1
00:00:00,080 --> 00:00:03,440
Willkommener zu einer neuen 
Folge von Wissensreise durch das

2
00:00:03,440 --> 00:00:07,280
Periodensystem der Elemente, 
deinem Podcast zum Entspannen, 

3
00:00:07,280 --> 00:00:11,360
Loslassen und lernen. 
Wenn dir der Podcast gefällt, 

4
00:00:11,520 --> 00:00:14,480
bewerte ihn bitte, das hilft 
uns, weitere Folgen zu 

5
00:00:14,480 --> 00:00:17,120
produzieren. 
Kennst du schon unsere anderen 

6
00:00:17,120 --> 00:00:20,800
Podcasts reihen wie Wissensreise
durch die Uhrzeit oder 

7
00:00:20,800 --> 00:00:24,480
Wissensreise durch die Länder 
der Erde heute begeben wir uns 

8
00:00:24,480 --> 00:00:27,440
auf eine Reise zu einem Element,
das die meisten Menschen 

9
00:00:27,440 --> 00:00:29,880
vermutlich noch nie bewusst 
wahrgenommen haben und. 

10
00:00:30,240 --> 00:00:33,120
Das aber in einigen der 
faszinierendsten Technologien 

11
00:00:33,120 --> 00:00:35,520
unserer Zeit eine Schlüsselrolle
spielt. 

12
00:00:35,760 --> 00:00:38,640
Es steckt in den supraleitenden 
Magneten, die in 

13
00:00:38,640 --> 00:00:42,560
Teilchenbeschleunigern wie dem 
Large Hadron Collider am CERN 

14
00:00:42,720 --> 00:00:44,880
die Geheimnisse der Materie 
entschlüsseln. 

15
00:00:45,200 --> 00:00:48,360
Es findet sich in den 
Magnetresonanztomographen, die 

16
00:00:48,360 --> 00:00:51,880
in Krankenhäusern Leben retten, 
es macht moderne Stahlsorten 

17
00:00:51,880 --> 00:00:55,680
leichter und gleichzeitig fester
und es trägt seit Jahrhunderten 

18
00:00:55,680 --> 00:00:58,800
einen Namen, der einer Figur aus
der griechischen Mythologie 

19
00:00:58,800 --> 00:01:01,760
entstammt. 
Niob mit dem chemischen Symbol 

20
00:01:01,760 --> 00:01:07,120
NB und der Ordnungszahl 41 lass 
uns gemeinsam in die Welt dieses

21
00:01:07,120 --> 00:01:10,720
faszinierenden Übergangsmetalls 
eintauchen, das wie kaum ein 

22
00:01:10,720 --> 00:01:13,920
anderes Element für die Brücke 
zwischen Grundlagenforschung und

23
00:01:13,920 --> 00:01:18,320
Hochtechnologie steht. 
Niob steht im Periodensystem in 

24
00:01:18,320 --> 00:01:21,920
der fünften Periode und in der 
fünften Gruppe gemeinsam mit 

25
00:01:21,920 --> 00:01:25,440
Vanadium, Tantal und dem 
künstlich erzeugten Dupnium. 

26
00:01:25,920 --> 00:01:29,120
Diese Gruppe der Vanadiumgruppe 
vereint Elemente, die als 

27
00:01:29,120 --> 00:01:32,400
Übergangsmetalle bezeichnet 
werden und besondere chemische 

28
00:01:32,400 --> 00:01:34,640
und physikalische Eigenschaften 
aufweisen. 

29
00:01:34,640 --> 00:01:39,120
Mit der Ordnungszahl 41 besitzt 
ein niob Atom 41 Protonen im 

30
00:01:39,120 --> 00:01:42,640
Atomkern. 
Umgeben von 41 Elektronen in 

31
00:01:42,640 --> 00:01:46,000
komplex aufgebauten Schalen. 
Die Elektronenkonfiguration 

32
00:01:46,000 --> 00:01:51,360
lautet in der Kurzschreibweise 
Krypton plus 4 d hoch 4 und 5 s 

33
00:01:51,360 --> 00:01:55,120
hoch 1, was eine Besonderheit 
darstellt, denn entgegen der 

34
00:01:55,120 --> 00:01:59,280
einfachen Aufbauregel wird die 4
d Schale bevorzugt vor der 

35
00:01:59,280 --> 00:02:02,560
vollständigen Besetzung der 5 s 
Schale gefüllt. 

36
00:02:02,960 --> 00:02:05,920
Dieses Verhalten teilt Niob mit 
einigen anderen 

37
00:02:05,920 --> 00:02:08,720
Übergangsmetallen. 
Und es erklärt teilweise die 

38
00:02:08,720 --> 00:02:12,120
vielfältigen Oxidationsstufen, 
in denen das Element auftreten 

39
00:02:12,120 --> 00:02:14,760
kann. 
Die Atommasse von Niob beträgt 

40
00:02:14,760 --> 00:02:19,600
rund 92,906 atomare 
Masseneinheiten und in der Natur

41
00:02:19,600 --> 00:02:24,320
kommt es nahezu ausschließlich 
als das stabile Isotop Niob 93 

42
00:02:24,320 --> 00:02:26,560
vor. 
Damit zählt Niob zu den 

43
00:02:26,560 --> 00:02:30,560
sogenannten monoisotopischen 
Elementen, von denen es im 

44
00:02:30,560 --> 00:02:33,360
Periodensystem nur etwa 2 
Dutzend gibt. 

45
00:02:34,240 --> 00:02:38,320
Reines Niob ist ein silbrig 
graues, stark glänzendes Metall 

46
00:02:38,320 --> 00:02:41,600
mit einem leichten bläulichen 
Schimmer, der sich nach längerer

47
00:02:41,600 --> 00:02:44,880
Lagerung an der Luft durch eine 
dünne Oxidschicht ergibt. 

48
00:02:45,080 --> 00:02:48,320
Es ist erstaunlich weich und 
duktil, lässt sich also gut 

49
00:02:48,320 --> 00:02:51,120
schmieden, Walzen und zu 
feinsten Drähten ziehen. 

50
00:02:51,440 --> 00:02:54,160
Trotz dieser mechanischen 
Geschmeidigkeit ist Niob 

51
00:02:54,160 --> 00:02:58,160
außerordentlich hitzebeständig, 
sein Schmelzpunkt liegt bei rund

52
00:02:58,160 --> 00:03:06,000
2477 geht Grad Celsius. 
Sein Siedepunkt bei etwa 4744 g 

53
00:03:06,000 --> 00:03:10,600
Grad Celsius. 
Damit gehört Niob zur exklusiven

54
00:03:10,600 --> 00:03:13,920
Gruppe der Hochschmelzenden 
Metalle, der sogenannten 

55
00:03:13,920 --> 00:03:18,480
Refraktärmetalle, zu der auch 
Wolfram, Tantal, Molybdän und 

56
00:03:18,480 --> 00:03:23,840
Rhenium zählen. 
Die Dichte beträgt rund 8,57 

57
00:03:23,840 --> 00:03:28,080
Gramm pro Kubikzentimeter, was 
Niob zu einem vergleichsweise 

58
00:03:28,080 --> 00:03:30,240
leichten Vertreter dieser Gruppe
macht. 

59
00:03:30,960 --> 00:03:34,360
Tantal etwa, sein direkter 
Nachbar im Periodensystem, ist 

60
00:03:34,360 --> 00:03:38,320
mit 16,65 Gramm pro 
Kubikzentimeter fast doppelt so 

61
00:03:38,320 --> 00:03:40,720
schwer. 
Eine der bemerkenswertesten 

62
00:03:40,720 --> 00:03:45,680
Eigenschaften von Niob ist seine
Korrosionsbeständigkeit, bei 

63
00:03:45,680 --> 00:03:49,680
Raumtemperatur bildet das Metall
an Luft eine dünne, aber äußerst

64
00:03:49,680 --> 00:03:52,800
stabile Oxidschicht aus 
Niopentoxid, die das darunter 

65
00:03:52,800 --> 00:03:55,680
liegende Material vor weiterer 
Oxidation schützt. 

66
00:03:55,840 --> 00:03:58,960
Diese Passivierung macht Niob 
gegenüber den meisten Säuren 

67
00:03:58,960 --> 00:04:01,600
widerstandsfähig. 
Einschließlich konzentrierter 

68
00:04:01,600 --> 00:04:04,640
Salzsäure, Schwefelsäure und 
Salpetersäure bei 

69
00:04:04,640 --> 00:04:07,920
Raumtemperatur. 
Lediglich heiße, konzentrierte 

70
00:04:07,920 --> 00:04:11,440
Säuren, Flusssäure und 
Mischungen aus Flusssäure und 

71
00:04:11,440 --> 00:04:15,200
Salpetersäure können das Metall 
angreifen, auch gegenüber 

72
00:04:15,200 --> 00:04:18,800
geschmolzenen Alkalien zeigt 
sich Niob empfindlich bei 

73
00:04:18,800 --> 00:04:22,720
höheren Temperaturen oberhalb 
von etwa 200 Grad Celsius 

74
00:04:22,720 --> 00:04:25,920
beginnt das Metall jedoch in 
trockener Luft zu oxidieren. 

75
00:04:26,160 --> 00:04:28,880
Weshalb es bei 
Hochtemperaturanwendungen unter 

76
00:04:28,880 --> 00:04:31,680
Schutzgas oder im Vakuum 
verarbeitet werden muss. 

77
00:04:32,400 --> 00:04:36,720
Doch die wohl spektakulärste 
Eigenschaft von Niob ist seine 

78
00:04:36,720 --> 00:04:40,840
Supraleitfähigkeit unterhalb 
einer kritischen Temperatur von 

79
00:04:40,840 --> 00:04:44,400
9,25 Kelvin, das entspricht etwa
-263,9 Grad Celsius, verliert 

80
00:04:44,400 --> 00:04:46,400
reines Niob jeglichen 
elektrischen Widerstand, damit 

81
00:04:46,400 --> 00:04:50,080
besitzt es die höchste 
Sprungtemperatur. 

82
00:04:54,720 --> 00:04:57,200
Aller reinen elementaren 
Supraleiter. 

83
00:04:57,760 --> 00:05:02,000
Diese Eigenschaft, die im Jahr 
1930 entdeckt wurde, hat 

84
00:05:02,000 --> 00:05:05,360
weitreichende technologische 
Konsequenzen, auf die wir später

85
00:05:05,360 --> 00:05:07,120
noch ausführlich zurückkommen 
werden. 

86
00:05:07,520 --> 00:05:10,800
Werfen wir nun einen Blick auf 
die Geschichte der Entdeckung 

87
00:05:10,800 --> 00:05:14,160
dieses Elements, denn sie ist 
geprägt von Verwechslungen, 

88
00:05:14,160 --> 00:05:16,920
wissenschaftlichen Kontroversen 
und einer poetischen 

89
00:05:16,920 --> 00:05:19,360
Namensgebung. 
Die Geschichte beginnt im Jahr 

90
00:05:19,360 --> 00:05:23,840
1734, als der schwedische 
Gelehrte Jonas Jerne. 

91
00:05:24,240 --> 00:05:27,120
Ein eigenartiges schwarzes 
Mineral aus dem damals 

92
00:05:27,120 --> 00:05:30,920
englischen Massachusetts 
beschrieb erst 1801, jedoch 

93
00:05:30,920 --> 00:05:34,080
gelang dem britischen Chemiker 
Charles Hatchett am British 

94
00:05:34,080 --> 00:05:37,440
Museum in London ein 
wissenschaftlicher Durchbruch. 

95
00:05:37,840 --> 00:05:41,360
Er untersuchte ein Mineral 
namens Columbit, das 

96
00:05:41,360 --> 00:05:44,000
ursprünglich als Schenkung des 
ersten Gouverneurs von 

97
00:05:44,000 --> 00:05:48,480
Connecticut, John Windsrop, dem 
Jüngeren schon im 17. 

98
00:05:48,480 --> 00:05:50,240
Jahrhundert nach England gelangt
war. 

99
00:05:50,720 --> 00:05:54,720
In diesem schwarzen, schweren 
Erz entdeckte Hatchett ein neues

100
00:05:54,720 --> 00:05:58,440
Element, das er zu Ehren der 
Heimat des Minerals Columbium 

101
00:05:58,440 --> 00:06:02,640
nannte, abgeleitet von Columbia,
dem damaligen poetischen Namen 

102
00:06:02,640 --> 00:06:05,360
für Amerika. 
Doch die Geschichte nahm eine 

103
00:06:05,360 --> 00:06:09,520
komplizierte Wendung im Jahr 
1802 entdeckte der schwedische 

104
00:06:09,520 --> 00:06:12,880
Chemiker Anders Gustav Eckeberg 
ein weiteres Element, das er 

105
00:06:12,880 --> 00:06:16,080
Tantal nannte, in Anlehnung an 
den mythologischen König 

106
00:06:16,080 --> 00:06:18,800
Tantalos. 
Weil das Element auch in Säuren 

107
00:06:18,800 --> 00:06:21,800
so widerwillig reagierte, als 
könne es sich nicht satt 

108
00:06:21,800 --> 00:06:24,640
trinken. 
In den folgenden Jahrzehnten 

109
00:06:24,640 --> 00:06:28,880
herrschte große Verwirrung 
darüber, ob Kolumbium und Tantal

110
00:06:28,880 --> 00:06:32,560
vielleicht ein und dasselbe 
Element seien, denn ihre 

111
00:06:32,560 --> 00:06:36,160
chemischen Eigenschaften 
ähnelten sich frappierend, erst 

112
00:06:36,160 --> 00:06:41,440
1844 brachte der deutsche 
Chemiker Heinrich Rose Klarheit.

113
00:06:41,760 --> 00:06:45,680
Er untersuchte verschiedene 
Tantal Mineralien aus Bayern und

114
00:06:45,680 --> 00:06:49,360
konnte zeigen, dass es sich um 2
verschiedene Elemente handelte. 

115
00:06:49,920 --> 00:06:54,000
Da er die enge Verwandtschaft zu
Tantal erkannte, taufte er das 

116
00:06:54,000 --> 00:06:58,920
eine Element niobium nach Niobe,
der Tochter des Tantalos in der 

117
00:06:58,920 --> 00:07:02,640
griechischen Mythologie. 
Diese poetische Verbindung passt

118
00:07:02,640 --> 00:07:06,720
perfekt, denn so wie Niobe, die 
Tochter des Tantalos ist, steht 

119
00:07:06,720 --> 00:07:09,600
Niob im Periodensystem direkt 
über Tantal. 

120
00:07:10,320 --> 00:07:14,320
Die endgültige Beweisführung, 
dass Niob und Tantal tatsächlich

121
00:07:14,320 --> 00:07:17,760
2 verschiedene Elemente 
darstellen, gelang dem Schweizer

122
00:07:17,760 --> 00:07:23,200
Chemiker Jean Charles Gallisar 
de Marine Jacques im Jahr 1866 

123
00:07:23,520 --> 00:07:26,240
er entwickelte ein 
Trennverfahren auf Basis der 

124
00:07:26,240 --> 00:07:29,560
unterschiedlichen Löslichkeit 
der Fluoridkomplexe beider 

125
00:07:29,560 --> 00:07:33,520
Elemente in Flusssäure. 
Reines metallisches Niob wurde 

126
00:07:33,520 --> 00:07:37,520
erstmals 1864 vom schwedischen 
Chemiker. 

127
00:07:37,920 --> 00:07:42,880
Christian Wilhelm Blomstrand 
durch Reduktion von Niobchlorid 

128
00:07:42,880 --> 00:07:45,680
mit Wasserstoff in einer 
erhitzten Atmosphäre 

129
00:07:45,680 --> 00:07:48,560
dargestellt. 
Nun stellt sich die Frage nach 

130
00:07:48,560 --> 00:07:52,720
dem Namen, heißt das Element nun
Niob oder Kolumbium? 

131
00:07:53,840 --> 00:07:57,040
Tatsächlich war diese Frage über
mehr als ein Jahrhundert hinweg 

132
00:07:57,040 --> 00:07:59,840
umstritten. 
Während in Europa schnell der 

133
00:07:59,840 --> 00:08:03,760
Name Niob beziehungsweise 
Niobium üblich wurde, hielt sich

134
00:08:03,760 --> 00:08:07,360
in den Vereinigten Staaten und 
in der angloamerikanischen 

135
00:08:07,360 --> 00:08:10,960
Metallurgie hartnäckig der 
ursprüngliche Name Kolumbium. 

136
00:08:11,840 --> 00:08:17,680
Erst 1949, also fast 150 Jahre 
nach der Erstentdeckung, einigte

137
00:08:17,680 --> 00:08:22,080
sich die Internationale Union 
für reine und angewandte Chemie,

138
00:08:22,560 --> 00:08:27,520
kurz Ayupaque, offiziell auf den
Namen Niobium als verbindliche 

139
00:08:27,520 --> 00:08:29,920
Bezeichnung. 
In manchen amerikanischen 

140
00:08:29,920 --> 00:08:33,360
Veröffentlichungen, insbesondere
im Bereich der Metalogie, taucht

141
00:08:33,360 --> 00:08:37,039
das alte Synonym Kolumbium 
gelegentlich noch heute 

142
00:08:37,039 --> 00:08:40,320
aufwenden wir uns nun dem 
Vorkommen von Niob in der Natur 

143
00:08:40,320 --> 00:08:42,799
zu. 
Mit einem Anteil von etwa 20 

144
00:08:42,799 --> 00:08:47,360
Milligramm pro Kilogramm in der 
kontinentalen Erdkruste ist Niob

145
00:08:47,360 --> 00:08:51,120
ein relativ seltenes Element, 
etwa so häufig wie Stickstoff 

146
00:08:51,120 --> 00:08:55,520
und deutlich seltener als 
beispielsweise Kupfer oder Zink.

147
00:08:56,960 --> 00:09:00,760
In reiner Form kommt Niob in der
Natur nicht vor, sondern stets 

148
00:09:00,760 --> 00:09:04,560
gebunden in Mineralien. 
Die wichtigsten Niob Minerale 

149
00:09:04,560 --> 00:09:09,200
sind Colombit und Pyrochlor. 
Colombit hat die chemische 

150
00:09:09,200 --> 00:09:14,880
Zusammensetzung, Eisen, Mangan, 
Niob, Tantaloxid und bildet eine

151
00:09:14,880 --> 00:09:18,560
lückenlose Mischreihe mit dem 
Tantal Mineral Tantalit 

152
00:09:19,280 --> 00:09:23,600
Pyrochlor ist ein komplexes 
Calcium, Natrium, Niob Oxid. 

153
00:09:23,920 --> 00:09:27,840
Das oft auch seltene Erden Uran 
und Thorium in seinem 

154
00:09:27,840 --> 00:09:31,320
Kristallgitter beherbergt etwa 
90% der weltweiten 

155
00:09:31,320 --> 00:09:34,960
Neoproduktion, stammen aus einem
einzigen Land Brasilien. 

156
00:09:35,760 --> 00:09:39,680
Dort, in der Region um die Stadt
Araxa im Bundesstaat Minas 

157
00:09:39,680 --> 00:09:43,440
Gerais, befindet sich die größte
bekannte pyrochlor Lagerstätte 

158
00:09:43,440 --> 00:09:48,400
der Welt, sie wird von der 
Compagna Brasilera de Metalurgia

159
00:09:48,560 --> 00:09:52,480
e Minerassao ausgebeutet. 
Einem Unternehmen, das den 

160
00:09:52,480 --> 00:09:56,840
globalen Niob Markt dominiert. 
Weitere bedeutende Vorkommen 

161
00:09:56,840 --> 00:10:00,080
finden sich in Kanada, 
insbesondere in der Provinz 

162
00:10:00,080 --> 00:10:04,240
Quebec sowie in geringerem 
Umfang in Russland, Nigeria, 

163
00:10:04,400 --> 00:10:07,760
Ruanda und der Demokratischen 
Republik Kongo. 

164
00:10:08,400 --> 00:10:11,520
In Europa sind die Vorkommen 
wirtschaftlich kaum bedeutsam, 

165
00:10:11,840 --> 00:10:15,600
weshalb die Europäische Union 
Niob als kritischen Rohstoff 

166
00:10:15,600 --> 00:10:17,840
einstuft, dessen 
Versorgungssicherheit 

167
00:10:17,840 --> 00:10:19,920
strategisch beobachtet werden 
muss. 

168
00:10:20,800 --> 00:10:24,320
Die Gewinnung von Niob aus 
Pyrochlor erfolgt in mehreren 

169
00:10:24,320 --> 00:10:26,720
Schritten. 
Zunächst wird das Erz 

170
00:10:26,720 --> 00:10:30,400
Aufkonzentriert, dann durch 
Alkalisches aufschließen oder 

171
00:10:30,400 --> 00:10:34,640
mittels Säurelaugung in lösliche
Verbindungen überführt, in einem

172
00:10:34,640 --> 00:10:37,920
zentralen Trennschritt werden 
Niob und Tantal voneinander 

173
00:10:37,920 --> 00:10:40,800
separiert, wobei das klassische 
Verfahren auf der 

174
00:10:40,800 --> 00:10:44,080
unterschiedlichen Löslichkeit 
ihrer Fluoridkomplexe in 

175
00:10:44,080 --> 00:10:45,920
organischen Lösungsmitteln 
beruht. 

176
00:10:46,720 --> 00:10:50,400
Heute kommen modernere Verfahren
wie die Solventextraktion mit 

177
00:10:50,400 --> 00:10:56,040
Methylisobutylketon zum Einsatz.
Aus dem gereinigten Niopentoxid 

178
00:10:56,040 --> 00:10:58,480
wird das Metall schließlich 
durch aluminothermische 

179
00:10:58,480 --> 00:11:00,960
Reduktion oder durch 
Elektronenstrahlschmelzen 

180
00:11:00,960 --> 00:11:04,880
gewonnen, für höchste 
Reinheitsanforderungen, etwa für

181
00:11:04,880 --> 00:11:08,400
supraleitende Anwendungen, wird 
das Metall zusätzlich durch 

182
00:11:08,400 --> 00:11:10,960
Zonenschmelzen im Hochvakuum 
gereinigt, auch. 

183
00:11:11,280 --> 00:11:14,560
Ein Verfahren, bei dem eine 
schmale Zone des Metalls langsam

184
00:11:14,560 --> 00:11:18,000
durch einen Stab geführt wird 
und Verunreinigungen mitnimmt. 

185
00:11:18,320 --> 00:11:21,040
Kommen wir nun zu den 
Anwendungen, denn hier offenbart

186
00:11:21,040 --> 00:11:25,480
Niob seine wahre technologische 
Bedeutung, den mit Abstand 

187
00:11:25,480 --> 00:11:29,840
größten Verwendungszweck stellt 
die Stahlveredelung dar, bereits

188
00:11:29,840 --> 00:11:34,320
geringe Zugaben von Niob in der 
Größenordnung von 0,01 bis 0,1 

189
00:11:34,320 --> 00:11:36,760
Gewichtsprozent verändern die 
Eigenschaften von Stahl 

190
00:11:36,760 --> 00:11:41,760
dramatisch. 
Niob bildet im Stahl feine 

191
00:11:41,760 --> 00:11:45,920
Karbid und Nitritausscheidungen,
die das Kornwachstum während der

192
00:11:45,920 --> 00:11:49,360
Wärmebehandlung hemmen und zu 
einem feinkörnigen Gefüge 

193
00:11:49,360 --> 00:11:52,080
führen. 
Diese sogenannten Mikrolegierten

194
00:11:52,080 --> 00:11:56,400
oder hsla Stähle, was für High 
Strength Low Aloy steht, 

195
00:11:56,480 --> 00:11:59,840
vereinen hohe Festigkeit mit 
guter Schweißbarkeit und 

196
00:11:59,840 --> 00:12:04,080
Zähigkeit, sie kommen heute in 
Pipelines für Erdgas und Erdöl 

197
00:12:04,080 --> 00:12:06,400
zum Einsatz in. 
Im Karosseriebau moderner 

198
00:12:06,400 --> 00:12:09,920
Automobile, im Schiffsbau, im 
Brückenbau und in Hochhäusern. 

199
00:12:10,560 --> 00:12:14,320
Ein modernes Auto enthält 
zwischen 30 und 60 Gramm Niob, 

200
00:12:14,640 --> 00:12:17,280
das in den hochfesten 
Stahlblechen der Karosserie für 

201
00:12:17,280 --> 00:12:20,720
mehr Sicherheit bei gleichzeitig
geringerem Gewicht und damit 

202
00:12:20,720 --> 00:12:22,800
niedrigerem Kraftstoffverbrauch 
sorgt. 

203
00:12:22,880 --> 00:12:26,080
Eine weitere bedeutende 
Anwendungsklasse sind 

204
00:12:26,080 --> 00:12:29,080
Superlegierungen, diese 
hochkomplexen metallischen 

205
00:12:29,080 --> 00:12:31,440
Werkstoffe auf Nickel oder 
Kobaltbasis. 

206
00:12:31,760 --> 00:12:35,880
Enthalten Niobe als wichtigen 
Legierungsbestandteil und finden

207
00:12:35,880 --> 00:12:38,240
Verwendung in den 
Turbinenschaufeln moderner 

208
00:12:38,240 --> 00:12:41,600
Strahltriebwerke und stationärer
Gasturbinen. 

209
00:12:42,400 --> 00:12:45,760
Hier müssen die Werkstoffe 
Temperaturen von über 1000 Grad 

210
00:12:45,760 --> 00:12:48,880
Celsius bei gleichzeitig hoher 
mechanischer Belastung 

211
00:12:48,880 --> 00:12:52,480
standhalten. 
Und Niob trägt durch die Bildung

212
00:12:52,480 --> 00:12:55,680
verfestigender Phasen wie Gamma 
Doppelstrich entscheidend zur 

213
00:12:55,680 --> 00:12:59,840
Hochtemperaturfestigkeit bei. 
Die berühmte Inconel 718 

214
00:12:59,840 --> 00:13:02,800
Legierung, die in fast jedem 
modernen Düsentriebwerk 

215
00:13:02,800 --> 00:13:07,920
vorkommt, enthält etwa 5 
gewichtsprozent Niob, doch nun 

216
00:13:07,920 --> 00:13:11,640
zur faszinierendsten Anwendung, 
die diesem Element auch unseren 

217
00:13:11,640 --> 00:13:16,640
heutigen Untertitel beschert. 
Die Supraleitung reines Niob, 

218
00:13:16,640 --> 00:13:20,080
wurde 1930. 
Von dem deutschen Physiker 

219
00:13:20,080 --> 00:13:24,400
Walter Meißner als Supraleiter 
identifiziert mit einer 

220
00:13:24,400 --> 00:13:28,720
kritischen Temperatur von 9,25 
Kelvin, ist es zwar nicht 

221
00:13:28,720 --> 00:13:33,120
spektakulär hoch, aber unter den
reinen Elementen einsame Spitze.

222
00:13:33,680 --> 00:13:36,960
Noch interessanter werden 
bestimmte Niobe Verbindungen, 

223
00:13:37,520 --> 00:13:41,920
die intermetallische Verbindung 
Niob Titan mit etwa 47 

224
00:13:41,920 --> 00:13:46,000
Gewichtsprozent Titan ist heute 
der mit Abstand wichtigste 

225
00:13:46,000 --> 00:13:50,880
technische Supraleiter weltweit.
Sie wird unterhalb von etwa 9,5 

226
00:13:50,880 --> 00:13:55,280
Kelvin Supraleitend und kann in 
Magnetfeldern von bis zu rund 14

227
00:13:55,280 --> 00:13:58,720
Tesla noch supraleitende 
Eigenschaften aufrechterhalten. 

228
00:13:58,800 --> 00:14:02,240
Aus diesem Werkstoff bestehen 
die supraleitenden Drähte in den

229
00:14:02,240 --> 00:14:04,560
meisten 
Magnetresonanztomographen, die 

230
00:14:04,560 --> 00:14:07,680
in Krankenhäusern weltweit zur 
medizinischen Bildgebung 

231
00:14:07,680 --> 00:14:11,360
eingesetzt werden. 
Ein typischer klinischer MRT mit

232
00:14:11,360 --> 00:14:14,720
1,5 oder 3 Tesla Feldstärke 
enthält mehrere Kilometer Niobe 

233
00:14:14,960 --> 00:14:19,280
Titandraht, der auf etwa 4 
Kelvin durch flüssiges Helium 

234
00:14:19,280 --> 00:14:21,440
gekühlt wird. 
Eine noch leistungsfähigere 

235
00:14:21,440 --> 00:14:25,600
Verbindung ist niop Zinn, 
genauer niop 13, eine 

236
00:14:25,680 --> 00:14:29,080
intermetallische Phase mit der a
15 Kristallstruktur. 

237
00:14:31,440 --> 00:14:35,600
Sie wird unterhalb von etwa 18,3
Kelvin Supraleitend und behält 

238
00:14:35,600 --> 00:14:38,640
ihre supraleitenden 
Eigenschaften bis zu 

239
00:14:38,800 --> 00:14:44,160
Magnetfeldern von rund 30. 
Tesla Niobe 13 kommt zum 

240
00:14:44,160 --> 00:14:47,040
Einsatz, wenn extrem hohe 
Magnetfelder benötigt werden, 

241
00:14:47,040 --> 00:14:48,480
etwa in der 
Kernspinresonanzspektroskopie 

242
00:14:48,480 --> 00:14:52,960
für die chemische 
Strukturaufklärung, in den 

243
00:14:53,200 --> 00:14:55,920
Beschleunigermagneten der 
nächsten Generation und ganz 

244
00:14:55,920 --> 00:14:58,080
besonders im internationalen 
Fusionsreaktor Iter. 

245
00:15:00,000 --> 00:15:03,280
Der derzeit im südfranzösischen 
Cadarache gebaut wird. 

246
00:15:03,520 --> 00:15:07,520
Die zentralen Solinoid und 
Thoroidalfeldmagnete von Iter 

247
00:15:07,520 --> 00:15:11,760
bestehen aus Nio, B 3 Zinn 
Drähten und werden Magnetfelder 

248
00:15:11,760 --> 00:15:16,440
von über 13 Tesla erzeugen, um 
das 100000000 Grad heiße Plasma 

249
00:15:16,440 --> 00:15:20,000
einzuschließen, in dem die 
Kernfusion ablaufen soll, auch 

250
00:15:20,000 --> 00:15:23,440
im Large Hadron Collider am CERN
bei Genf, dem größten 

251
00:15:23,440 --> 00:15:27,200
Teilchenbeschleuniger der Welt, 
spielt Niob eine zentrale Rolle.

252
00:15:27,760 --> 00:15:31,280
Die fast 1 700 supraleitenden 
Dipolmagnete, die die 

253
00:15:31,600 --> 00:15:34,080
Teilchenstrahlen auf ihrer 27 
Kilometer langen Kreisbahn 

254
00:15:34,080 --> 00:15:36,960
führen, basieren auf Niob Titan 
Technologie. 

255
00:15:36,960 --> 00:15:41,680
Sie werden mit suprafluidem 
Helium auf 1,9 Kelvin gekühlt 

256
00:15:41,680 --> 00:15:45,680
und erzeugen Felder von 8,3 
Tesla ohne Niob wäre die 

257
00:15:45,680 --> 00:15:50,080
Entdeckung des Higgs Bosons im 
Jahr 2012 eine der bedeutendsten

258
00:15:50,080 --> 00:15:51,520
Errungenschaften der modernen 
Physik. 

259
00:15:56,240 --> 00:15:57,920
Schlichtweg nicht möglich 
gewesen. 

260
00:15:58,640 --> 00:16:03,120
Eine weitere hochinteressante 
Anwendung ist die Hochfrequenz 

261
00:16:03,120 --> 00:16:08,560
Supraleitung, reines Niob mit 
höchster Reinheit wird zur 

262
00:16:08,560 --> 00:16:14,480
Herstellung sogenannter SRF 
Resonatoren verwendet, das steht

263
00:16:14,480 --> 00:16:17,520
für Super Conducting Radio 
Frequency. 

264
00:16:17,760 --> 00:16:22,000
Diese hohlen, präzise geformten 
Strukturen aus Polykristallinem 

265
00:16:22,000 --> 00:16:25,840
oder einkristallinem Niob. 
Werden in Linearbeschleunigern 

266
00:16:25,840 --> 00:16:30,720
eingesetzt, etwa im European X 
Ray Free Electron Laser, kurz 

267
00:16:30,720 --> 00:16:35,440
European XFEL in Hamburg 
Schenefeld und in Bruckhafen am 

268
00:16:35,440 --> 00:16:38,400
Long Island. 
In diesen Resonatoren werden 

269
00:16:38,400 --> 00:16:41,920
geladene Teilchen durch 
hochfrequente elektromagnetische

270
00:16:41,920 --> 00:16:44,440
Wellen auf nahezu 
Lichtgeschwindigkeit 

271
00:16:44,440 --> 00:16:47,280
beschleunigt. 
Und nur die nahezu verlustfreien

272
00:16:47,280 --> 00:16:51,040
supraleitenden Eigenschaften des
Niob ermöglichen die Erzeugung 

273
00:16:51,040 --> 00:16:53,880
der dafür notwendigen 
Feldstärken bei vertretbarem 

274
00:16:53,880 --> 00:16:57,040
Energieaufwand. 
Doch Niob hat noch weitere, 

275
00:16:57,040 --> 00:16:59,600
weniger bekannte 
Anwendungsbereiche in der 

276
00:16:59,600 --> 00:17:02,480
Numismatic wird das Metall für 
Sammlermünzen verwendet, 

277
00:17:02,800 --> 00:17:05,960
Österreich, Lettland und 
Luxemburg haben in den 

278
00:17:05,960 --> 00:17:08,720
vergangenen Jahren Münzen 
herausgegeben, die einen 

279
00:17:08,720 --> 00:17:12,800
farbigen Niob Einsatz besitzen. 
Diese Farbeffekte entstehen 

280
00:17:12,800 --> 00:17:15,240
durch Interferenz Effekte an 
einer dünnen und. 

281
00:17:15,440 --> 00:17:19,520
Elektrochemisch erzeugten 
Oxidschicht je nach Schichtdicke

282
00:17:19,520 --> 00:17:21,960
ergeben sich blau, grün, gelb 
und violett. 

283
00:17:21,960 --> 00:17:25,359
Töne, ohne dass dabei 
Farbpigmente verwendet würden. 

284
00:17:26,000 --> 00:17:28,960
Die Farben sind ausschließlich 
Strukturbedingt und damit 

285
00:17:28,960 --> 00:17:32,800
dauerhaft beständig, in der 
Medizintechnik findet Niob 

286
00:17:32,800 --> 00:17:36,800
aufgrund seiner ausgezeichneten 
biokompatibilität Verwendung, 

287
00:17:37,600 --> 00:17:41,200
das Metall wird vom menschlichen
Körper nicht abgestoßen und löst

288
00:17:41,200 --> 00:17:43,280
keine allergischen Reaktionen 
aus. 

289
00:17:44,080 --> 00:17:46,120
Es kommt in Implantaten, 
Knochenschrauben, 

290
00:17:46,120 --> 00:17:49,200
Herzschrittmacher, Gehäusen und 
in der Dentaltechnik zum 

291
00:17:49,200 --> 00:17:51,600
Einsatz. 
Auch Piercings und hochwertiger 

292
00:17:51,600 --> 00:17:54,320
Schmuck werden gelegentlich aus 
Niob gefertigt. 

293
00:17:55,040 --> 00:17:58,720
In der chemischen Industrie 
dient Niob Pentoxid als 

294
00:17:58,720 --> 00:18:02,480
Katalysator, etwa bei der 
Herstellung optischer Gläser mit

295
00:18:02,480 --> 00:18:06,320
hohem Brechungsindex. 
Lithiumniobat ist ein optisch 

296
00:18:06,320 --> 00:18:09,440
nicht linearer Kristall, der in 
der Lasertechnik, in 

297
00:18:09,440 --> 00:18:12,640
Elektrooptischen Modulatoren und
in der frequenzverdoppelung 

298
00:18:12,640 --> 00:18:15,520
Anwendung findet. 
Auch in der Glaskeramik, in 

299
00:18:15,520 --> 00:18:18,640
piezoelektrischen Bauteilen und 
in die elektrischen 

300
00:18:18,640 --> 00:18:21,600
Kondensatoren spielt Niob eine 
wichtige Rolle. 

301
00:18:22,080 --> 00:18:24,800
Die chemischen Eigenschaften von
Niob sind ebenfalls 

302
00:18:24,800 --> 00:18:28,880
bemerkenswert vielfältig, das 
Element kann in Oxidationsstufen

303
00:18:28,880 --> 00:18:33,360
von -1 bis plus 5 Vorkommen, 
wobei die Stufe plus 5 bei 

304
00:18:33,360 --> 00:18:37,280
weitem die stabilste ist. 
Niobpentoxid mit der 

305
00:18:37,280 --> 00:18:42,560
Summenformel NB 2 o 5 ist die 
wichtigste binäre 

306
00:18:42,560 --> 00:18:45,840
Sauerstoffverbindung und. 
Und ein farbloses, in Wasser 

307
00:18:45,840 --> 00:18:53,280
unlösliches Pulver. 
Niopentachlorid NB CL 5 ist ein 

308
00:18:53,280 --> 00:18:55,920
gelber Feststoff, der bei der 
chemischen Industrie als 

309
00:18:55,920 --> 00:18:58,880
Ausgangsstoff für viele andere 
Niob Verbindungen dient. 

310
00:18:59,200 --> 00:19:02,560
In niedrigeren Oxidationsstufen 
bildet Niob oft 

311
00:19:02,560 --> 00:19:05,920
clusterverbindungen mit 
charakteristischen Octaedrischen

312
00:19:05,920 --> 00:19:09,840
Metallatomanordnungen, ein 
Forschungsgebiet, das die Chemie

313
00:19:09,840 --> 00:19:12,400
der Metallmetallbindungen 
aufklären half. 

314
00:19:13,280 --> 00:19:16,160
Werfen wir abschließend einen 
Blick auf einige wirtschaftliche

315
00:19:16,160 --> 00:19:20,320
und strategische Aspekte. 
Der globale Niob Markt hatte im 

316
00:19:20,320 --> 00:19:25,440
Jahr 2024 ein Volumen von etwa 3
Milliarden US Dollar bei einer 

317
00:19:25,440 --> 00:19:30,240
Jahresproduktion von rund 80000 
Tonnen Niob gerechnet als 

318
00:19:30,240 --> 00:19:33,720
Metalläquivalent die starke 
Konzentration der Förderung auf 

319
00:19:33,720 --> 00:19:37,200
Brasilien macht das Element 
geopolitisch sensibel. 

320
00:19:37,600 --> 00:19:40,640
Die Europäische Union, die 
Vereinigten Staaten und Japan 

321
00:19:40,640 --> 00:19:44,240
haben Niob in ihre Listen 
kritischer Rohstoffe aufgenommen

322
00:19:44,480 --> 00:19:47,600
und arbeiten an Strategien zur 
Diversifizierung der 

323
00:19:47,600 --> 00:19:51,120
Lieferketten und zum Aufbau von 
Recyclingkapazitäten. 

324
00:19:51,360 --> 00:19:54,560
Letzteres ist allerdings 
schwierig, da Niob in Stählen 

325
00:19:54,560 --> 00:19:57,280
meist in so geringen 
Konzentrationen vorliegt, dass 

326
00:19:57,280 --> 00:20:00,080
eine wirtschaftliche 
Rückgewinnung kaum möglich ist. 

327
00:20:00,480 --> 00:20:03,600
Lediglich in Superlegierungen 
und in supraleitenden 

328
00:20:03,600 --> 00:20:06,480
Komponenten werden nennenswerte 
Recyclinganstrengungen 

329
00:20:06,480 --> 00:20:09,920
unternommen. 
Niob ist Toxikologisch 

330
00:20:09,920 --> 00:20:13,680
weitgehend unbedenklich. 
Das Metall selbst und seine 

331
00:20:13,680 --> 00:20:17,760
Oxide gelten als ungiftig und 
nicht karzinogen, was die breite

332
00:20:17,760 --> 00:20:20,480
Verwendung in der Medizintechnik
erst ermöglicht. 

333
00:20:21,440 --> 00:20:24,680
Lediglich bei einigen halogenid 
Verbindungen ist Vorsicht 

334
00:20:24,680 --> 00:20:27,680
geboten, da diese 
Hydrolyseempfindlich sind und 

335
00:20:27,680 --> 00:20:30,000
reizende Säuredämpfe freisetzen 
können. 

336
00:20:30,800 --> 00:20:34,640
In der Forschung wird Niob auch 
in jüngerer Zeit immer wieder 

337
00:20:34,640 --> 00:20:36,960
neu entdeckt. 
So untersuchen 

338
00:20:36,960 --> 00:20:40,800
Materialwissenschaftler innen 
weltweit Niob, Haltige 

339
00:20:40,800 --> 00:20:44,680
Hochentropielegierungen, in 
denen 5 oder mehr Elemente in 

340
00:20:44,680 --> 00:20:48,960
nahezu äquimolaren Verhältnissen
kombiniert werden, um neue 

341
00:20:48,960 --> 00:20:51,120
Eigenschaftskombinationen zu 
erschließen. 

342
00:20:51,920 --> 00:20:54,800
In der Quantencomputerforschung 
dienen Niob basierte 

343
00:20:54,800 --> 00:20:58,880
Schaltkreise als Plattform für 
sogenannte Josephson Junctions, 

344
00:20:58,960 --> 00:21:01,840
die Grundbausteine vieler 
Supraleitender Qbits. 

345
00:21:02,880 --> 00:21:07,360
Unternehmen wie EBM, Google und 
Rigetti Computing setzen auf Nio

346
00:21:07,360 --> 00:21:11,600
B in ihren Quantenprozessoren. 
Denn die Kombination aus hoher 

347
00:21:11,600 --> 00:21:14,960
Kohärenzzeit, technologischer 
Reife und kryogener 

348
00:21:14,960 --> 00:21:18,080
Verfügbarkeit ist nach wie vor 
unübertroffen. 

349
00:21:19,040 --> 00:21:22,160
Wenn wir all diese Aspekte 
zusammenfassen, dann zeigt sich 

350
00:21:22,160 --> 00:21:24,880
Niob als ein Element von stiller
Größe. 

351
00:21:25,360 --> 00:21:28,640
Es steht nicht im Rampenlicht 
wie Gold oder Silber, es prägt 

352
00:21:28,640 --> 00:21:31,600
nicht das Alltagsleben so 
unmittelbar wie Eisen oder 

353
00:21:31,600 --> 00:21:33,840
Aluminium. 
Doch es ist auf seine Weise 

354
00:21:33,840 --> 00:21:37,040
unverzichtbar geworden für die 
fortschrittlichsten Technologien

355
00:21:37,040 --> 00:21:40,800
unserer Zivilisation, vom 
mikrolegierten Stahl in der 

356
00:21:40,800 --> 00:21:44,160
Fahrzeugkarosserie über den 
supraleitenden Magneten im 

357
00:21:44,160 --> 00:21:47,200
Krankenhaus bis hin zum 
Kernfusionsexperiment, dass die 

358
00:21:47,200 --> 00:21:50,920
Energieversorgung der Zukunft 
revolutionieren könnte, zieht 

359
00:21:50,920 --> 00:21:54,320
sich eine Spur dieses 
unscheinbaren grauen Metalls. 

360
00:21:54,640 --> 00:21:58,640
Durch unsere moderne Welt. 
Vielen Dank, dass du dir Zeit 

361
00:21:58,640 --> 00:22:01,200
genommen hast für diese Folge 
der Wissensreise durch das 

362
00:22:01,200 --> 00:22:04,320
Periodensystem der Elemente bis 
zum nächsten Mal. 

363
00:22:04,320 --> 00:22:07,280
Wenn wir uns gemeinsam einem 
weiteren faszinierenden Element 

364
00:22:07,280 --> 00:22:10,080
auf unserer Reise durch die Welt
der Atome zuwenden.