Science Friday

Science Diction to podcast o słowach i historiach naukowych, które się za nimi kryją. Subskrybuj gdziekolwiek masz swoje podcasty i zapisz się do naszego newslettera.

Pierwsze znane zastosowanie: 1683

Pierwiastek metaliczny kobalt został nazwany na cześć „chochlika z kopalni”, ale to tylko część przebiegłej historii tego pierwiastka.

Diabelska ruda

Pewnego razu, około roku 1500 naszej ery, niemieccy górnicy pracujący w pobliżu żył srebra w Saksonii natknęli się na szczególnie kłopotliwą rudę. Na pierwszy rzut oka materiał przypominał srebro, ale gdy próbowali przetopić rudę, by wyodrębnić z niej metal szlachetny, nie przetapiała się ona prawidłowo. Górnicy zostali z tym, co uważali za bezwartościową bryłę, a nie srebro. Ponadto ruda miała „złośliwy wpływ” na ich zdrowie – podczas przetwarzania rudy toksyczne opary wypełniały powietrze, powodując choroby, a nawet śmierć górników.

„Górnicy nie rozumieli, dlaczego tak się dzieje, nie mieli pojęcia o nowych metalach, które wymagały nowej obróbki w celu ich wyizolowania” – pisze Isaac Asimov w Słowie o nauce. W rzeczywistości złoto, srebro, miedź, żelazo, cyna, ołów i rtęć były jedynymi znanymi metalami w tej epoce, a od czasów starożytnych nie odkryto żadnego nowego metalu. Górnicy wymyślili więc alternatywne wyjaśnienie: „Duchy ziemi zaczarowały rudę tylko po to, by być dokuczliwe.”

Górnicy nazwali rudę kobold po zamieszkującym góry i raczej diabelskim duchu z niemieckiego folkloru, który według nich psuł pobliskie srebro, a nawet sam zrabował cenny metal w rudach. Niektórzy sugerują, że znaczenie tej nazwy było podwójne; goblin był również winny toksycznym oparom (które w rzeczywistości były oparami arsenu i siarki uwalnianymi podczas procesu wytopu). Zasadniczo substancja ta była „goblinem z kopalni”. Dopiero w latach trzydziestych XVII wieku szwedzki chemik Georg Brandt – którego rodzina posiadała i prowadziła hutę – wyizolował metal. Podejrzewając, że rdzeń materiału jest w rzeczywistości nieznanym wcześniej pierwiastkiem, Brandt przetestował swoją teorię na rudzie ze Szwecji, oddzielił metal za pomocą próby ogniowej i wyizolował tę samą substancję, którą nazwali niemieccy górnicy. Brandt pozostał przy nazwie materiału nadanej przez górników, a nowo odkryty pierwiastek nazwał kobaltem.

A New Blue

Około 70 lat po tym, jak Brandt wyizolował pierwiastek kobalt, francuski chemik Louis-Jacques Thenard otrzymał zadanie od francuskiego urzędnika państwowego: Stworzyć nowy niebieski pigment. W tym czasie ultramaryna była pigmentem, który był zarówno bardzo pożądany przez artystów, jak i szalenie drogi. Thenard został oskarżony o znalezienie alternatywy.

„Była to prawdziwa walka o znalezienie ekonomicznie opłacalnego rywala dla ultramaryny, która była po prostu uwielbiana przez artystów, ale była tak niewiarygodnie droga”, mówi Kassia St. Clair, autorka książki The Secret Lives of Color, w rozmowie z Science Friday. „To był rodzaj komercyjnego problemu, i to z tego rodzaju komercyjnych wymagań i tej ciągłej presji ze strony artystów, aby mieć niezawodne odwołanie do znalezienia głębokich błękitów, które nie były ani zbyt fioletowe, ani zbyt zielone, które doprowadziły do tego rodzaju prawdziwego zainteresowania kobaltem i wreszcie odkrycie błękitu kobaltowego.”

Więc od czego zacząć? Thenard zaczął myśleć o witrażach i starożytnych kawałków płytek i porcelany, które zostały zabarwione na niebiesko z szorstkich amalgamacji z rud kobaltu od starożytności. Ale aby stać się realną alternatywą dla ultramaryny, nowy pigment Thenarda musiał być przewidywalny – musiał pozostać trwały w kolorze po pozostawieniu na słońcu i musiał wyglądać tak samo zarówno w formie akwareli, jak i farby olejnej, na przykład.

„Kluczową kwestią jest to, że niekoniecznie wiedzieli, co tworzy ten błękit”, mówi St. „Nie wyodrębniali dokładnych związków lub pierwiastków, które były odpowiedzialne za te wspaniałe kolory – po prostu wiedzieli, że jeśli wezmą rudę i wyprażą ją w wysokiej temperaturze, stopią lub zmieszają z czymś innym, otrzymają taki rezultat.”

Thenard przyjrzał się temu bliżej. W 1802 roku, on miesza fosforan kobaltu lub arsenian kobaltu z tlenku glinu, a następnie prażone w wysokiej temperaturze. W rezultacie powstał stabilny, „delikatny, głęboki niebieski”, który teraz nazywamy błękitem kobaltowym. Nowy pigment zyskał popularność.

A Deal With The Devil

W 1945 roku artysta i handlarz dziełami sztuki Han van Meegeren znalazł się w nietypowej sytuacji. Podczas wojny naziści systematycznie plądrowali zbiory sztuki, próbując wymazać „zdegenerowaną sztukę” i kulturalne pozostałości po Republice Weimarskiej. Naziści uważali jednak starych flamandzkich i holenderskich mistrzów, takich jak Johannes Vermeer, za „pożądanych” – a gromadzenie takich dzieł sztuki symbolizowało ich oddanie Rzeszy. Kiedy po wojnie aliancka komisja ds. sztuki zaczęła zwracać obrazy ich prawowitym właścicielom, odkryła, że van Meegeren sprzedał wczesne dzieło Vermeera nazistowskiemu urzędnikowi, zgarniając pokaźną sumę – i kolaborując z nazistowskim reżimem, pisze St. Clair w The Secret Lives of Color. Mając nadzieję na wywinięcie się z zarzutu kolaboracji, van Meegeren postanowił wydać się za inną, mniejszą zbrodnię: Vermeer, którego sprzedał, wcale nie był Vermeerem. Van Meegeren sam go namalował.

Van Meegeren był mistrzem fałszerstwa. Przez lata zarobił równowartość 33 milionów dolarów, sprzedając muzeom swoje podróbki Vermeerów i Pietera de Hoocha – i zadał sobie wiele naukowego trudu, by upewnić się, że jego falsyfikaty oszukają wymagające oko krytyków sztuki z początku XX wieku. „Znał testy, jakim poddawane są dzieła sztuki” – mówi St. Clair. „I wiedział, jak je oszukać.”

W tradycyjnych farbach olejnych pigmenty są zawieszane w oleju lnianym do wyschnięcia. Van Meegeren używał substancji podobnej do bakelitu, która twardniała pod wpływem ciepła, co pomogło mu oszukać aparaty rentgenowskie i inne testy na rozpuszczalność, używane do datowania obrazów olejnych – pisze St. Ponadto, malował na starych płótnach, które już posiadały autentyczne pęknięcia, jakie można znaleźć na starzejących się obrazach. Dbał też o to, by używać pigmentów dostępnych tylko w XVII wieku, kiedy to pracowali artyści, pod których się podszywał. Ale, na szczęście dla niego, popełnił jeden błąd.

„Miał tak wiele sukcesów w swojej karierze jako fałszerz, że prawdopodobnie po prostu trochę się rozleniwił”, mówi St. Clair. Van Meegeren zanurzył się w błękicie kolbaltowym Thenarda, pigmencie, który został wynaleziony dopiero ponad sto lat po śmierci Vermeera. Ostatecznie van Meegeren nie został oskarżony o kolaborację, ale o fałszerstwo. Zmarł na atak serca wkrótce po tym, jak został skazany.

Dekady po pomyłce van Meegerena i wieki po odkryciu Thernarda, wciąż szukamy lepszych bluesów. Pamiętacie błękit YInMn, który został przypadkowo odkryty w 2009 roku przez naukowców z Oregon State University podczas badań nad materiałami elektronicznymi?

„Ludzie wciąż szukają nowego błękitu kobaltowego, nowej bieli ołowiowej lub tytanowej, cokolwiek by to nie było” – mówi St. „Wciąż istnieje ekonomiczny bodziec dla ludzi, aby znaleźć tanie, niezawodne pigmenty, które mogą być używane w barwieniu i drukowaniu. Ludziom trudno jest myśleć o kolorach jako o przedmiotach, którymi się handluje, jako o rzeczach fizycznych, które przemieszczają się po świecie i muszą skądś pochodzić i docierać do innych miejsc. Może to być spowodowane tym, że jesteśmy tak przyzwyczajeni do możliwości wyczarowywania kolorów na naszych ekranach, że wciąż trudno nam o tym myśleć. Tak więc, uwielbiam ten pomysł naukowca tworzącego nowy niebieski w laboratorium i zastosowanie tego i posiadanie przykładu z prawdziwego świata.”

Sources And Further Reading:

• Specjalne podziękowania dla 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: Swedish Chemist (Encyclopedia Britannica)
• Han van Meegeren (Encyclopedia Britannica)
• Kobold: German Folklore (Encyclopedia Britannica)
• Beginnings of Greatness in Swedish Chemistry: Georg Brandt (Transactions of the Kansas Academy of Science)
• Co w słowie, to w słowie! Mining korzenie 'cobalt’ (Oxford Dictionaries)
• Cobalt Was So Murderous That it was Named After Evil Spirits (io9, Gizmodo)
• Color History: A New Blue Color is Born (Artists Network)
• The Stylistic Detection of Forgeries (Theodore Rousseau for the Metropolitan Museum of Art)
• Układ okresowy pierwiastków (Encyclopedia Britannica)
• Przetwarzanie kobaltu (Encyclopedia Britannica)
• Malarstwo olejne (Encyclopedia Britannica)
• Nazi Looted Art: The Holocaust Records Preservation Project (National Archives)
• The Story of YInMn Blue (Oregon State University Department of Chemistry)