Willkommen zu einer neuen Folge von Wissensreise durch das
Periodensystem der Elemente, deinem Podcast zum Entspannen,
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Podcastreihen wie Schlafreise durch das Universum?
Es gibt im Periodensystem Elemente, die ihren Namen mit
Stolz tragen, weil sie aus dem Alltag nicht wegzudenken sind.
Und es gibt jene seltenen, scheuen Vertreter, die ihr
Dasein im Verborgenen führen, in den feinsten Schichten der
Hochtechnologie, in den Tiefen der Erdkruste, in den Schlacken
der Kupferraffinerien. Tellur gehört zu dieser zweiten,
Stilleren Familie, sein chemisches Symbol lautet T.
Seine Ordnungszahl ist 52 und sein Name geht auf das
lateinische Wort tellus zurück, das schlicht Erde bedeutet.
Ein Name, der dem Element gleichsam die ganze Erde widmet
und der doch in einem eigentümlichen Kontrast steht zu
seiner außerordentlichen Seltenheit, denn Tellur ist
eines der seltensten stabilen Elemente in der gesamten
Erdkruste. Seltener noch als Gold oder
Platin. Und allein dieser Umstand macht
es zu einem Stoff voller Widersprüche.
Es trägt den Namen der Erde und ist in ihr doch kaum zu finden,
es sieht aus wie ein Metall und verhält sich doch wie ein
Nichtmetall es ist giftig und zugleich für manche Lebewesen
von eigentümlichem Reiz. Tellur ist mit einem Wort ein
Grenzgänger. Und genau diese Zwischenstellung
wird uns durch diese ganze Folge begleiten.
Lehne dich also zurück, atme ruhig und gleichmäßig und lass
uns gemeinsam eintauchen in die Welt dieses silbrig glänzenden,
spröde, silbernen Halbmetalls, dessen Geschichte mehr Wendungen
bereithält, als seine Unscheinbarkeit vermuten ließe.
Beginnen wir mit dem Platz, den Tellur im Periodensystem
einnimmt. Denn er erklärt vieles von
seinem widersprüchlichen Wesen. Tellur steht in der sechsten
Hauptgruppe, in jener Familie, die nach ihrem bekanntesten
Mitglied auch die Sauerstoffgruppe genannt wird
und die in der Fachsprache als Chalkogene bezeichnet wird, was
so viel bedeutet wie Erzbildner zu dieser Familie gehören der
Sauerstoff, der Schwefel, das Selen, das Tellur und
schließlich das radioaktive Polonium.
Innerhalb dieser Gruppe vollzieht sich ein
bemerkenswerter Wandel. Je weiter man nach unten geht,
während der Sauerstoff an der Spitze ein typisches Nichtmetall
ist, ein Gas, das wir atmen und während der Schwefel ein gelber,
Sprödes, nichtmetallischer Feststoff ist, beginnt sich das
Verhalten bei Selen und Tellur allmählich zu verschieben.
Tellur trägt bereits deutlich metallische Züge.
Es besitzt einen silbrig weißen, metallischen Glanz.
Es leitet den elektrischen Strom, wenn auch schlecht und in
seinem äußeren Erscheinungsbild würde man es ohne Zögern für ein
Metall halten. Und doch verhält es sich in
seiner Chemie in vielen Belangen wie ein Nichtmetall, bildet
ähnliche Verbindungen wie der Schwefel und das Selen und
entzieht sich so der eindeutigen Einordnung.
Diese Mischung aus metallischem Aussehen und nichtmetallischem
verhalten weist ihm seinen Platz unter den Halbmetallen oder
Metalloiden zu jenen Grenzgängern, die zwischen den
großen Reichen der Metalle und der Nichtmetalle stehen und die
gerade in der modernen Technik eine herausragende Rolle
spielen. Der Name dieser Folge, der
metallische Nichtmetall, fängt diesen Widerspruch treffend ein,
denn Tellur ist beides und doch keines von beidem.
Ganz wenden wir uns nun der Geschichte seiner Entdeckung zu,
die in ein abgelegenes Bergrevier des 18 Jahrhunderts
führt, nach Siebenbürgen, in das heutige Rumänien, das damals zum
Habsburger Reich gehörte. Dort, in den Goldgruben rund um
den Ort Zalatna, stieß man auf ein seltsames Erz, das die
Bergleute und Mineralogen vor ein Rätsel stellte.
Es enthielt Gold, daran bestand kein Zweifel, und doch verhielt
es sich anders, als die bekannten Golderze.
Man nannte es spöttisch und ratlos das Problemgold oder mit
einem deutschen Ausdruck das fragwürdige Gold, denn niemand
konnte Recht sagen, womit das Gold darin verbunden war.
Ein österreichischer Mineraloge namens Franz Josef Müller von
Reichenstein, der als Bergbaubeamter in dieser Region
tätig war, untersuchte dieses Erz in den Jahren um 1782 mit
großer Sorgfalt er. Er gewann daraus eine silbrig
glänzende Substanz, die sich keinem der bekannten Stoffe
zuordnen ließ. Und er vermutete richtig, dass
er es mit einem neuen, bis dahin unbekannten Element zu tun
hatte. Müller war ein gewissenhafter
Forscher und er war sich seiner Sache nicht völlig sicher,
weshalb er proben an den berühmten schwedischen Chemiker
und Mineralogen Torban Bergmann schickte, um seine Beobachtungen
bestätigen zu lassen, doch. Die Mengen waren zu gering für
eine zweifelsfreie Klärung und so blieb die Sache zunächst in
der Schwebe. Es dauerte mehr als ein
Jahrzehnt, bis das neue Element endgültig als solches anerkannt
und mit einem Namen versehen wurde.
Diese Aufgabe fiel dem deutschen Chemiker Martin Heinrich
Klapprott zu, einem der bedeutendsten analytischen
Chemiker seiner Zeit. Der das Element in den letzten
Jahren des 18 Jahrhunderts erneut untersuchte, Müllers
Entdeckung bestätigte und ihm den Namen Tellur gab.
Nach dem lateinischen Tellus der Erde klapprot ein Mann von
großer wissenschaftlicher Redlichkeit, betonte dabei
ausdrücklich, dass das Verdienst der Entdeckung Müller von
Reichenstein gebühre. Und so ist die Geschichte des
Tellurs auch eine Geschichte wissenschaftlicher Fairness, in
der ein Forscher die Leistung eines anderen würdigte, anstatt
sie sich anzueignen. Bemerkenswert ist, dass nur
wenige Jahre später in den ersten Jahren des 19
Jahrhunderts, das nahe verwandte Element Selen entdeckt wurde,
und zwar durch den schwedischen Chemiker Jöns Jakob Bercelius.
Dieser benannte sein neues Element nach der griechischen
Mondgöttin Selene, dem Mond und tat dies gerade in bewusster
Anlehnung an das bereits bekannte Thelur, das ja nach der
Erde benannt war. So entstand ein himmlisches
Geschwisterpaar im Periodensystem, der Mond und die
Erde, Selen und Thelur. 2 Elemente, die nicht nur dem
Namen nach, sondern auch in ihren chemischen Eigenschaften
eng miteinander verwandt sind und die in der Natur oft
gemeinsam auftreten. Es ist eine jener feinen,
poetischen Verbindungen, die sich in der Nomenklatur der
Wissenschaft mitunter verbergen, und sie erinnert uns daran, dass
auch die nüchterne Chemie ihre Bilder und Bezüge kennt.
Doch wo findet man dieses seltene Element überhaupt, das
den Namen der ganzen Erde trägt und in ihr doch so rar ist?
Tellur kommt in der Natur nur in winzigen Mengen vor und seine
Konzentration in der Erdkruste liegt in einem Bereich, der es
zu einem der seltensten Elemente überhaupt macht.
Anders als die meisten anderen Elemente, die sich vorwiegend
gebunden in Mineralen finden, tritt Tellur gelegentlich sogar
in gediegener, also reiner Form auf, und es bildet eine Reihe
eigentümlicher Minerale, in denen es sich anders als die
meisten Nichtmetalle mit Metallen wie Gold und Silber
verbindet. Diese sogenannten Telleride sind
unter Mineralogen wohlbekannt und einige von ihnen tragen
klangvolle Namen. So gibt es das Calaverit und das
Sylvanit, beides Gold, Tellur, Verbindungen, die in manchen
Goldlagerstätten der Welt vorkommen und die in der
Geschichte des Goldbergbaus eine eigene, mitunter kuriose Rolle
gespielt haben. In der berühmten Goldgräberstadt
Calgurli in Westaustralien etwa wurde in den frühen Jahren des
Goldrauschs Tellurhaltiges Golderz, das man nicht als
wertvoll erkannte, achtlos beiseite geworfen und sogar zum
Auffüllen von Schlaglöchern und zum Pflastern von Straßen
verwendet, bis man Jahre später erkannte, dass in diesem
vermeintlichen Abfall beträchtliche Mengen Gold
gebunden waren. Daraufhin gruben die
Bewohnerinnen und Bewohner ihre eigenen Straßen wieder auf, um
das verschmähte Gold zu bergen. Eine Episode, die mit einem
gewissen Augenzwinkern überliefert wird und die zeigt,
wie eng das Schicksal des Tellurs mit dem des Goldes
verwoben ist. Die wirtschaftlich bedeutsamste
Quelle des Tellurs ist jedoch keine eigene Tellurmine, denn
solche gibt es kaum, sondern ein Nebenprodukt eines ganz anderen
Industriezweigs, nämlich der Kupfergewinnung.
Wenn Kupfer in großem Maßstab elektrolytisch raffiniert, also
gereinigt wird, sammelt sich am Boden der Elektrolysezellen ein
dunkler Schlamm an. Der sogenannte Anodenschlamm, in
dem sich all jene Begleitelemente anreichern, die
im Rohkupfer enthalten waren. Aus diesem Anodenschlamm, einem
Abfallprodukt der Kupferindustrie, wird der
weitaus größte Teil des heute genutzten Tellurs gewonnen.
Das bedeutet, dass die Verfügbarkeit von Tellur eng an
die Produktion von Kupfer gekoppelt ist und sich nicht
beliebig steigern lässt. Ganz gleich, wie groß die
Nachfrage auch sein mag, diese Abhängigkeit macht Tillur wie
viele andere seltene Elemente auch, zu einem strategisch
heiklen Rohstoff, dessen Versorgung von den
Produktionsmengen eines völlig anderen Metalls bestimmt wird.
Und sie verleiht ihm eine besondere Verletzlichkeit in den
globalen Lieferketten der Hochtechnologie.
Und damit kommen wir zu jener Anwendung, die das einst so
unscheinbare Tellur in den vergangenen Jahrzehnten an die
Schwelle der großen Zukunftstechnologien gerückt
hat. Zur Gewinnung von Sonnenenergie.
Eine Verbindung des Tellurs mit dem Metall Cadmium, das Cadmium
Tellurid, hat sich als außerordentlich geeigneter
Werkstoff für die Herstellung von Solarzellen erwiesen.
Diese sogenannten Dünnschichtsolarzellen
unterscheiden sich grundlegend von den verbreiteten Solarzellen
aus kristallinem Silizium. Während letztere eine
vergleichsweise dicke Schicht des Halbleiters benötigen,
genügt beim Cadmiumtellorid eine hauchdünne Schicht, um das
Sonnenlicht wirksam in elektrischen Strom umzuwandeln,
denn dieses Material besitzt eine außergewöhnlich gute
Fähigkeit, Licht zu absorbieren. Eine Schicht von wenigen
Tausendstel Millimetern Dicke reicht aus, um den größten Teil
des einfallenden Sonnenlichts einzufangen.
Das macht diese Technik kostengünstig und
materialsparend und Cadmium tellurid Solarmodule gehören
heute zu den preiswertesten Möglichkeiten, Sonnenstrom in
großem Maßstab zu erzeugen. Auf weiten Solarkraftwerken, die
ganze Landschaften mit ihren dunklen Modulreihen überziehen,
leistet das einst verschmähte Telur so einen stillen Beitrag
zur Energiewende, zur Abkehr von den fossilen Brennstoffen hinzu
erneuerbaren Quellen es ist eine bemerkenswerte Wendung im
Schicksal eines Elements, das man jahrzehntelang kaum zu
gebrauchen wusste und sie zeigt. Wie sich der Wert eines Stoffes
mit dem Wandel der menschlichen Bedürfnisse verändern kann.
Was gestern noch ein nutzloses Nebenprodukt der
Kupferraffinerie war, ist heute ein Baustein einer saubereren
Zukunft. Doch die Solartechnik ist nicht
die einzige Bühne, auf der das Tellur in der modernen Welt eine
Rolle spielt, eine weitere. Höchst faszinierende Anwendung
findet sich in der Welt der Datenspeicherung, genauer gesagt
in den Wiederbeschreibbaren optischen Speichermedien, wie
sie über viele Jahre als Wiederbeschreibbare Compact
Discs und digitale vielseitige Scheiben verbreitet waren.
Hier nutzt man eine außergewöhnliche Eigenschaft
bestimmter Tellurlegierungen. Nämlich ihre fähig Fähigkeit,
durch Wärmeeinwirkung blitzschnell zwischen 2
verschiedenen Zuständen hin und her zu wechseln.
Zwischen einem geordneten kristallinen Zustand und einem
ungeordneten, glasartigen Zustand.
Diese bei einem Zustände unterscheiden sich in ihrer
Fähigkeit, Licht zu reflektieren und genau dieser Unterschied
lässt sich nutzen um Information zu speichern.
Ein feiner Laserstrahl erhitzt winzige Punkte der
Speicherschicht und versetzt sie wahlweise in den einen oder den
anderen Zustand. Und ein schwächerer Laserstrahl
liest diese Zustände später wieder aus.
Dieses Prinzip der Phasenwechselspeicherung beruht
maßgeblich auf den besonderen Eigenschaften tellurhaltiger
Legierungen, und es wird bis heute in modernen Formen der
Datenspeicherung erforscht und weiterentwickelt, die einmal die
heutigen Speichertechniken ablösen könnten.
So verbirgt sich in der Geschichte der digitalen
Erinnerung, in der Fähigkeit, Bilder, Töne und Texte dauerhaft
zu bewahren. Ein weiteres Mal das Stille
Wirken des Tellurs. Daneben findet das Tellur eine
ganze Reihe weiterer, weniger spektakulärer, aber durchaus
nützlicher Verwendungen. In der Metallverarbeitung setzt
man kleine Mengen Tellurbestimmten Stahlsorten und
Kupferlegierungen zu, um sie besser zerspanbar zu machen, das
heißt leichter, Bohrbar, drehbar und bearbeitbar.
Was in der industriellen Fertigung von erheblichem Wert
ist. In der Gummiherstellung diente
Tellur lange Zeit als Zusatz bei der Vulkanisation, jenem
Prozess, durch den Kautschuk in widerstandsfähigen Gummi
verwandelt wird. Und es verlieh dem Gummi eine
erhöhte Hitzebeständigkeit. Auch in der Glasherstellung
kommt Tellur zum Einsatz, wo es gläsern eine eigentümliche
bräunliche Färbung verleihen kann und in speziellen Gläsern
für die moderne Optik und die Datenübertragung Verwendung
findet. So zieht sich das Tellur, einmal
entdeckt und verstanden durch die unterschiedlichsten Bereiche
der Technik, fast immer im Hintergrund, fast nie im
Rampenlicht. Es gibt jedoch eine Eigenschaft
des Tellurs, die selbst jenen im Gedächtnis bleibt, die sich
sonst wenig für Chemie begeistern.
Und sie ist von einer Art, die man eher belustigend als
bedrohlich nennen möchte, obwohl sie auf einer ernsten Tatsache
beruht, der Giftigkeit des Tellurs Tellur und seine
Verbindungen sind giftig, und wer ihnen ausgesetzt ist, etwa
bei der Arbeit mit dem Element. Kann eine höchst unangenehme
Begleiterscheinung erfahren. Der menschliche Körper wandelt
aufgenommenes Tellur in eine flüchtige Verbindung um das
Dimethyl Tellurid, und diese Substanz besitzt einen
außerordentlich durchdringenden, knoblauchartigen Geruch.
Wer auch nur winzige Mengen Tellur aufgenommen hat, sondert
diesen Geruch über den Atem und die Haut ab.
Und zwar in einer Intensität und Hartnäckigkeit, die jedes Maß
übersteigt. Man spricht von einem Tellur
Atem, der über Wochen, in manchen Fällen sogar über Monate
anhalten kann und der so stark ist, dass die betroffene Person
für ihre Mitmenschen kaum erträglich wird, schon
winzigste. Gesundheitlich völlig
unbedenkliche Mengen reichen aus, um diesen Effekt
hervorzurufen, weshalb der knoblauchartige Geruch geradezu
als chemische Visitenkarte des Tellurs gilt.
Diese eigentümliche Eigenschaft hat dem Element unter
Chemikerinnen und Chemikern einen gewissen Ruf eingebracht,
und sie erinnert auf fast humorvolle Weise daran, wie sehr
die Stoffe unserer Welt in uns hineinwirken und unsere Körper
in einer Weise verändern können. Die wir nicht beabsichtigt
haben. Zugleich ist sie eine Mahnung
zur Vorsicht, denn die Giftigkeit des Tellurs verlangt
einen sorgsamen und verantwortungsvollen Umgang,
gerade dort, wo es in industriellen Mengen verarbeitet
wird. Wenn wir den Blick noch einmal
weiten und das Tellur in seinen größeren Zusammenhang stellen,
dann zeigt sich ein Element, das.
Dass die ganze Spannweite menschlicher Erfahrung mit der
materiellen Welt in sich vereint, da ist die Geschichte
seiner Entdeckung, die von der Geduld und Redlichkeit einzelner
Forscher erzählt, von Müller, von Reichenstein, der ein Rätsel
nicht ruhen ließ, und von Klapproth, der die Ehre dem
Entdecker zusprach. Da ist seine kosmische
Verwandtschaft mit dem Selen. Die Erde und der Mond in der
Namensgebung verewigt da ist seine eigentümliche Seltenheit,
die im Widerspruch zu seinem irdischen Namen steht und seine
enge Bindung an das Gold und das Kupfer, in deren Schatten es
gewonnen wird. Und da ist seine erstaunliche
Wandlung vom verschmähten Abfallprodukt zum Baustein der
Sonnenenergie und der digitalen Erinnerung.
In all dem spiegelt sich etwas von der grundlegenden Wahrheit,
dass die Elemente, aus denen unsere Welt gebaut ist, endlich
sind, ungleich verteilt und oft nur in winzigen Mengen
verfügbar. Tellur ist eines der seltensten
unter ihnen und seine wachsende Bedeutung für die Technik der
Zukunft, besonders für die Gewinnung sauberer Energie aus
dem Sonnenlicht, stellt uns vor die Frage, wie wir mit solchen
kostbaren und begrenzten Gaben der Erde umgehen wollen.
Es liegt eine stille Verantwortung darin, diese
Stoffe nicht zu verschwenden, sie aus alten Geräten
zurückzugewinnen, anstatt immer neue Lagerstätten zu
erschließen. Und die Belastungen ihrer
Gewinnung nicht achtlos der Natur und kommenden Generationen
aufzubürden. Die Erde, deren Namen das Tellur
trägt, ist kein unerschöpfliches Vorratslager, sondern ein fein
abgestimmtes Ganzes, dessen Schätze über unvorstellbare
Zeiträume hinweg entstanden sind und sich nicht erneuern lassen.
Gerade ein Element, das uns hilft, das Licht der Sonne zu
ernten und uns von den fossilen Brennstoffen zu lösen, mahnt
uns, diesen Weg mit Bedacht und mit Achtung vor der
Verletzlichkeit unseres Planeten zu gehen.
Und so neigt sich unsere Reise durch die Welt des Tellurs ihrem
Ende zu. Wir sind aufgebrochen in den
Goldgruben Siebenbürgens und. Wo ein rätselhaftes Erz die
Forscher Beschäftigte, sind dem Element durch die feinen
Verzweigungen seiner Verwandtschaft mit dem Mond und
der Erde gefolgt, haben es in den Schlacken der
Kupferraffinerien aufgespürt, in den dunklen Reihen der
Solarkraftwerke wiederentdeckt und in den schimmernden
Schichten der optischen Speicher gefunden.
Und wir haben sogar von seinem unverwechselbaren, hartnäckigen
Atem erfahren. Tellur.
Der metallische Nichtmetall, der Grenzgänger zwischen den
Reichen, das seltene Element mit dem Namen der ganzen Erde ist
ein leiser Begleiter unserer technischen Zivilisation, der im
Verborgenen wirkt und dessen Bedeutung weit größer ist, als
seine Unscheinbarkeit vermuten lässt.
Während du nun langsam zur Ruhe kommst und die Bilder dieser
Reise in dir nachklingen lässt. Die silbrig glänzenden Kristalle
des Tellurs die. Die verschmähten goldhaltigen
Straßen von Calgurli, die dunklen Solarmodule, die das
Sonnenlicht trinken, denke daran, dass in den
unscheinbarsten Dingen oft die erstaunlichsten Geschichten
verborgen liegen. Die Welt ist voll von solchen
stillen Wundern, von Elementen und Geschichten, die nur darauf
warten, entdeckt zu werden. Schlaf gut, Ruhe sanft und bis
zur nächsten Folge unserer gemeinsamen Reise durch das
Periodensystem der Elemente.