhältnis ist bei einem Element meist gleich (Ausnahme ist Blei, das unterschiedliche durchschnittliche Atommassen zeigt, wenn man es aus verschiedenen Lagerstätten gewinnt)
- Bei sehr genauen Messungen zeigt sich die Bindungsenergie als Massendefekt, so dass die Kernmasse stets minimal kleiner ist als die Summe der Massen der Protonen und Neutronen.

Rein- und Mischelemente

Der Kern des Wasserstoffs besteht fast immer aus nur einem Proton. Wasserstoff mit einem Proton und einem Neutron im Kern (Deuterium) tritt in natürlichem Wasserstoff mit einem Anteil von 0,015 % auf. Der Heliumkern besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Es existieren aber auch Helium-Atome, die zwei Protonen, aber nur ein Neutron, enthalten. Diese treten in natürlichem Helium jedoch nur mit einem Anteil von 0,000137 % auf. Chlor (17 Protonen) besteht aus einer Mischung aus Atomen mit 18 Neutronen (75,8 %) und 20 Neutronen (24,2 %). Chemische Elemente, die nur aus einer Atomart bestehen, heißen Reinelemente, wenn sie dagegen aus zwei oder mehr Atomarten bestehen, heißen sie Mischelemente. Atome des gleichen Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl nennt man Isotope.

Chemische Verbindungen

Chemische Elemente können, bis auf wenige Ausnahmen, chemische Verbindungen eingehen. Dabei sind mehrere der elementaren Atome zu Molekülen zusammengeschlossen. Natürliche oder künstliche Stoffe sind entweder Elemente oder Verbindungen. Gewöhnliches Wasser H₂O ist eine Verbindung aus den Elementen Wasserstoff H (2 Atome pro Molekül) und Sauerstoff (1 Atom pro Molekül). Metalle wie Eisen Fe oder Kupfer Cu sind dagegen stets Elemente. Elemente können auch eine Verbindung mit sich selbst eingehen. Bei vielen Gasen wie Chlor Cl oder Fluor F verbinden sich zwei Atome desselben Elements zu einem Molekül, also Cl₂ bzw. F₂.

Die Entstehung von Elementen

Bereits beim Urknall entstanden die leichten Elemente Wasserstoff (ca. 75%) und Helium (ca. 25%), zusammen mit geringen Mengen Lithium und Beryllium. Schwerere Elemente entstehen im Universum durch Kernreaktionen in den Sternen (meist durch Kernfusion). Am Anfang steht der Wasserstoff mit einem Atomgewicht von ca. 1,0 (ein Proton). In Hauptreihen-Sternen, wie auch unserer Sonne, verschmilzt unter hoher Temperatur (mehrere Millionen C°) und hohem Druck Wasserstoff zu Helium. (Atomgewicht ca. 4,0) Dabei verschmelzen 4 Wasserstoffatomkerne über mehrere Zwischenstufen zu einem Heliumatomkern. Dieser ist ein wenig leichter als die vier Protonen zusammen, die Massendifferenz wird als Energie in Form von (Gamma-)Strahlung frei. Die Fusion geht auf diese Art (Atome mit geringerer Protonenzahl und Atomgewicht verschmelzen zu höheren unter Abgabe von Energie) in den meisten Sternen bis zum Kohlenstoff, in massereichen bis zum Eisen weiter. Die Energieausbeute wird dabei immer geringer. Eisen ist der am dichtesten gepackte Atomkern, bei Fusionsreaktionen darüber hinaus wird Energie verbraucht anstatt freigesetzt. Sterne sind auf Energiegewinnung aus Kernfusion angewiesen, um ihren Gravitationskollaps aufzuhalten, daher können derartige Reaktionen nicht in nennenswertem Umfang stattfinden. Elemente schwerer als Eisen entstehen in Sternen am Ende ihrer Lebensdauer. Dabei fangen Atomkerne Neutronen ein und werden so in Elemente höherer Ordnungszahl umgewandelt. Dies geschieht im sogenannten s-Prozess (bei massearmen Sternen) oder im r-Prozess (bei massereichen Sternen während einer Supernova). Ein Stern verliert am Ende seiner Lebensdauer große Mengen Material (kontinuierlich durch Sonnenwind oder explosiv in einer Supernova), dadurch gelangen die entstandenen Elemente zurück in das interstellare Medium. Jüngere Sternensysteme enthalten daher bereits von Anfang an auch geringe Mengen schwererer Elemente, die z.B. Planeten wie in unserem Sonnensystem bilden können.

Liste chemischer Elemente

A Actinium - Aluminium - Americium - Antimon - Argon - Arsen - Astat B Barium - Berkelium - Beryllium - Bismut - Blei - Bohrium - Bor - Brom C Cadmium - Cäsium - Calcium - Californium - Cer - Chlor - Chrom - Curium D Darmstadtium - Dubnium - Dysprosium E Einsteinium - Eisen - Erbium - Europium F Fermium - Fluor - Francium G Gadolinium - Gallium - Germanium - Gold H Hafnium - Hassium - Helium - Holmium I Indium - Iod - Iridium J Jod siehe Iod K Kalium - Kobalt - Kohlenstoff - Krypton - Kupfer L Lanthan - Lawrencium - Lithium - Lutetium M Magnesium - Mangan - Meitnerium - Mendelevium - Molybdän N Natrium - Neodym - Neon - Neptunium - Nickel - Niob - Nobelium O Osmium P Palladium - Phosphor - Platin - Plutonium - Polonium - Praseodym - Promethium - Protactinium Q Quecksilber R Radium - Radon - Rhenium - Rhodium - Roentgenium - Rubidium - Ruthenium - Rutherfordium S Samarium - Sauerstoff - Scandium - Schwefel - Seaborgium - Selen - Silber - Silizium - Stickstoff - Strontium T Tantal - Technetium - Tellur - Terbium - Thallium - Thorium - Thulium - Titan U Unnilpentium (
- ) - Unnilquadium (
- ) - Ununoctium - Ununhexium - Ununquadium - Ununbium - Ununtrium - Ununpentium - Ununseptium - Ununnilium (
- ) - Uran V Vanadium W Wasserstoff - Wolfram X Xenon Y Ytterbium - Yttrium Z Zink - Zinn - Zirkonium
- veralteter Name

weitere Darstellungsformen

- Sortierung nach Symbol
- Liste der chemischen Elemente nach der Ordnungszahl
- Periodensystem
- Periodensystem mit Elektronenkonfiguration

Literatur

- Lucien F. Trueb: Die chemischen Elemente. Ein Streifzug durch das Periodensystem. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2005, ISBN 3-7776-1356-8

Weblinks

- [http://www.chemieseite.de/ www.chemieseite.de] enthält ausführliche Beschreibungen der Hauptelemente.
- [http://chemlab.pc.maricopa.edu/periodic/lyrics.html] Lied der chemischen Elemente Kategorie:Chemie

Siehe auch

- Elektronegativitäten der Elemente,
- Elementnamensgebungskontroverse,
- Systematische Elementnamen,
- Verdampfungswärme der chemischen Elemente
- Nebulium
- Kalzium ist ein Computerprogramm für das Betriebssystem Linux, das sehr viele Informationen zum Periodensystem und den Elementen bietet.
- Phlogiston
- Nukleosynthese ja:元素 ko:화학 원소 ms:Unsur kimia simple:Element th:ธาตุเคมี

Ordnungszahl

Die Ordnungszahl, auch Atomnummer oder Kernladungszahl, gibt die Anzahl der Protonen in einem Atomkern an. Ihr Formelzeichen ist Z. Atome mit gleicher Ordnungszahl gehören zum selben Element und haben somit das gleiche Verhalten bei chemischen Reaktionen. Sie wird links unten neben dem Elementsymbol angegeben, Beispiele: :₁H (Wasserstoff) oder ₈O (Sauerstoff) Da aber das Elementsymbol eindeutig die Ordnungszahl bestimmt, wird die Ordnungszahl selten – meist nur in tabellarischen Übersichten – in dieser Form angegeben. Siehe auch: Massenzahl, Isotop, Periodensystem Kategorie:Atomphysik Kategorie:Kernphysik als:Ordnungszahl ja:原子番号 ko:원자 번호 th:เลขอะตอม

Platingruppe

Die Platingruppe ist die 10. Gruppe des Periodensystems der Elemente mit den Elementen Nickel (Ni), Palladium (Pd) und Platin (Pt). Die Bezeichnung wird selten verwendet, da die Gruppe meist mit der 8. und 9. Gruppe zur Eisen-Platin-Gruppe zusammengefasst wird. Nicht damit verwechseln darf man die Elemente der Gruppen 8 bis 10 der 5. und 6. Periode, die als Platinmetalle bezeichnet werden (Ru, Os, Rh, Ir; Pd, Pt). Kategorie:Stoffgruppe

Supraleitfähigkeit

Supraleiter sind Materialien, die beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur fast sprunghaft ihren elektrischen Widerstand verlieren und unterkritische Magnetfelder aus ihrem Inneren verdrängen. elektrischen Widerstand Im Gegensatz zu einem idealen Leiter ist Supraleitung auch immer mit der Verdrängung magnetischer Feldlinien aus dem Inneren des Supraleiters verbunden, wenn dieser im Magnetfeld unter die Sprungtemperatur gekühlt wird (Meißner-Ochsenfeld-Effekt). Durch den Effekt kann eine kleine supraleitende Probe im Magnetfeld zum Schweben gebracht werden. Ob und bei welcher Sprungtemperatur die Supraleitung einsetzt, ist materialabhängig. Weiterhin reduzieren Magnetfelder die Sprungtemperatur. Aufgrund des verschwindenden Widerstandes kann sich im Inneren eines Supraleiters bis zu einer kritischen Feldstärke kein Magnetfeld ausbilden. Ein von außen angelegtes Magnetfeld induziert sofort einen Kreisstrom, der im Inneren des Supraleiters ein entgegengesetztes Feld aufbaut, welches das äußere kompensiert. Diese Interpretation erklärt aber nicht das Verdrängen von Magnetfeldern, die sich vor dem Eintritt der Supraleitung im Körper befunden haben.

Einteilung

Je nach ihrem Verhalten im Magnetfeld unterscheidet man drei Typen von Supraleitern.

Supraleiter 1. Art

Magnetische Feldlinien werden in Supraleitern 1. Art bis auf eine dünne Schicht an der Oberfläche vollständig aus dem Inneren verdrängt. Das Magnetfeld nimmt an der Oberfläche des Supraleiters exponentiell ab; das charakteristische Maß der Oberflächenschicht ist die so genannte (Londonsche) Eindringtiefe. Man bezeichnet diesen Zustand auch als Meissner-Phase. Ein Supraleiter 1. Art wird normalleitend, wenn entweder das äußere Magnetfeld einen kritischen Wert

B_c

oder die Stromdichte durch den Supraleiter einen kritischen Wert

J_c

überschreitet. Die meisten metallischen Elemente zeigen dieses Verhalten und haben in der Regel eine sehr niedrige Sprungtemperatur im Bereich weniger Kelvin. Beispiele sind Blei und Aluminium

Supraleiter 2. Art

Supraleiter 2. Art befinden sich nur bis zu einem unteren kritischen Magnetfeld

B_

in der Meissner-Phase, darüber können magnetische Feldlinien in Form so genannter Flussschläuche in das Material eindringen (Shubnikov- oder Mischphase), ehe der supraleitende Zustand bei einem oberen kritischen Magnetfeld

B_

vollständig zerstört wird. Der magnetische Fluss in den Flussschläuchen beträgt immer ein ganzzahliges Vielfaches des magnetischen Flussquants:

\Phi_0~=~h / ( 2 e_0) = 207 \cdot 10^ \mathrm

Ein Beispiel für Supraleiter 2. Art sind die so genannten Hochtemperatursupraleiter, deren kompliziertes Kristallgitter durch Kupferoxid-Ebenen bestimmt ist. Zwei wichtige Gruppen sind YBaCuO (Yttrium-Barium-Kupferoxide) und BiSrCaCuO (Bismut-Strontium-Calcium-Kupferoxide).

Supraleiter 3. Art

In der Mischphase von Supraleitern 2. Art kommt es zu folgendem Effekt: Fließt ein Strom mit der Dichte J durch den Supraleiter, so übt er auf die Flußschläuche eine Lorentzkraft

F_L~=~J \cdot \Phi_0 \cdot l

(l = Länge des Flußschlauchs) senkrecht zu J und dem Magnetfeld B aus. Daher wandern die Flußschläuche mit der Geschwindigkeit v quer durch das Material. Dabei verschwinden die Schläuche an einem Rand und bilden sich am gegenüberliegenden Rand neu. Diese Feldbewegung verursacht wiederum eine Lorentzkraft

F_Q

, welche nach der Lenzschen Regel dem Strom entgegengesetzt ist. Diese Gegenkraft bewirkt einen Spannungsabfall, es entsteht also ein elektrischer Widerstand im Supraleiter! Um das zu verhindern, können in das Kristallgitter gezielt Störstellen (Pinningzentren) eingebaut werden, welche die Flußschläuche bis zu einer bestimmten Grenzkraft festhalten. Erst wenn die Lorentzkraft

F_L

diese Grenze übersteigt kommt es zur Drift und damit zum elektrischen Widerstand. Supraleiter mit einer großen Grenzkraft bezeichnet man als Supraleiter 3. Art oder auch harte Supraleiter.

Einige Supraleitende Materialen

Konventionelle Supraleitung

Bei Temperaturen nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt tritt bei fast allen Metallen und auch vielen anderen Materialen Supraleitung auf. Metall Diese so genannte klassische Supraleitung wird durch eine Paarbildung von Elektronen (Cooper-Paare) im Supraleiter erzeugt. Bei der normalen elektrischen Leitung entsteht der elektrische Widerstand durch Wechselwirkungen der Elektronen mit Gitterfehlern des Kristallgitters und Gitterschwingungen. Darüber hinaus können auch Streuprozesse der Elektronen untereinander eine wichtige Rolle spielen. Durch die Kopplung der Elektronen im Supraleiter zu Cooper-Paaren wird die Energieabgabe an das Kristallgitter unterdrückt und so der widerstandslose elektrische Stromfluss ermöglicht. Die vollständige Theorie zur Beschreibung der klassischen Supraleitung beruht auf quantenphysikalischen Effekten (siehe BCS-Theorie). Die beiden einzelnen Elektronen sind Fermionen, die sich zu einem bosonischen Paar zusammenschließen, und dabei einen makroskopischen Quantenzustand einnehmen (vgl. auch Superfluidität).

Eigenschaften

Supraleiter, mit geringfügigen Unterschieden zwischen 1. und 2. Art, besitzen neben dem praktischen Verlust des elektrischen Widerstandes und dem Verdrängen von Magnetfeldern aus ihrer Struktur noch einige andere Eigenschaften. Die meisten lassen sich mit der BCS-Theorie oder der für die Supraleitung benutzten Gibbs-Funktion der freien Enthalpie erklären. Die freie Enthalpie der jeweiligen Phase kann man über verschiedene Beobachtungsparameter (z.B. Druck, Temperatur, magnetischen Feld) berechnen. Die Gibbs-Funktion ist in diesem Fall durch ein Minimum festgelegt, d.h. die supraleitende Phase wird instabil im Vergleich zur normalleitenden Phase, wenn die freie Enthalpie der supraleitenden Phase größer ist, als die der normalleitenden (und umgekehrt). Das kritische Feld

B_c

, bei dem die Supraleitung zusammenbricht, kann als Funktion der Umgebungstemperatur T betrachtet werden. In der Nähe des absoluten Nullpunktes muss

B_c

aufgewendet werden um die supraleitende Phase zu zerstören. Beim Erreichen der Übergangtemperatur

T_c

bricht die supraleitende Phase auch ohne ein äußeres Magnetfeld zusammen. Die Funktion des äußeren kritischen Magnetfeldes kann gut angenähert mit

B_c(T)=B_c(0)\cdot(1-(T/T_c)^2)

beschrieben werden. Die Erklärung für den Zusammenbruch der Supraleitung bei ausreichend hohen Magnetfeldern, liegt in der Bindungsenergie der Cooper-Paare. Wenn eine Energie auf die Cooper-Paare wirkt, die größer ist, als ihre Bindungsenergie, dann brechen sie auf, was den Übergang in die normalleitende Phase beschreibt. Die Umgebungstemperatur muss entsprechend niedriger sein, um diesen Vorgang mit der Kondensation von Cooper-Paaren zu kompensieren. Die kritische Energie kann nicht nur durch magnetische Felder erzeugt werden. Zur Umgebungstemperatur wurden auch Funktionen mit dem (1)Druck und (2)elektrischen Feldern gefunden. Da das Aufbrechen von Cooper-Paaren endotherm ist, kann man durch ein Magnetfeld

B_c

und einen darin befindlichen Stoff im Supraleitenden Zustand die Umgebung des Supraleiters abkühlen. Als technische Anwendung ist dieser Kühlprozess per Entmagnetisierung jedoch uninteressant. (1)Bei sehr hohem Druck sinkt im allgemeinen die kritische Umgebungstemperatur. Allerdings gibt es teilweise auch umgekehrte Abhängigkeiten. Diese Anomalie einiger Stoffe kommt durch eine strukturelle Umwandlung des Leiters durch den hohen Druck zustande. Die kritische Temperatur des Stoffes kann bei zunehmenden Druck zuerst sinken, dann kommt bei einem bestimmten Druck zur Bildung einer Modifikation, die plötzlich höhere Übergangstemperaturen aufweist. Zu diesen Hochdrucksupraleitern gehören auch Stoffe bei denen bisher nur bei hohem Druck ein Übergang in die supraleitende Phase beobachtet wurde. (2)Legt man eine Spannung an einen Supraleiter an, so zerstört dieses elektrische Feld ab einer bestimmten Stärke die Supraleitung. Dieser Effekt ist gemäß Forschungen von Silcher und Wamgal abhängig von der relativen Luftfeuchte. Eine Erklärung dieses Sachverhaltes steht noch aus. Das Volumen eines Stoffes in der normaleitenden Phase

V_n

(bei Temperaturen

T>T_c

) ist kleiner als das Volumen in der supraleitenden Phase

V_s (T . Ist T = T_c so entsprechen sich beide Werte ungefähr(V_s = V_n). Dies ist deshalb interessant, da während der Übergangsphase beide Phasen S und N nebeneinander im Leiter existieren. Um dieses Phänomen zu erklären, sind allerdings intensivere Überlegungen notwendig. 

Die spezifische Wärmekapazität geht im supraleitenden Zustand verloren, da jede zugeführte thermische Energie nur Cooper-Paare aufbricht und somit nicht als kinetische Energie an die Teilchen weitergegeben wird.

Der supraleitende Zustand hat wenig Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit . Man muss diesen Einfluss für zwei Arten von Stoffen betrachten. Zum einem Stoffe bei denen Wärme vor allem über das Gitter weitergegeben wird, was einen Großteil von Leitern ausmacht. Diese Wärmeleitung wird in der Nähe von T_c durch die starken Interferenzen an den Übergängen zwischen S und N-leitenden Schichten behindert, bei T < T_c jedoch durch die fehlenden Wechselwirkung mit den Elektronen im Vergleich zur normalleitenden Phase besser. Bei Stoffen in denen die Elektronen einen großen Anteil an der Wärmeleitung haben, wird diese logischerweise schlechter. Es wurde in dieser Beziehung darüber nachgedacht Supraleiter als über ein kritisches Feld steuerbare Schalter für Wärmeströme einzusetzen.

Hochtemperatursupraleitung

Die Hochtemperatursupraleitung ist ein relativ neues Forschungsgebiet (seit 1986). Keramische Materialien spezieller Zusammensetzung zeigen Supraleitung schon bei relativ hohen Temperaturen (bis zu 138,15 K = -135 °C). Bisher ist die Ursache der hohen Sprungtemperaturen nicht bekannt, aufgrund der Experimente (fehlender Isotopeneffekt) kann jedoch eine anziehende Wechselwirkung durch Phononen wie bei der konventionellen Supraleitung (BCS-Theorie) ausgeschlossen werden. Stattdessen vermutet man antiferromagnetische Spin-Spin-Wechselwirkungen, die durch die spezielle Gitterstruktur der keramischen Supraleiter zu einer anziehenden Wechselwirkung benachbarter Elektronen und damit einer Paarbildung ähnlich den Cooper-Paaren der BCS-Theorie führen. Nach dem bisherigen Stand der Theorie erscheint jedoch Supraleitung bei Zimmertemperatur (20 °C) kaum möglich zu sein. Jedoch ist es möglich, diese Supraleiter mit flüssigem Stickstoff relativ billig in die supraleitende Phase zu bringen, da die Siedetemperatur von Stickstoff mit 77 Kelvin (-196 Grad Celsius) unterhalb ihrer Sprungtemperatur liegt. Der bekannteste Vertreter ist hierbei das Yttrium Barium Kupfer Oxid, das auch als YBaCuO oder YBCO bezeichnet wird, mit der Formel YBa₂Cu₃O_7-δ.

Anwendungen

Aus supraleitenden Spulen hergestellte Elektromagnete werden genutzt, um energiesparend starke Magnetfelder zu erzeugen, da der fließende Strom nicht wie in konventionellen Magneten in kürzester Zeit durch die Abgabe von Wärme verbraucht wird. Eine wichtige technische Anwendung solcher Magnete liegt in der NMR-Spektroskopie und der darauf aufbauenden Magnetresonanztomografie (MRT), Verfahren für die meist sehr hohe magnetische Feldstärken benötigt werden (z.B. werden in zur Zeit gebräuchlichen MRT-Geräten Magnete mit etwa 800 Spulenwicklungen eingesetzt, die bei einem Strom von circa 400 Ampere magnetische Feldstärken von 1,5 Tesla erzeugen). Das Magnetfeld bleibt, sofern der Magnet permanent gekühlt wird, über mehrere Jahre konstant. Supraleitende Magnete werden auch in Teilchenbeschleunigern eingesetzt, um geladene Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen und gegebenenfalls mit hohen Geschwindigkeiten auf einer Kreisbahn zu halten. In der Physik der ultratiefen Temperaturen sind supraleitende Magnete ebenfalls von großer Bedeutung, da mit ihnen z.B. effizient die notwendigen Felder zur Magnetischen Kühlung erzeugt werden können. Effekte aus dem Umfeld der Supraleitung werden weiterhin in der Messtechnik eingesetzt, um extrem kleine Magnetfelder zu messen (siehe auch SQUID, Josephson-Effekt). Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet stellt sich zukünftig in der Speicherung von Fusionsplasma mittels starken Magnetfeldern von bis zu 5 Tesla dar. Die dafür benötigten supraleitenden Spulen müssen das Plasma in einem Magnetfeld von den Kernfusionsreaktorwänden fernhalten, um eine Verunreinigung des Plasmas zu verhindern. In moderneren Stellarator-Reaktoren dienen die Spulen ebenfalls zur Bewegung des Plasmas und zur konstanten Aufrechterhaltung der Kernfusion. Die Verwendung von Supraleitern 2. Art zum Transport höherer elektrischer Ströme beherbergt die Schwierigkeit, dass diese Materialien beim Übergang in den Normalzustand nicht wie die Metalle zu normalen, guten el. Leitern werden sondern - mit guter Näherung- zu Isolatoren. Wenn ein solcher stromführender Supraleiter (z.B. durch überschreiten der max. Stromdichte) in den Normalzustand wechselt, so löst der durch die Leitungsinduktivität kurz weiterfließende Strom das Material in eine Qualmwolke auf. Daher ist es notwendig, solche Materialien als mikroskopisch dünne Fäden in einen normalen Leiter (z.B. Kupfer) einzubetten. Die Schwierigkeit, aus diesen keramikartigen Materialien dünne Fäden zu ziehen, ist einer der Haupthindernisse für den Einsatz bei höheren Stromstärken. Es ist jedoch denkbar, dass Hochtemperatursupraleiter als Kurzschlussstrombegrenzer in Energieverteilungsnetzen eingesetzt werden. Dabei bewirkt eine erhöhte Stromdichte im Kurzschlussfall, dass der Supraleiter zuerst in den Mischbereich und anschließend in den normalleitenden Bereich übergeht. Der Vorteil gegenüber Kurzschlussstrombegrenzungsdrosseln ist, dass ein Spannungsabfall während des Normalbetriebes nur stark vermindert auftritt. Ferner kann als Vorteil gegenüber Sicherungen und KS-Begrenzern mit Sprengkapseln festgehalten werden, dass der supraleitende Zustand ohne Austausch von Betriebsmitteln wieder erreicht wird und ein Normalbetrieb kurze Zeit nach dem Fehlerfall wieder möglich ist.

Geschichte

Bevor Experimente bei Temperaturen nahe des absoluten Nullpunkts durchgeführt werden konnten, gab es verschiedene Theorien, wie sich der elektrische Widerstand in diesem Temperaturbereich verhalten würde, so z.B. dass der Widerstand stark ansteigen würde oder dass er ein bestimmtes Niveau nicht unterschreiten würde. Der Effekt der Supraleitung wurde erstmals 1911 vom Niederländer Heike Kamerlingh Onnes entdeckt. Er beobachtete, dass Quecksilber unterhalb von 4,19 Kelvin sprungartig seinen elektrischen Widerstand verlor. Obwohl die Quantenmechanik damals noch neu war, postulierte er bereits, dass die Supraleitfähigkeit nur quantenmechanisch erklärt werden könne. Die erste phänomenologische Deutung der Supraleitung kam von den deutschen Physikern Fritz- und Heinz London in den 1930er Jahren. Im Jahr 1950 entstand die erfolgreiche phänomenologische Ginsburg-Landau-Theorie. Eine quantenmechanische Theorie der Supraleitung wurde erst im Jahre 1957 von den US-Amerikanischen Physikern John Bardeen, Leon N. Cooper und John R. Schrieffer (BCS-Theorie) gegeben, wofür ihnen 1972 der Nobelpreis für Physik verliehen wurde. Im Jahre 1986 publizierten der deutsche Physiker Johannes Georg Bednorz und der Schweizer Karl Alex Müller ihre Entdeckung der Hochtemperatursupraleitung, wofür sie bereits 1987 den Nobelpreis erhielten. Eine Theorie über das Zustandekommen dieser Art Supraleitung steht noch aus. Die russischen Physiker Witali Ginsburg und Alexei Alexejewitsch Abrikossow erhielten 2003 den Nobelpreis für ihre Forschungen über die verschiedenen Typen von Supraleitern (Supraleiter 1. und 2. Art). Aug. 2005: Der weltweit erste Generator mit Hochtemperatur-Supraleiter (HTS) wurde im Systemprüfhaus für Großantriebe der Siemens AG in Nürnberg erfolgreich in Betrieb gesetzt. Der Generator leistet rund 4000 kVA bei 3600 U/min.

Siehe auch

Tieftemperaturphysik, Supraleittechnik, Eugene Podkletnov, BCS-Theorie

Literatur

Werner Buckel: Supraleitung - Grundlagen und Anwendungen. VCH, Weinheim 1994. ISBN 3-527-29087-7

Weblinks

- [http://www.energie-fakten.de/html/supraleitung.html energie-fakten.de - Was kann die Supraleitung im Energiebereich leisten ?] (Link zu den Energie-Fakten.de)
- [http://www.physics4you.de/supraleitung physics4you.de - Weniger Verlust ist ein Gewinn] Multimedia-Show (Shockwave)
- [http://superconductors.org/Links.htm superconductors.org - Superconductor Links] (englisch) - Große Supraleiter Link-Liste
- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=050720.rm br-online.de - Was ist Supraleitung?] Real Video Stream aus der Fernsehsendung Alpha Centauri Kategorie:Physik Kategorie:Elektrotechnik Kategorie:Festkörperphysik ja:超伝導

1803

Ereignisse

- 19. Februar: Ende der Helvetischen Republik durch die Mediationsakte sowie Eintritt der Kantone Aargau, Graubünden, St. Gallen, Thurgau, Tessin und Waadt in die Schweizerische Eidgenossenschaft
- 25. Februar: Reichsdeputationshauptschluss
- Entdeckung des chemischen Elementes Cer
- 30. April: Die USA kaufen für 60 Millionen Franc Louisiana von Frankreich (Louisiana Purchase)

Kultur

- 4. Oktober: Uraufführung der Ballett-Oper Anacréon, ou L'Amour fugitif (Anakreon oder Die flüchtige Liebe) von Luigi Cherubini an der Grand Opéra Paris
- 13. Dezember: Uraufführung der Oper Les Sabots et le cerisier von François-Joseph Gossec in Paris

Geboren

- 1. Januar: Eduard August Feuerbach, deutscher Rechtsgelehrter († 1843)
- 13. Januar: Friedrich Beckmann, deutscher Komiker († 1866)
- 27. Januar: Carl Friedrich Deneke, Geheimer Kommerzienrat, Politiker und Industrieller († 1877)
- 15. Februar: Karl Friedrich Schimper, deutscher Botaniker und Geologe († 1867)
- 15. Februar: Ludwig Persius, Architekt († 1845)
- 16. Februar: Carl Julius Milde, Zeichenlehrer am Katharineum († 1875)
- 23. Februar: Johann August Sutter, kalifornischer Ländereienbesitzer, Gründer von New-Helvetia († 1880)
- 14. März: Josef Misson, österreichischer Mundartdichter († 1875)
- 23. März: Franz Josef Buß, Jurist und katholischer Politiker († 1878)
- 2. April: Franz Lachner, deutscher Komponist († 1890)
- 3. April: Johann Jacob Weber, Begründer des Verlagshauses J. J. Weber in Leipzig († 1880)
- 7. April: Flora Tristan, französische Schriftstellerin und Frauenrechtlerin († 1844)
- 10. April: Adolf Heinrich Graf von Arnim-Boitzenburg, preußischer Politiker († 1868)
- 12. April: Anton Wilhelm von Zuccalmaglio, deutscher Dichtermusiker († 1869)
- 14. April: Friedrich von Amerling, österreichischer Maler († 1887)
- 29. April: James Brooke, bereiste 1839 als Abenteurer die Küstengewässer Nord-Borneos († 1868)
- 2. Mai: Johann Friedrich Christoph Bauer, deutscher Politiker († 1873)
- 12. Mai: Justus von Liebig, deutscher Chemiker († 1873)
- 25. Mai: Edward Bulwer-Lytton, Romandichter († 1873)
- 25. Mai: Ralph Waldo Emerson, US-amerikanischer Philosoph und Dichter († 1882)
- 12. Juli: Johann Christoph Lüders, Görlitzer Industriepionier, Kommunalpolitiker († 1872)
- 12. Juli: Pierre Chanel, erster Märtyrer in Ozeanien († 1841)
- 19. Juli: Franz von Kobell, deutscher Mineraloge und Schriftsteller († 1882)
- 20. Juli: Thomas Lovell Beddoes, Englischer Dichter († 1849)
- 24. Juli: Adolphe Adam, französischer Opernkomponist († 1856)
- 24. Juli: Adolphe Charles Adam, französischer Opern- und Ballettkomponist († 1856)
- 31. Juli: John Ericsson, schwedischer Ingenieur († 1889)
- 3. September: Grandville, französischer Zeichner, Buchillustrator und Karikaturist († 1847)
- 3. September: Jean Ignace Isidore Gérard, französischer Zeichner, Buchillustrator und Karikaturist († 1847)
- 28. September: Prosper Mérimée, französischer Schriftsteller († 1870)
- 30. September: Gustav von Alvensleben, preußischer General der Infanterie († 1881)
- 17. Oktober: Ferenc Deák, ungarischer Politiker († 1876)
- 28. Oktober: Elisa Radziwill, erste Liebe des Kaisers Wilhelm I. († 1834)
- 16. November: Heinrich Georg August Ewald, deutscher Theologe und Orientalist († 1875)
- 19. November: Gottfried Semper, deutscher Architekt und Kunsthistoriker († 1879)
- 23. November: Fjodor Iwanowitsch Tjutschew, russischer Dichter († 1873)
- 28. November: Joseph Heine, Mediziner und Regierungs- und Medizinalrat in der Pfalz († 1877)
- 29. November: Christian Doppler, österreichischer Mathematiker und Physiker († 1853)
- 29. November: Hamburg-Altona, deutscher Baumeister, Erbauer der Semperoper in Dresden († 1879)
- 11. Dezember: Hector Berlioz, französischer Komponist († 1869)
- 16. Dezember: Robert Stephenson, Ingenieur († 1859)
- 26. Dezember: Friedrich Reinhold Kreutzwald, estnischer Arzt und Schriftsteller († 1882)
- 31. Dezember: Johann Carl Fuhlrott, deutscher Naturforscher († 1877)

Gestorben

- 23. Januar: Arthur Guinness, Vater der Biermarke Guinness (
- 1725)
- 17. Februar: Louis René Édouard de Rohan-Guéméné, Kardinal (
- 1735)
- 18. Februar: Johann Wilhelm Ludwig Gleim, deutscher Dichter (
- 1719)
- 14. März: Friedrich Gottlieb Klopstock, deutscher Dichter (
- 1724)
- 7. April: François Dominique Toussaint L'Ouverture, haitianischer Schwarzenführer, General und Nationalheld (
- um 1743)
- 14. April: Christoph Anton Graf Migazzi, katholischer Erzbischof und Kardinal (
- 1714)
- 22. Juni: Wilhelm Heinse, deutscher Dichter (
- 1746)
- 5. September: Pierre-Ambroise-François Choderlos de Laclos, französischer Schriftsteller und Offizier (
- 1741)
- 17. September: Franz Xaver Süßmayr, österreichischer Komponist (
- 1766)
- 8. Oktober: Vittorio Alfieri, italienischer Dichter (
- 1749)
- 14. Oktober: Ercole III. d'Este, Sohn des Herzogs Francesco III. d'Este (
- 1727)
- 21. November: Johannes Bückler, deutscher Räuber (
- 1777)
- 18. Dezember: Johann Gottfried von Herder Theologe, Schriftsteller und Dichter (
- 1744) ko:1803년

Smithson Tennant

Smithson Tennant (
- 30. November 1761 in Selby in North Yorkshire, † 22. Februar 1815 bei Boulogne) war ein englischer Chemiker. Tennant verlor früh beide Eltern. Er studierte zunächst Medizin an der Universität Edinburgh, anschließend Chemie in Cambridge. 1813 wurde er dort zum Professor ernannt. Er führte gemeinsam mit seinem Assistenten William Hyde Wollaston den Nachweis, dass Diamant reiner Kohlenstoff ist. Dies gelang ihm, indem er gleiche Massen von Kohle und Diamant oxidierte und als einziges Produkt jeweils die gleiche Masse an CO₂ erhielt. 1804 entdeckte er Iridium und Osmium als Verunreinigungen in Platin. Er kam bei einem Reitunfall ums Leben. Nach ihm benannt ist das Mineral Tennantit. ja:スミソン・テナント Tennant, Smithson

Osmium

Osmium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Os und der Ordnungszahl 76. Es ist ein hartes, sprödes, sehr schweres, blaugrau oder blauschwarzes Übergangsmetall der Platingruppe. Osmium wird immer da genutzt, wo es auf größte Haltbarkeit und Härte ankommt.

Geschichte

Osmium (griechisch osme für Geruch) wurde 1803 durch Smithson Tennant zusammen mit Iridium im Rückstand von in Königswasser aufgelöstem Platin entdeckt. Seinem rettichartigen Geruch verdankt das Element seinen Namen.

Vorkommen

Das Übergangsmetall Osmium kommt im Iridiosmium, einer natürlich vorkommenden iridium- und osmiumhaltgen Legierung, sowie in platinhaltigen Flusssanden im Ural, Nord- und Südamerika vor. Auch nickelhaltige Erze aus Sudbury, Ontario enthalten Elemente der Platingruppe. Die wichtigsten Vorkommen liegen in Witwatersrand (Südafrika), im Ural, in Nord- und Südamerika, in Tasmanien, in Borneo und in Japan.

Eigenschaften

Metallisches Osmium ist ein auch bei höheren Temperaturen glänzendes Metall von stahlblauer Farbe und extrem hoher Dichte. In kompakter Form lässt es sich nur sehr schwer herstellen. Es kann jedoch im Lichtbogen- oder Elektronenstrahl-Ofen leicht kompakt erschmolzen werden. Leichter herstellbares Metallpulver oxidiert sich schon bei Raumtemperatur zu dem stark giftigen und stark riechenden bei 130 °C siedenden Osmiumtetraoxid OsO₄. Osmium besitzt von allen Elementen der Platinfamilie den höchsten Schmelzpunkt und den niedrigsten Dampfdruck. Die häufigste Oxidationsstufe ist +4, aber alle Stufen von +0 bis +8 sind bekannt. Im Durchschnitt aller Isotope ist Osmium das Element mit der höchsten Dichte. Es gibt aber ein Iridiumisotop, das eine höhere Dichte, als alle vorkommenden Osmiumisotope hat. Ob Osmium oder Iridium das Element höchster Dichte ist, ist also Definitionssache, in der angelsächsischen Literatur wird überwiegend Osmium als solches angesehen.

Verwendung

Wegen der hohen Giftigkeit der Oxide wird Osmium selten im reinen Zustand verwendet. In abrasiven und verschleißenden Anwendungen wie Schreibkugeln in Kugelschreibern, phonografische Abtastnadeln, Wellen und Zapfen im Instrumentenbau sowie elektrische Kontakte kommen harte osmiumlegierte Legierungen aus der Platinfamilie zum Einsatz. Eine Legierung aus 90 % Platin und 10 % Osmium wird zu medizinischen Implantaten und künstlichen Herzklappen verarbeitet sowie in Herzschrittmachern verwandt. Osmiumtetraoxid wird zur Kontrastverstärkung bei mikroskopischen Präparaten und zur Spurensicherung (Fingerabdrücke) eingesetzt. Früher, bevor das billigere Wolfram aufkam, war es das Material der Glühwendel für Glühlampen.

Verbindungen

- Osmiumtetroxid OsO₄

Sicherheitshinweise

Osmiumtetroxid ist hochtoxisch! Staubgehalte in der Luft von 10^-7 g/m³ können eine Lungenreizung mit Hyperämie bis zum Lungenödem hervorrufen sowie zu Haut- oder Augenschäden führen.

Weblinks

- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Os/index.html WebElements.com - Osmium]
- [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Os.html EnvironmentalChemistry.com - Osmium]
- [http://pse.pniok.de/os.htm Bild in der Elementesammlung von Pniok.de] Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Gruppe-8-Element Kategorie:Periode-6-Element Kategorie:Übergangsmetall Kategorie:Schwermetall ja:オスミウム th:ออสเมียม

Königswasser

Königswasser (teilweise auch als Königssäure bekannt) ist ein Gemisch aus 2 bis 4 Teilen konzentrierter Salzsäure und 1 Teil konzentrierter Salpetersäure. Da dieses Gemisch in der Lage ist, sogar das „königliche“ Edelmetall Gold zu lösen (nicht aber Silber, da dieses durch Bildung einer unlöslichen Silberchloridschicht vor weiterem Angriff geschützt wird), wurde es lateinisch aqua regis „Wasser des Königs“ oder aqua regia „königliches Wasser“, also Königswasser, genannt.

HNO_3 + 3 HCl \rightarrow NOCl + 2Cl + 2 H_2O

Bei der Reaktion von einem Mol

HNO_3

mit 3Mol HCl eintstehen 1Mol Nitrosylchlorid (NOCl)+ 2 freie Chlor Radikale und 2 Mol Wasser Königswasser ist eine gelbbraune Flüssigkeit. Die Mischung aus einer oxidierenden Säure (Salpetersäure) und der nicht-oxidierenden Säure (Salzsäure) ist für die Aggressivität von Königswasser verantwortlich. Es entstehen freie (in statu nascendi) Chlor-Atome und Nitrosylchlorid NOCl, die Gold und auch andere Edelmetalle wie Platin, Palladium und Ruthenium zu oxidieren vermögen. Die hohe Konzentration von Chlorid ionen steigert die Löslichkeit der Edelmetalle; diese werden in Form von anionischen Chloro-Komplexen gelöst. Königswasser zerfällt von selbst, wobei Chlor als Radikal, Nitrosylchlorid und Nitrose-Gase frei werden. Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal und Wolfram widerstehen hingegen auf Grund ihrer Passivität dem Angriff von Königswasser zumindest bei Zimmertemperatur. Mit Hilfe von Königswasser werden u. a. Edelmetallpräparate für die Porzellan- und Glasmalerei hergestellt. In der analytischen Chemie findet Königswasser Anwendung beim Aufschluss schwerlöslicher Stoffproben. Kategorie:Chemische Lösung ja:王水

Gold

Gold (von indogermanisch ghel: glänzend, (gelb) ) ist ein chemisches Element und ein so genanntes Edelmetall, das chemische Kürzel Au für Gold ist auf die lateinische Bezeichnung Aurum zurückzuführen. Gold besteht aus nur einem stabilen Isotop. Das Schwermetall ist weich wie Zinn und von bemerkenswerter Farbigkeit. Es wird von Säuren im Allgemeinen nicht angegriffen; eine Ausnahme bildet das Säuregemisch „Königswasser“, eine Mischung aus Salzsäure und Salpetersäure. In wässrigen Cyanidlösungen ist Gold leicht unter Aufnahme von Sauerstoff als Komplexverbindung löslich. In sauren hydrothermalen Lösungen ist Gold relativ gut physikalisch löslich. Des Weiteren löst es sich leicht in vielen Metallen zu Legierungen. Einige der ungewöhnlichen Eigenschaften wie die goldgelbe Farbe und hohe Duktilität, lassen sich nach neueren Berechnungen am besten mit dem relativistischen Effekt erklären. Gold wird seit Jahrtausenden für Schmuck und in Form von Goldmünzen als Zahlungsmittel verwendet. Es gehört zu den Münzmetallen.

Goldsynthese

Gold entsteht bei Kernverschmelzungsprozessen in Supernovae. Die seit Mitte des 20. Jahrhunderts von Menschenhand initiierten Kernverschmelzungs- und -spaltungsprozesse bestätigen die Machbarkeit des langgehegten Traumes der Alchimisten. Die Ausführung der Goldsynthese ist jedoch in Anbetracht der Ausbeute und Kosten vollkommen unwirtschaftlich. So bezeichnet die Gewinnung von Gold eigentlich das Konzentrieren der natürlichen Vorkommen.

Gold als Mineral

Gold kommt in der Natur als gediegenes Mineral vor. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem, hat eine Härte von 2,5 bis 3, eine sattgelbe Farbe, die entsprechend als "goldgelb" bekannt ist, und ebensolche Strichfarbe. In feiner Verteilung ist es je nach Korngröße gelblich, ockerbraun bis purpurviolett und wird dann als Goldpurpur bezeichnet. Mit zunehmender Temperatur verliert Feingold an Farbintensität und ist hellgelb glühend, bevor es schmilzt. Das geschmolzene Metall ist zitronengelb, leicht grünlich und erhält seine intensive gelborange Farbe erst wieder, wenn es vollständig abgekühlt ist. Beimengungen von Kupfer lassen es rosa oder rötlich erscheinen, senken die Schmelztemperatur und steigern zugleich Härte, Festigkeit und Polierbarkeit beträchtlich. Steigende Silberanteile verändern die Farbe des reinen Goldes über hellgelb nach hellgrün und schließlich zu weiß; Schmelztemperatur und Härte verändern sich dabei nur sehr wenig. Die meisten Metalle, so auch die bekannten Platinmetalle, Quecksilber und die Eisenmetalle führen als Beimischungen dagegen in steigenden Anteilen zu einer Entfärbung in Form einer eher schmutziggelbgrauen bis grauweißen Legierung. Zugleich tragen sie aber auch zu einer erheblich größeren Härte und Festigkeit bei. Da Gold ein relativ reaktionsträges Element ist, behält es gewöhnlich seinen Glanz und Farbe und ist daher in der Natur leicht zu erkennen. Es wird manchmal mit Quarz vergesellschaftet in Hydrothermaladern gefunden, zuweilen auch zusammen mit Kupfererzen. Verwitterung und Erosion goldhaltiger Gesteine führen oft zur Ablagerung des relativ schweren Metalls am Boden fließender Gewässer. Dies kann zu relativ ausgedehnten Lagerstätten führen, die aus jedem geologischen Zeitalter stammen können. Der Bestandteil an der Erdkruste ist mit etwa 0,01 ppm (entsprechend 0,000001 Prozent) extrem gering. Aufgrund des hohen Preises, der für echtes Gold gezahlt wird, lohnt sich die Ausbeutung jedoch schon bei relativ niedrigem Goldgehalt.

Vorkommen

Die Vorkommen sind über die ganze Welt verstreut; circa 40 Prozent des heute bergmännisch geförderten Golderzes kommen aus den USA, Südafrika und Australien. Bisher wurden etwa 2/3 der bekannten Goldvorräte ausgebeutet. Die jährliche Förderung beträgt heute etwa 2300 Tonnen, etwa hundertmal mehr als im letzten Jahrhundert. Dies ist insbesondere auf die Verbesserung der Fördertechnik zurückzuführen, die wiederum durch die große Nachfrage nach Gold getrieben wurde. Inzwischen lohnt sich der Abbau von Gestein, das nur ein Gramm Gold pro Tonne Gestein enthält. So wurden auch alte Abraumhalden mittels neuer verfeinerter Goldgewinnungsmethoden nochmals ausgebeutet. Bedeutende Goldmengen fallen bei der Raffination anderer Metalle, wie Kupfer, Nickel oder der anderen Edelmetalle an, so dass unter Umständen erst diese "Verunreinigungen" ein Vorkommen interessant machen. In kleinen Mengen kommt Gold auch in Deutschland vor. So kann man zum Beispiel in Theuern im Thüringer Wald noch heute Gold waschen. Auch auf den Geröllbänken des Hoch- und Oberrheines wie beispielsweise bei Istein finden sich geringe Mengen, insbesondere Flitter. Deutschlands größte Goldlagerstätte mit historischem Goldbergwerk befindet sich im nordhessischen Korbach. Des weiteren sind in den Klärschlämmen der Städte bemerkenswerte Goldspuren enthalten, die von der Nutzung, Verarbeitung und Verschleiß von Goldlegierungen, (Abrieb von Zahnfüllungen, Schmuckkettenglieder, Verlust, etc.) stammen. Klärschlämmen In Europa sind die rumänischen Golderzvorkommen heute von wirtschaftlicher Bedeutung. Fast alle europäischen Flüsse führen Spuren von Gold mit sich. Die größte verfügbare Goldreserve ist jedoch das Salzwasser der Ozeane, worin es in geringsten Konzentrationen als Chlorid-Komplex gelöst ist. Dieses gigantische Volumen im Kubikkilometer-Maßstab stellt eine nicht uninteressante Größe dar und übertrifft das bisher bergmännisch geförderte Gold bei weitem. Nach dem ersten Weltkrieg versuchten einige deutsche Forscher, dieses Gold unter anderem durch elektrolytische Verfahren zu gewinnen. Wegen Unwirtschaftlichkeit wurden diese Versuche allerdings eingestellt. Nicht zu vergessen ist eine wichtige Quelle des Edelmetalls die Wiederverwendung aus alten edelmetallhaltigen Materialien, wie Elektronikschrott, Galvanikschlämmen, Pigmenten, Filterstäuben, Schlacken, Dental- und Schmuckverarbeitungsabfälle. Das Angebot an Gold unterliegt starken Schwankungen, zum Beispiel ist die Balance von Angebot und Nachfrage auch durch spekulative Erscheinungen ständig in Bewegung. Auf internationale Entwicklungen zum Beispiel die Öffnung des Ostblocks, kriegerische Spannungen, aktuell die wirtschaftliche Entwicklung Asiens oder Änderung der Währungsparitäten zueinander, reagiert das Goldangebot/Nachfrage-Verhältnis dynamisch, zum Teil mit erheblichen Preisveränderungen.

Verwendung

Asien Gold dient in Form von Goldmünzen und Barrengold als internationales Zahlungsmittel und wird von vielen Zentralbanken der Welt eingelagert, auch wenn heute die Stabilität einer Währung nicht mehr auf der Deckung durch Goldreserven beruht. Eine natürliche Anwendung findet Gold darüberhinaus in der Schmuckindustrie, die es zu Ringen, Ketten, Armbändern und anderem Schmuck verarbeitet. Der Edelmetallgehalt wird durch die Repunze beglaubigt. Wegen seiner Korrosionsbeständigkeit und ästhetischen Qualitäten wird es in der Zahnheilkunde als Füll- oder Ersatzmaterial für kariöse Zähne eingesetzt. Auch die Elektronikindustrie setzt Gold aufgrund der Zuverlässigkeit der Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und guten Verarbeitbarkeit ein: So werden Verbindungsdrähtchen zwischen Chips und ihren Gehäusebeinchen aus hochraffiniertem Feingold gefertigt, wobei sich beispielsweise ein Gramm des Edelmetalls problemlos zu einem Drähtchen von mehr als drei Kilometer Länge ausziehen lässt. Goldfolie, auch Blattgold genannt, wird seit der Antike verwendet. Hergestellt aus hochgoldhaltigen Legierungen, wird es dünner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes gewalzt und geschlagen. Im Auflicht glänzt es goldgelb, im Gegenlicht scheint grünlich-blau die Lichtquelle durch und bildet auch das Schlagmuster des Metalls ab, weshalb es auch meistens auf einer entsprechend präparierten Unterlage aufgetragen wird. Verwendet wird es, um nichtmetallischen Gegenständen, hier Bilderrahmen, Büchern (Goldschnitt), Mobiliar, Figuren, Architekturelementen, Stuck, Ikonen etc., das Aussehen von echtem Gold zu verpassen. Gold reflektiert infrarote, rote und gelbe Wellenlängen des Lichts bedeutend besser als die energiereicheren blauen blauvioletten und ultravioletten Lichtstrahlen; deshalb werden wärmereflektierende Beschichtungen, Gläser, Optiken und Spiegel damit bedampft. Im Speisenbereich dient es in Form von Blattgold und Blattgoldflocken als Lebensmittelfarbe E 175 zum Vergolden von Speisen, zum Beispiel für Überzüge von Süßwaren und zur Verzierung von Pralinen, und in Getränken, zum Beispiel Goldwasser. Metallisches Gold gilt als ungiftig. Goldwasser Goldverbindungen können zum Teil sehr giftig wirken. Die farblosen Goldcyanide und die zitronengelbe Tetrachlorogoldsäure zählen dazu. Einige Goldsalze werden heilend zur Rheumatherapie eingesetzt. Goldinjektionen wurden früher gegen Rheuma verabreicht; in neuerer Zeit jedoch verdrängen preigünstigere Medikamente eine Behandlung mit Gold. Allerdings hat med. Gold nebenwirkungen - es schädigt die Leber, das Blut und die Nieren, bei unsachgemäßer, bzw. nicht ärztlich-kontrollierter Einnahme. Dekorativ findet Gold vielfältige Anwendungen, zum Beispiel in galvanischen Beschichtungen von Metallen und Kunststoffen. Auf Porzellanglasuren, Zahnersatzkeramiken und Glas lassen sich Goldpigmente einbrennen. Historisch war die Feuervergoldung von Metallen mit Hilfe der Gold-Quecksilber-Legierungen, so genannter Amalgame, nachweislich schon in der Antike die einzig brauchbare Methode, um dauerhafte Vergoldungen auf Silber, Bronze, oder anderen Unedelmetallen herzustellen. Diese Methode scheidet heute aufgrund der starken Giftwirkung der Quecksilberdämpfe aus. Die Feuervergoldung ist mittlerweile auf Grund gesetzlicher Bestimmungen zum Umwelt- und Gesundheitsschutz auch zur Restaurierung verboten. Mit der Entwicklung galvanischer Vergoldungsbäder im späten 19. Jahrhundert und 20. Jahrhundert wurde dieser Bereich in den Möglichkeiten qualitativ erweitert und ersetzt. Goldpigmente wurden historisch in der Glasherstellung seit dem 16. Jahrhundert eingesetzt (Goldrubinglas), sind allerdings heute weitgehend durch preiswertere Verfahren ersetzt.

Geschichte

galvanischer galvanischer Gold zählt zu den ersten Metallen, die von Menschen verarbeitet wurden. Dies liegt einerseits daran, dass Gold die auffallende gelbe Farbe zeigt, sehr oft gediegen, also als Element in der Natur vorkommt und nicht erst aus Erzen chemisch isoliert werden muss. Außerdem lässt sich Gold sehr gut mechanisch bearbeiten. Die leichte Legierbarkeit mit vielen Metallen, die moderaten Schmelztemperaturen und die günstigen Eigenschaften der Legierungen machten Gold als Werkstoff sehr attraktiv. Aufgrund seiner Farbigkeit, der Korrosionsbeständigkeit, der der Beständigkeit des Glanzes zugrunde liegt, und Seltenheit und auffallender Schwere, wurde es in vielen Kulturen vor allem für rituelle Gegenstände verwendet. Die Goldgewinnung begann vermutlich in der Kupferzeit. In Mitteleuropa lassen sich goldene Gegenstände seit dem Zweitem Jahrtausend vor Christus nachweisen. Es wurde etwa im Goldenen Hut von Schifferstadt oder der Himmelsscheibe von Nebra verarbeitet. Seit alters her war Gold in Europa, Asien und Afrika sehr begehrt. Die Fahrt der Argonauten zum Goldenen Vlies nach Kolchis stellt die wohl früheste dokumentierte weite Seefahrt der Griechen dar. Das Alte Testament spricht vom Goldenen Kalb, das sich die Israeliten als Götzenbild herstellten, während Moses die Zehn Gebote empfing, und vom Goldland Ophir. Die Gier nach Gold wurde zum Grund für Kriege und Eroberungszüge. Die Ägypter beuteten Vorkommen in Oberägypten und Nubien aus. Die Römer ihrerseits nutzten Fundstätten in Kleinasien, Spanien, Rumänien und Germanien. Der Traum der Alchemisten des Mittelalters war die Herstellung von Gold. Auch in Südamerika und Mesoamerika begannen die Menschen schon früh mit der Goldgewinnung und Goldverarbeitung. So verfügten beispielsweise die Mochica in Peru bereits Anfang des 1. Jahrtausends über eine hochentwickelte Kultur der Goldverarbeitung, die die Legierungsbildung (Tumbago und Vergoldung) einschloss. Für rituelle Zwecke wurden Gegenstände von mehreren Kilogramm Gold hergestellt. Die ersten Goldfunde in Mittel- und Südamerika lockten nach den Fahrten von Christoph Kolumbus europäische, insbesondere spanische Eroberer an, die die indigenen Kulturen zerstörten und das Gold in Galeonen nach Europa schafften. Spanien wurde so vorübergehend zur reichsten Nation Europas. Immer wieder lockten Goldfunde große Mengen an Abenteurern an. Im 19. Jahrhundert kam es auf verschiedenen Kontinenten zu Goldrausch genannten Massenbewegungen in die Fundgebiete großer Goldmengen. Beispiele sind der kalifornische Goldrausch im Jahre 1849 oder der Goldrausch 1897 am Klondike-River in Alaska. Auch in Australien und Südafrika kam es zum Goldrausch. Kaum einer der Goldsuchenden wurde jedoch durch bergmännischen Goldabbau oder Goldwäsche reich. In den 1920er Jahren versuchte der Chemiker Fritz Haber Gold aus Meerwasser zu gewinnen. Die durchschnittliche Ausbeute war mit 0,004 Milligramm Gold pro Tonne Meerwasser jedoch zu gering für eine wirtschaftliche Verwertung. Auch heute führt der schwankende Goldpreis oft zu sozialen Verwerfungen: So hat der fallende Goldpreis zu einer starken Verarmung der Bevölkerung in Afrika geführt, die von der Goldproduktion lebt. Im brasilianischen Amazonasraum ist der informelle Goldabbau durch Garimpeiros oft mit schwerwiegenden sozialen und ökologischen Folgen verbunden. Mit kerntechnischen Methoden kann man Gold in der Goldsynthese prinzipiell auch künstlich herstellen.

Wert

Garimpeiro Die Reinheit von Gold wird historisch in Karat angegeben. 24 Karat entsprechen purem Gold (Feingold). Mit Einführung des metrischen Systems wurde die Umstellung auf Promille-Angaben vorgenommen. So bedeutet der Stempeleindruck "750" in Goldschmuck, dass das Metall 750 von 1000 Gewichtsanteilen reines Gold enthält. Die Reinheit kann aber auch mit einer Dezimalzahl angegeben werden, zum Beispiel als 0,995. Der Preis des Goldes wird auf dem offenen Markt bestimmt, aber ein bestimmtes, unter dem Namen Gold Fixing in London bekanntes Verfahren, das 1919 erstmals angewandt wurde, ermöglicht die Herausgabe eines Goldpreises zweimal täglich.

Gold als Währung oder Währungsdeckung

Historisch wurde Gold als Währung eingesetzt. Eine Geldeinheit entsprach einer bestimmten Menge Gold. In Deutschland war während des Deutschen Reichs von 1871 bis 1918 das gesetzliche Zahlungsmittel die Goldmark, wobei einem Gramm Gold genau 4,20 Goldmark entsprachen. Dieses System konnte im Zuge des verlorenen ersten Weltkrieges und der damit verbundenen Reparationen nicht aufrecht erhalten werden. Siehe auch Goldwährungssystem Als Relikt aus dieser Zeit wird noch heute die Versicherungssumme und der Beitrag in der Gebäudeversicherung in Mark 1914 ausgedrückt und per Indexzahlen auf aktuelle Werte hochgerechnet. Lange Zeit entsprach in den Vereinigten Staaten von Amerika eine Unze Gold 20,67 Dollar. Später, im Bretton-Woods-System wurde diese Äquivalenz auf 35 Dollar angehoben. Am 17. März 1968 wurde der Goldpreis gespalten und ein zweigliedriges System wurde eingeführt. Der eine Preis konnte sich frei dem Markt anpassen, der andere war fix. Am 21. Januar 1980 war der Preis auf einem Rekordhoch von 850 US-Dollar, am 21. Juni 1999 auf einem Tiefstand von 252,90 US-Dollar (London Fixing). Eine steigende Nachfrage ließ den Preis 2004 über die 420-Dollar-Marke ansteigen.Im Jahr 2005 stieg der Goldpreis weiter und erreichte im September mehr als 475 Dollar und im November mehr als 492 Dollar. Viele Experten erwarten, daß Inflationsängste in Euroland und den USA den Goldpreis weiter deutlich in die Höhe treiben werden. Wegen der Funktion von Gold als Währungsreserve war der Goldbesitz in den USA zeitweise verboten. Von 1933 bis 1975 waren nur Schmuck und Münzsammlungen erlaubt. Präsident Franklin D. Roosevelt konfiszierte Gold über Executive Order 6102 und Präsident Richard Nixon unterband, dass nichtamerikanische Nationalbanken Dollars zu einem fixen Preis gegen Gold wechseln konnten. Gold wird oft als langfristige Wertanlage angesehen. Dies gilt speziell in Zeiten von Hyperinflation. Jedoch kann der Goldpreis von Marktteilnehmern mit großen Goldreserven, etwa Zentralbanken und Goldminen-Gesellschaften, erheblich beeinflusst werden. Soll der Goldpreis sinken, so wird Gold verliehen, um Leerverkäufe zu provozieren, oder verkauft; die Goldproduktion wird hochgefahren. Soll der Goldpreis steigen, so kaufen die Zentralbanken Gold auf, die Goldproduktion wird heruntergefahren. Da Gold einen geringen Nutzwert hat und seine Produktion sich daher kaum dem Verbrauch anpassen muss, ist der Goldpreis sehr volatil, dass heißt, er schwankt auch innerhalb kurzer Zeiträume beträchtlich. Aus diesem Grund gilt Gold heute als ungeeignet zur Währungsdeckung, zumal mit wachsender Geldmenge als Gegenreaktion der Zentralbank auf die normalerweise sinkende Umlaufgeschwindigkeit auch die Goldmenge als Deckung ständig mitwachsen müsste. Dies funktioniert normalerweise nicht. Wenn das kompensierende Geldmengenwachstum durch Goldmangel gestoppt würde, wäre entweder eine Deflation wegen Mangel an Zahlungsmitteln die Folge oder das Abrücken von der Golddeckung. Letzteres ist wie oben beschrieben in der Geschichte mehrmals passiert.

Deflation durch Gold

- Die Deflation ab 1929 in Europa wurde vor allem dadurch ausgelöst, dass aufgrund zurückgegangener Goldreserven (es handelte sich nur um geliehenes Gold) dazugehörige Geldscheine eingezogen und nicht wieder ausgegeben wurden.
- Im Mittelalter wurde Gold als Währung direkt eingesetzt. Da es kaum Goldminen gab, wuchs die Goldmenge kaum an. Dies hatte zur Folge, dass Gold selbst immer mehr wert wurde, es entstand eine Dauerdeflation. Man vermutet, dass erst durch die Entdeckung Amerikas 1492 und durch das von dort nach Europa strömende Gold der Goldwert wieder sank und somit diese Dauerdeflation beendete.

Die Bezeichnung Gold

Mit Gold, welches für wertvoll und kostbar steht, bezeichnet man auch andere wertvolle Sachen. Meist wird ein Adjektiv davor gesetzt, wie zum Beispiel "Schwarzes Gold" für Öl. Beispiele:
- Schwarzes Gold - Öl, Kohle
- Weißes Gold - Marmor, Kochsalz, Kokain, Baumwolle, Porzellan, Elfenbein
- Blaues Gold - Trinkwasser (bes. in armen Gebieten)
- Rotes Gold - Wein
- Flüssiges Gold - Whisky
- Gold des Meeres (Meeresgold) - Korallen
- Gold des Nordens - Bernstein
- Ackergold - Kartoffel
- Katzengold - Pyrit

Siehe auch

- Gold/Tabellen und Grafiken
- Goldstandard
- Goldschmied
- Kupellation
- Kolloidales Gold

Weblinks

Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Gold Kategorie:Gruppe-11-Element Kategorie:Periode-6-Element Kategorie:Mineral Kategorie:Übergangsmetall Kategorie:Schwermetall ja:金 ms:Emas simple:Gold th:ทองคำ

Platin

Platin ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Pt und der Ordnungszahl 78. Platin ist ein schweres, schmiedbares, dehnbares, edles, grau-weißes Übergangsmetall. Platin ist sehr korrosionsbeständig und wird zur Herstellung von Schmuckwaren, Laborgeräten, Zahnimplantaten, Kontaktwerkstoffen und Katalysatoren verwendet.

Geschichte

Platin wurde schon vor der Entdeckung Amerikas durch Kolumbus von den Indianern Südamerikas benutzt. Der Name leitet sich vom spanischen Wort platina, der Kleinerungsform von plata "Silber", ab. Die erste europäische Referenz stammt von dem italienischen Humanisten Julius Caesar Scaliger (1484-1558). Er beschreibt ein mysteriöses weißes Metall, das sich allen Schmelzversuchen entzog. Eine ausführlichere Beschreibung der Eigenschaften findet sich in einem 1748 veröffentlichten Bericht von Antonio da Ulloa. Das Problem der Platinschmelze wurde im 19. Jahrhundert von dem deutschen Chemiker Heraeus gelöst.

Vorkommen

Südafrika, Russland (vor allem nördlicher Ural), Kanada und Kolumbien.

Gewinnung und Darstellung

Metallisches Platin (Platinseifen) wird heute praktisch nicht mehr abgebaut. Platinbergwerke gibt es nur in Südafrika (Transvaal).
Platinquellen sind auch die Buntmetallerzeugung (Kupfer und Nickel) in Sudbury (Ontario) und Norilsk (Russland). Hier fallen die Platingruppenmetalle als Nebenprodukt an. Als Platinnebenmetall bezeichnet man fünf Metalle, die in ihrem chemischen Verhalten dem Platin so ähneln, dass die Trennung und Reindarstellung ursprünglich große Schwierigkeiten machte. 1803 wurden Iridium, Osmium, Palladium, Rhodium, und 1844 wurde Ruthenium entdeckt.

Eigenschaften

Das sehr korrosionsbeständige, schmiedbare und weiche Schwermetall zeigt im reinen, polierten Zustand den sog. Dunkelglanz. Sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff und andere Gase werden von Platin im aktivierten Zustand gebunden. Es besitzt daher sehr bemerkenswerte katalytische Eigenschaften; Wasserstoff und Sauerstoff reagieren in seiner Anwesenheit explosiv miteinander zu Wasser. Allerdings werden Platinkatalysatoren schnell durch Alterung und Verunreinigungen inaktiv (vergiftet).
Die hohe Haltbarkeit und Anlaufbeständigkeit und Seltenheit eignen Platin besonders zur Herstellung von hochwertigen Schmuckwaren.
Platin zeigt, wie auch die anderen Metalle der Platingruppe, ein widersprüchliches Verhalten. Einerseits ist es edelmetalltypisch chemisch träge, andererseits hochreaktiv, katalytisch-selektiv gegenüber bestimmten Substanzen und Reaktionsbedingungen. Auch bei hohen Temperaturen zeigt Platin ein stabiles Verhalten. Es ist daher für viele industrielle Anwendungen interessant.
In Salz- und Salpetersäure ist es unlöslich. Von Königswasser wird es unter Bildung von rotbrauner Hexachloroplatin(IV)-säure angegriffen. Auch von Alkali-, Peroxid-, Nitrat-, Cyanid- und anderen Salzschmelzen wird Platin angegriffen. Viele Metalle bilden mit Platin Legierungen, beispielsweise Eisen, Nickel, Kupfer, Kobalt, Gold, Wolfram, Gallium, Zinn, etc. Besonders hervorzuheben ist, dass Platin zum Teil unter Verbindungsbildung mit heißem Schwefel, Phosphor, Bor, Silicium, Kohlenstoff in jeder Form reagiert, das heißt auch in heißen Flammengasen. Auch viele Oxide reagieren mit Platin, weshalb auch nur bestimmte Werkstoffe als Tiegelmaterial eingesetzt werden können. Beim Schmelzen des Metalls mit beispielsweise Propan-Sauerstoff muss deshalb mit neutraler bis schwachoxidierender Flamme gearbeitet werden. Beste Möglichkeit ist das flammenfreie elektrisch-induktive Heizen des Schmelzgutes in Zirkonoxidkeramiken.

Verwendung

Aufgrund ihrer Verfügbarkeit und der hervorragenden Eigenschaften eignen Platin und Platinlegierungen sich hervorragend für zahlreiche unterschiedliche Einsatzgebiete. So ist Platin ein favorisiertes Material zur Herstellung von Laborgeräten. Da Platin keine Flammenfärbung erzeugt, werden z.B. dünne Platindrähte verwendet, um Stoffproben in die Flamme eines Bunsenbrenners zu halten. Platin wird darüber hinaus in einer nahezu unüberschaubare Anzahl von Bereichen verwendet:
- Schmuckwaren
- Thermoelemente
- Heizleiter
- Kontaktwerkstoffe
- Katalysatoren
- Wasserstoffspeicher
- Magnetwerkstoffe
- Chemischer Apparatebau
- Schmelztiegel für die Glasherstellung
- Glaseinschmelzlegierungen
- Medizinische Implantate, Zahnersatz
- Herzschrittmacher
- Schubdüsen, Verkleidungen für Raketen
- Arzneimittel gegen Krebs (Cytostatika, beispielsweise Cisplatin)
- Schreibfedern
- Spinndüsen
- Platinspiegel (Spiegel und Glasfenster die nur auf der vom Glas abgewandten Seite reflektieren.)
- Döbereinersches Feuerzeug (hist.) Das Internationale Kilogrammprototyp, das in einem Tresor des Internationalen Büros für Gewichte und Maße (BIPM) in Sèvres bei Paris aufbewahrt wird, besteht aus einer Legierung von 90% Platin und 10% Iridium.
Aus der selben Legierung besteht das Internationale Meterprototyp von 1889, das bis 1960 das Meter definierte.

Sicherheitshinweise

Platin ist normalerweise nicht gesundheitsschädigend. Seine Verbindungen sollten als hochtoxisch angesehen werden. Einige Platinverbindungen (z.B. Cisplatin, Carboplatin) werden zur Chemotherapie gegen Krebs eingesetzt.

Verbindungen

- Platin(VI)-oxid (PtO₃)
- Platin(II)-chlorid (PtCl₂)
- Tetrachloroplatin(II)-säure (H₂PtCl₄)
- Hexachloroplatin(IV)-säure (H₂PtCl₆)
- Platin(IV)-fluorid (PtF₄)
- Platin(V)-fluorid (PtF₅)
- Platin(VI)-fluorid (PtF₆)
- Platin(II)-bromid (PtBr₂)
- Platin(IV)-bromid (PtBr₄)
- Platin(II)-iodid (PtI₂)
- Platin(IV)-iodid (PtI₄) Ein Beispiel für eine Verbindung mit Platin in der Oxidationstufe 0 ist
- Tetrakis(triphenylphosphin)platin (Pt(PPh₃)₄)

Weblinks

- [http://periodic.lanl.gov/elements/78.html Los Alamos National Laboratory - Platinum]
- [http://www.vanderkrogt.net/elements/elem/pt.html A balanced historical account of the sequence of discoveries of platinum; illustrated.]
- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Pt/index.html WebElements.com - Platinum]
- [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Pt.html EnvironmentalChemistry.com - Platinum]
- [http://www.taprofessional.de/charts/Platin-Unze-Line-Chart.htm Charts: Kurs/Preis-Entwicklung Platin in Dollar] Kategorie:Chemisches Element Kategorie:Gruppe-10-Element Kategorie:Periode-6-Element Kategorie:Übergangsmetall Kategorie:Katalysator Kategorie:Edles Material ja:プラチナ simple:Platinum

Osmium

Geschichte

Vorkommen

Eigenschaften

Verwendung

Verbindungen

- Osmiumtetroxid OsO₄

Sicherheitshinweise

Osmiumtetroxid ist hochtoxisch! Staubgehalte in der Luft von 10^-7 g/m³ können eine Lungenreizung mit Hyperämie bis zum Lungenödem hervorrufen sowie zu Haut- oder Augenschäden führen.

Weblinks

Südafrika

Die Republik Südafrika ist ein Staat an der Südspitze Afrikas. Der Nationalfeiertag, Tag der Verfassung (1994), ist der 27. April. Südafrika liegt bei 22 - 35° Süd und 17 - 33° Ost und wird vom Atlantischen und dem Indischen Ozean umschlossen. Das Land grenzt an Namibia, Botswana, Simbabwe, Mosambik und das Swasiland. Lesotho liegt innerhalb der Grenzen Südafrikas.

Geographie

Südafrika hat eine Fläche von 1.219.912 km². Das Zentralplateau liegt in einer Höhe zwischen 900 und 2.000 Metern. Der zur Küste abfallende Landgürtel mit einer Breite von 20 bis 250 km wird Groot Randkant (Große Randstufe) genannt. Die Drakensberge durchziehen das Land vom Nordosten bis in die Enklave Lesotho im Südosten, wo sie mit dem Thabana Ntlenyana ihren höchsten Punkt (3.482 m über NN) erreichen. Höchster Berg Südafrikas ist der Njesuthi mit 3.446 m. Nordwestlich von Bloemfontein erstreckt sich die Kalahari-Wüste durch Botswana bis nach Namibia hinein. Am Kaap Agulhas (port.: agulhas = Nadeln), der äußersten Südspitze des Kontinents, treffen sich Atlantik und Indischer Ozean, westlich davon ist das Kap der Guten Hoffnung (Cape of Good Hope oder Kaap van die goeie Hoop). Die meisten Flüsse Südafrikas entspringen in den Drakensbergen und fließen nach Osten in Richtung Indischer Ozean. Der längste Fluss, der Oranje, mit einer Länge von 1.860 km entspringt auch in den Drakensbergen, fließt aber nach Westen und mündet in den Atlantischen Ozean. Die Augrabiesfälle (Aukoerebis, "Ort des Großen Lärms") des Oranje im Nordwesten des Gordoniadistriktes wurden 1778