Science Friday

Science Diction on pienimuotoinen podcast sanoista – ja niiden takana olevista tieteellisistä tarinoista. Tilaa mistä ikinä saatkin podcastisi ja tilaa uutiskirjeemme.

Ensimmäinen tunnettu käyttö: 1683

Metallialkuaine koboltti on nimetty ”kaivosten peikon” mukaan, mutta se on vain osa tämän alkuaineen salakavalaa historiaa.

Paholaismainen malmi

Jossain vaiheessa noin vuonna 1500 jKr. saksalaiset kaivostyöläiset, jotka työskentelivät Saksien hopeasuonien läheisyydessä, törmäsivät erityisen kiusalliseen malmiin. Ensisilmäyksellä materiaali muistutti hopeaa, mutta kun he yrittivät sulattaa malmia erottaakseen jalometallin, se ei sulanut kunnolla. Kaivosmiehet saivat jäljelle hopean sijaan arvottoman kimpaleen, jota he pitivät arvottomana. Lisäksi malmilla oli ”ilkikurisia vaikutuksia” heidän terveyteensä – käsittelyn aikana myrkylliset höyryt täyttivät ilman, jolloin kaivostyöläiset sairastuivat tai jopa kuolivat.

”Kaivostyöläisillä ei ollut todellista ymmärrystä siitä, miksi näin oli, eikä käsitystä uusista metalleista, jotka vaativat uudenlaista käsittelyä eristämisessä”, kirjoittaa Isaac Asimov teoksessaan Tieteen sanat. Itse asiassa kulta, hopea, kupari, rauta, tina, lyijy ja elohopea olivat ainoat tunnetut metallit tuona aikakautena, eikä uutta metallia ollut löydetty sitten muinaisajan. Niinpä kaivosmiehet keksivät vaihtoehtoisen selityksen: ”

Kaivosmiehet nimesivät malmin koboldiksi saksalaisesta kansanperinteestä peräisin olevan, vuoristossa asuvan ja melko paholaismaisen hengen mukaan, joka heidän mukaansa pilasi läheisen hopean tai jopa karkasi itse malmissa olevan arvokkaan metallin kanssa. Jotkut arvelevat, että nimen merkitys oli kaksitahoinen: peikko oli myös syyllinen myrkyllisiin höyryihin (jotka olivat itse asiassa sulatusprosessin aikana vapautuvia arseeni- ja rikkihöyryjä). Pohjimmiltaan aine oli ”kaivosten peikko.”

Vasta 1730-luvulla ruotsalainen kemisti Georg Brandt, jonka perhe sattui omistamaan ja pyörittämään sulattamoa, eristi metallin. Epäillessään, että aineen ydin oli itse asiassa aiemmin tuntematon alkuaine, Brandt testasi teoriaansa Ruotsista peräisin olevalla malmilla, erotti metallin palomäärityksen avulla ja eristi saman aineen, jonka nuo saksalaiset kaivosmiehet olivat nimenneet. Brandt pitäytyi kaivostyöläisten käyttämässä materiaalin nimessä ja antoi vasta löydetylle alkuaineelle nimen koboltti.

Uusi sininen

Noin 70 vuotta sen jälkeen, kun Brandt oli eristänyt kobolttialkuaineen, eräs Ranskan hallituksen virkamies antoi ranskalaiselle kemistille Louis-Jacques Thenardille tehtävän: Luoda uusi sininen pigmentti. Tuohon aikaan ultramariini oli pigmentti, joka oli sekä taiteilijoiden suuresti himoitsema että erittäin kallis. Thenardin tehtäväksi annettiin löytää vaihtoehto.

”Oli todellinen kamppailu löytää taloudellisesti elinkelpoinen kilpailija ultramariinille, jota taiteilijat vain rakastivat, mutta joka oli niin uskomattoman kallis”, sanoo Kassia St. Clair, The Secret Lives of Color -kirjan kirjoittaja, Science Fridayn haastattelussa. ”Se oli eräänlainen kaupallinen kysymys, ja juuri tällaiset kaupalliset vaatimukset ja taiteilijoiden jatkuva paine löytää luotettavasti syviä sinisiä, jotka eivät olisi liian violetteja eivätkä liian vihreitä, johtivat tällaiseen todelliseen kiinnostukseen kobolttia kohtaan ja lopulta kobolttisinisen löytämiseen.”

Miten siis aloittaa? Thenard alkoi miettiä lasimaalauksia ja muinaisia kaakeleita ja posliinia, joita on värjätty siniseksi kobolttimalmista saaduilla karkeilla amalgaatioilla antiikin ajoista lähtien. Mutta ollakseen käyttökelpoinen vaihtoehto ultramariinille Thenardin uuden pigmentin oli oltava ennakoitavissa – sen oli pysyttävä värinpitävänä sen jälkeen, kun se oli jätetty auringonpaisteeseen, ja sen oli näytettävä samalta esimerkiksi sekä akvarelli- että öljyvärin muodossa.

”Ratkaisevaa on se, että he eivät välttämättä tienneet, mikä tätä sinistä synnyttää”, St. Clair sanoo. ”He eivät eristäneet tarkkoja yhdisteitä tai alkuaineita, jotka olivat vastuussa näistä loistavista väreistä – he vain tiesivät, että jos he ottaisivat malmia ja paahtaisivat sitä korkeassa lämpötilassa tai sulattaisivat sitä tai sekoittaisivat sitä johonkin muuhun, he saisivat aikaan tämän lopputuloksen.”

Thenard tutki asiaa tarkemmin. Vuonna 1802 hän sekoitti kobolttifosfaattia tai kobolttiarsenaattia alumiinioksidin kanssa ja paahtoi sitä sitten korkeassa lämpötilassa. Tuloksena oli vakaa, ”hieno, syvä sininen”, jota nyt kutsumme koboltinsiniseksi. Uusi pigmentti menestyi.

Sopimus paholaisen kanssa

Vuonna 1945 taiteilija ja taidekauppias Han van Meegeren joutui epätavalliseen tilanteeseen. Sodan aikana natsit ryöstivät järjestelmällisesti taidekokoelmia yrittäessään hävittää Weimarin tasavallan ”rappeutunutta taidetta” ja kulttuurijäänteitä. Natsit pitivät kuitenkin Johannes Vermeerin kaltaisia vanhoja flaamilaisia ja hollantilaisia mestareita ”haluttavina”, ja tällaisten taideteosten kerääminen symboloi heidän sitoutumistaan valtakuntaan. Kun liittoutuneiden taidekomissio alkoi sodan jälkeen palauttaa maalauksia laillisille omistajilleen, he huomasivat, että van Meegeren oli myynyt Vermeerin varhaisen teoksen eräälle natsivirkamiehelle ja saanut siitä muhkean summan – ja tehnyt yhteistyötä natsihallinnon kanssa, kirjoittaa St. Clair kirjassa The Secret Lives of Color. Toivoen pääsevänsä eroon syytteestä yhteistyöstä, van Meegeren päätti paljastaa itsensä toisesta, vähäisemmästä rikoksesta: Vermeer, jonka hän oli myynyt, ei ollutkaan Vermeer. Van Meegeren oli maalannut sen itse.

Van Meegeren oli mestarillinen väärentäjä. Hän tienasi vuosien mittaan 33 miljoonaa dollaria kaupittelemalla väärennettyjä Vermeerejä ja Pieter de Hoochejaan museoille – ja hän teki tieteellistä työtä varmistaakseen, että hänen väärennöksensä huijasivat 1900-luvun alun taidekriitikoiden tarkkaa silmää. ”Hän tunsi taideteoksiin sovellettavat testit”, St. Clair sanoo. ”Ja hän osasi huijata niitä.”

Perinteisissä öljyväreissä pigmentit suspendoidaan pellavaöljyyn kuivumaan. Van Meegeren käytti sen sijaan bakeliittia muistuttavaa ainetta, joka kovettui kuumuudessa – ja auttoi häntä myös huijaamaan röntgenlaitteita ja muita öljyvärimaalausten päivittämiseen käytettäviä liukoisuustestejä, St. Clair kirjoittaa. Lisäksi hän maalasi vanhoille kankaille, joissa oli jo aitoja halkeamia, joita vanhenevissa maalauksissa esiintyy. Hän huolehti myös siitä, että hän käytti pigmenttejä, joita oli saatavilla vain 1600-luvulla, jolloin hänen jäljittelemänsä taiteilijat työskentelivät. Mutta onneksi hän teki yhden virheen.

”Hän menestyi väärentäjän urallaan niin hyvin, että hän luultavasti vain hieman laiskistui”, St. Clair sanoo. Van Meegeren oli kastanut Thenardin colbaltin sinistä, pigmenttiä, joka keksittiin vasta yli sata vuotta Vermeerin kuoleman jälkeen. Lopulta van Meegereniä ei syytetty yhteistyöstä vaan väärentämisestä. Hän kuoli sydänkohtaukseen pian tuomionsa jälkeen.

Vuosikymmeniä van Meegerenin erehdyksen ja vuosisatoja Thernardin löydön jälkeen etsimme yhä parempia blueseja. Muistatko YInMn-sinisen, jonka Oregonin osavaltionyliopiston tiedemiehet löysivät vahingossa vuonna 2009 tutkiessaan elektroniikkamateriaaleja?

”Ihmiset etsivät yhä uutta koboltinsinistä tai uutta lyijynvalkoista tai titaaninvalkoista, mitä se sitten onkin”, St. Clair sanoo. ”Ihmisillä on edelleen tämä taloudellinen kannustin löytää halpoja, luotettavia pigmenttejä, joita voidaan käyttää värjäyksessä ja painatuksessa….. Ihmisten on vaikea ajatella, että väreillä käydään kauppaa ja että ne ovat fyysisiä asioita, jotka liikkuvat ympäri maailmaa ja joiden on tultava jostain ja kuljettava toisiin paikkoihin. Se voi johtua siitä, että olemme niin tottuneita siihen, että voimme loihtia värejä näytöillemme, että meidän on edelleen vaikea ajatella sitä. Rakastan siis ajatusta siitä, että tiedemies luo uuden sinisen värin laboratoriossa ja tätä sovelletaan ja siitä on esimerkki todellisessa maailmassa.”

Lähteet ja lisälukemista:

• Erityiset kiitokset Kassia St. Clair
• The Secret Lives of Color by Kassia St. Clair
• Words of Science by Isaac Asimov
• Discovery Of The Elements by Mary Elivira Weeks
• The Oxford English Dictionary
• Merriam-Webster
• Georg Brandt: Encyclopedia Britannica)
• Han van Meegeren (Encyclopedia Britannica)
• Kobold: German Folklore (Encyclopedia Britannica)
• Suuruuden alku ruotsalaisessa kemiassa: Georg Brandt (Transactions of the Kansas Academy of Science)
• Mitä ihmettä! Mining the roots of ’cobalt’ (Oxford Dictionaries)
• Koboltti oli niin murhaava, että se nimettiin pahojen henkien mukaan (io9, Gizmodo)
• Värin historia: A New Blue Color is Born (Artists Network)
• The Stylistic Detection of Forgeries (Theodore Rousseau for the Metropolitan Museum of Art)
• Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä (Encyclopedia Britannica)
• Koboltin jalostus (Encyclopedia Britannica)
• Öljyvärimaalaukset (Encyclopedia Britannica)
• Natsien ryöstötaidetta: The Holocaust Records Preservation Project (National Archives)
• The Story of YInMn Blue (Oregon State University Department of Chemistry)