Dag Olav Hessen - C -Die vielen Leben des Kohlenstoffs

Die vielen mehr oder weniger losen roten Fäden der Forschungsarbeiten rund um Feuer, Luft und Kohlenstoff laufen im Revolutionsjahr 1789 in Paris zusammen und münden in Antoine Lavoisiers bahnbrechendem Lehrbuch Traité Élémentaire de Chimie . 14Lavoisier führt Kohlenstoff dort als nicht metallisches Element auf, das die Eigenschaften besitzt, zu versauern und zu oxidieren – also zu verbrennen. Doch auch wenn Lavoisiers Buch das Ansehen der Chemie als Wissenschaft in vieler Hinsicht stärkte, so basieren seine Abhandlungen über Kohlenstoff auf den Ideen anderer. Dabei wird nicht ganz klar, wem für welche Ideen die Ehre gebührt. Priestley hat nicht nur die Existenz von CO 2und dessen Eigenschaften entdeckt, sondern auch den Sauerstoff, wobei er sich diese Ehre Page 35mit Lavoisier und dem Schweden Carl Wilhelm Scheele teilen muss. 1777, 12 Jahre vor Erscheinen von Lavoisiers Lehrbuch, veröffentlichte Scheele das Buch Chemical Treatise on Air and Fire , 15in dem er die Prinzipien von Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff beschreibt. Den Sauerstoff entdeckte Scheele am 1. August 1772 beim Erhitzen von Quecksilberoxid. Heutzutage hätte Scheele seine Ergebnisse sofort publiziert, um sich den Status als Entdecker zu sichern, aber im 18. Jahrhundert ging alles langsamer vonstatten. Erst 1774 schrieb Scheele einen Brief, in dem er seine Experimente darlegte, an Lavoisier, der bereits den Status als zeitgenössischer Chemiker par excellence genoss, und bat ihn um Rat für weitere Versuche.

Zur selben Zeit beobachtete Priestley, dass Pflanzen in einer geschlossenen Kammer und unter Beleuchtung die Luft von CO 2»reinigen« können. Nachdem die Pflanzen ihre Arbeit erledigt hatten, konnte in der Kammer eine Kerze brennen und ein Tier atmen. Auch Priestley unternahm Versuche mit der Erhitzung von Quecksilberoxid und verzeichnete ebenfalls das Freiwerden von Sauerstoff. Er veröffentlichte seine Ergebnisse 1775 und damit offiziell früher als Scheele. Ähnlich wie Scheele konsultierte Priestley den großen Lavoisier, aber ihm genügte ein Brief nicht, er reiste persönlich nach Paris und diskutierte seine Experimente vor Ort mit dem berühmten Page 36französischen Chemiker. Lavoisier hörte interessiert zu und unternahm sofort seine eigenen Versuche. Er verstand, dass Sauerstoff die Essenz des Feuers war. Die Flammen hatten keine mystische oder »essenzielle« Substanz, wie bis dahin angenommen. Er berechnete, dass die Atmosphäre zu 25 Prozent aus Sauerstoff bestand – beeindruckend nah an dem tatsächlichen Anteil von 21 Prozent. Doch hätte Lavoisier nicht großzügiger gegenüber Priestley sein und dessen Errungenschaften anerkennen sollen, ganz zu schweigen von Scheele, der trotz des Briefes aus dem Jahr 1774 nie erwähnt wird?

Lavoisier behauptete, Scheeles Brief nie erhalten zu haben, obwohl dieser bekannterweise viele Jahre später im Nachlass seiner Frau gefunden wurde.

Die Geschichte erinnert an den Brief, den Alfred Russell Wallace 80 Jahre später an Darwin schrieb, und von dem zunächst auch niemand Kenntnis gehabt haben wollte. In diesem Brief beschrieb Wallace dem weitaus bekannteren Naturwissenschaftler, der zu jenem Zeitpunkt mit dem Endspurt seines Opus Magnum Die Entstehung der Arten beschäftigt war, seine Evolutionstheorie. In diesem Fall wurde Wallace sein Teil der Ehre zuerkannt, aber es bestand auch keinerlei Zweifel daran, dass auch Darwin seit mehreren Jahren Indizien für dieselbe Theorie gesammelt hatte.

Dennoch muss man Lavoisier zugutehalten, dass er unbestritten einer der Größten der Chemie war. Mit beeindruckendem Überblick listete er die Elemente auf, die die Bausteine aller Natur sind, und entdeckte im Gegensatz zu Scheele und Priestley, dass sich beim Ver brennungsprozess tatsächlich Sauerstoff mit Kohlen stoff verband, sodass, wenn CO 2in die Rechnung mit einbezogen wurde, eine Gewichtszunahme bei dem Reak tionsprodukt (dem Verbrannten) zu beobachten war, und keine Abnahme. 1789 – im Jahr der Revolution – veröffentliche Lavoisier sein revolutionäres Chemiebuch. Er war zwar ein Visionär der Page 37Chemie, doch leider nicht der Politik. Er unterstützte das machthabende Regiment, lehnte allerdings das Angebot ab, Finanzminister König Ludwigs des XVI. zu werden. Trotzdem wurde er vom Sog der Revolution mitgerissen und am 5. Mai 1794, wie so viele andere, Opfer der Guillotine. Einer von Lavoisiers Zeitgenossen, der Mathematiker Joseph-Louis Lagrange, wohnte der Hinrichtung bei und bemerkte hinterher lakonisch, es habe nur einen Moment gedauert, seinen Kopf abzuschlagen, doch es werde sicher ein Jahrhundert oder mehr dauern, einen solchen zu erschaffen. Auch Scheele war kein langes Leben vergönnt, er starb im Jahre 1786, gerade einmal 43 Jahre alt, an einer Quecksilbervergiftung und wurde damit ein Opfer seiner eigenen Forschung.

Priestley hingegen musste für seine Unterstützung der Revolution büßen, obwohl er auf der anderen Seite des Kanals lebte. Seine Argumente für Wissenschaft und Rationalität waren für viele starker Tobak, insbesondere weil er Theologe war, und er zog dadurch den Zorn des Bauernstandes auf sich. Als er auch noch seine Unterstützung der Französischen Revolution kundtat, lief das Fass über. Trotz seiner wissenschaftlichen Verdienste musste er 1791 in die USA fliehen, nachdem ein erzürnter Mob seine Kirche und sein Haus in Brand gesetzt hatte. Das Schicksal meinte es nicht gut mit dem Dreigespann, das das CO 2entdeckt hatte.

Zur gleichen Zeit betrat ein weiterer großer Schwede die Bühne der Wissenschaft, Jöns Jacob Berzelius 16, der letztlich diesem Buch den Namen gegeben hat. Der Übergang vom 18. zum 19. Jahrhundert war eine Page 38Revolutionsperiode für die Chemie im Allgemeinen und für den Kohlenstoff im Besonderen. Berzelius nun machte den Kohlenstoff zu C. Versehen mit der Atomnummer 12, schuf das C Klarheit in einer babylonischen Verwirrung von verschiedenen muttersprachlichen Bezeichnungen. Wie sein bekannterer Landsmann Carl von Linné einige Jahre zuvor in der Biologie die binäre Nomenklatur für alles Lebendige etabliert hatte (beispielweise Homo sapiens und Rattus norvegicus ), arbeitete Berzelius an der Entdeckung weiterer chemischer Elemente und deren Benennung durch einzelne Buchstaben. Wahrscheinlich ließ Berzelius sich bei diesem Strukturierungsprozess von Linné inspirieren. Einige Stoffe mussten zwei Buchstaben bekommen. Da C bereits für Kohlenstoff stand, bekam Calcium zum Beispiel das Kürzel Ca. Berzelius führte auch die Schreibweise für die Atomanzahl in chemischen Bindungen ein. Noch heute schreiben wir H 2O, um zu verdeutlichen, dass Wasser zwei Wasserstoffatome enthält (wobei Berzelius zunächst die Schreibweise H 2O verwendete).

Eben jener Berzelius schlug auch vor, dass Stoffe in organische und anorganische Stoffe eingeteilt werden sollten. Er zählte fast alle Kohlenstoffverbindungen zu den organischen Stoffen, während Salze, Metalle und Wasser als anorganisch klassifiziert wurden. Die Einteilung in die organische und anorganische Chemie haben wir beibehalten. Die organische Chemie ist dabei im weiteren Sinne auf die Sphäre des Lebendigen bezogen, auch wenn es keine messerscharfe Trennung gibt. Kurz gesagt beschäftigt sich die organische Chemie mit allen Verbindungen, die C und H enthalten, die anorganische mit dem Rest. Berzelius, Robert Boyle, John Dalton und Antoine Lavoisier formen das Quartett, das heute als Begründer der modernen Chemie gilt. Ich persönlich sehe Berzelius auch als Begründer der Stöchiometrie – aber dazu später mehr.

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Nicht nur Berzelius wollte systematisch Ordnung und Übersichtlichkeit schaffen. Der in Russland geborene Chemiker Friedrich Konrad Beilstein begann bereits im Alter von 15 Jahren mit dem Studium der Chemie in Heidelberg. 17Eines seiner ehrgeizigen und – seiner Ansicht nach – durchführbaren Projekte sollte das Auflisten aller Kohlenstoffverbindungen werden. 1881 veröffentlichte er die Erstausgabe eines Werkes, das stolze 2.200 Seiten umfasste. Es beschrieb 1.500 Verbindungen, doch schon vor der Veröffentlichung war ihm klar, dass dieses Werk unzähligen Revisionen unterzogen werden würde.