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Historie der Prozessanlytik - Die Chemie: Eine Naturwissenschaft? - Teil 1
 

 

Von Stephanie Kappes, Metrohm AG, Herisau

Die Chemie: Eine Naturwissenschaft?

Die Chemie war lange Zeit die Nachzüglerin unter den Naturwissenschaften. Zu stark war der Wunsch der Menschen, dem Tod zu entgehen und die Armut zu überwinden, um die Versprechen der Alchemie aufzugeben und den Sprung in die Wissenschaft zu wagen. Wie die Chemie die Mystik der Alchemie hinter sich liess und die chemische Industrie geboren wurde, erfahren Sie hier, im ersten Teil unserer zweiteiligen Reihe zur Geschichte der Chemie.

Die Anfänge der Chemie
Seit Tausenden von Jahren befassen sich Menschen mit Chemie. Die erste Nutzung chemischer Prozesse datiert auf das vierte Jahrtausend vor Christus und dient der Gewinnung von Metallen aus Erzen.

Erst in der griechischen Antike dokumentieren die Naturphilosophen eine solche Auseinandersetzung mit der Natur und die daraus resultierenden Erklärungsversuche zur Erscheinungswelt. So befasst sich z. B. Demokrit (ca. 460–371 v. Chr.) mit dem Aufbau der Materie. Er vertritt wie sein Lehrer Leukipp die Hypothese, dass Materie aus winzigen, unteilbaren Teilchen besteht. Es ist Demokrit, der das Wort «Atom» prägt, das vom griechischen Wort átomos, zu Deutsch unteilbar, abgeleitet ist ...

Die Alchemie: eine Geheimwissenschaft
Aus den theoretischen Betrachtungen der griechischen Naturphilosophie entwickelt sich später die Alchemie, die wie die modernen Naturwissenschaften das Ziel hat, anhand von Experimenten Erkenntnisse über die Natur zu gewinnen. Sie wird von Griechenland nach Ägypten und Babylonien gebracht und gelangt wesentlich später auch ins mittelalterliche Westeuropa.
...  dass die alchemistische Fachsprache uneinheitlich ist und, mehr noch, bewusst vage und unverständlich gehalten wird, um Aussenstehende vom Wissen auszuschliessen ...


Descartes und der Zweifel
Eine unvoreingenommene naturwissenschaftliche Forschung wird erstmals möglich, als die Denker der Renaissance beginnen, alles kritisch zu hinterfragen, was nicht klar und ohne Zweifel ersichtlich ist. Der französische Philosoph René Descartes (1596–1650) revolutioniert die Naturwissenschaften mit seiner Methode des Zweifelns, mit der Annahmen hinterfragt und überprüft werden können, um systematisch Wissen zu generieren ...

Die Alchemie verliert das «Al»
Robert Boyle
(1627–1692) ist ein Vorreiter der modernen Chemie: Er versucht als Erster, das Wissen der Alchemisten über Stoffeigenschaften und Reaktionen in einer umfassenden Theorie zusammenzufassen und entmystifiziert die Chemie und ihre Fachsprache. Er ist es, der das «Element» als das Endprodukt der Analyse definiert, also als Reinstoff. Boyles rationale Herangehensweise ist bis dahin einmalig in der Chemie. Seine Erkenntnisse bringt er 1661 in seinem bahnbrechenden Werk «The Sceptical Chymist» – «Der skeptische Chemiker» – an die Öffentlichkeit. Er läutet damit den Übergang von der Alchemie zur Chemie ein, der im Titel des Buchs durch das Fallenlassen der Vorsilbe «Al» buchstäblich sichtbar wird ..

In der Physik setzen sich Descartes
Ideen schnell durch und werden von anderen Wissenschaftlern aufgegriffen und weiterentwickelt, etwa von Isaac Newton (1643–1727). Descartes und Newton geben mit ihrer Arbeit den Startschuss für den rasanten Fortschritt in der Physik und der Astronomie ab, doch die Chemie bleibt aussen vor: Noch Newton selbst sucht Zeit seines Lebens nach dem Stein der Weisen, der durch «Transmutation» unedle Metalle in Gold verwandeln soll..


Vorwärts in die moderne Chemie – durch die Rückkehr zum Atomismus

John Dalton veröffentlicht 1808 sein Buch «A new System of Chemical Philosophy» und markiert damit die Geburtsstunde der modernen Chemie. In seiner Theorie greift Dalton Demokrits Atomismus auf. Er postuliert, dass Atome die kleinsten Bestandteile der Materie sind, und dass sie weder weiter zerteilt, noch in chemischen Reaktionen gebildet oder zerstört werden können. Laut Dalton sind alle Atome desselben Elements gleich, unterscheiden sich jedoch von den Atomen anderer Elemente ...

Vom Volumen der Gase zu den Atom- und Molekülmassen
Im selben Jahr stellt Joseph Louis Gay-Lussac (1778–1850) fest, dass das Volumenverhältnis miteinander reagierender Gase und ihrer Produkte immer ganzzahlig ist ... Gay-Lussac ist nicht nur Zeuge der chemischen Revolution, sondern auch der Französischen Revolution, die in seiner Jugend in seinem Heimatland tobt ...
Der französische Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier (1743–1794), der im späten 18. Jahrhundert die erste systematische Nomenklatur und einheitliche Fachsprache für die Chemie entwickelte, stirbt durch die Guillotine ...

Die chemische Industrie geht der chemischen Revolution voraus
... Der erste industrielle chemische Prozess ist das Bleikammerverfahren zur Herstellung von Schwefelsäure, das bereits seit dem Mittelalter bekannt ist und ab 1746 in England in grossem Massstab eingesetzt wird. Ein weiterer wichtiger Prozess ab dem späten 18. Jahrhundert ist das Leblanc-Verfahren zur Herstellung von Soda (Natriumcarbonat), das in der Textilindustrie zum Bleichen von Leinen benötigt wird und ausserdem in der Seifen-, Glas- und Papierherstellung Verwendung findet ...

Analytik in der jungen chemischen Industrie
Neben Soda und Schwefelsäure sind die wichtigsten Produkte der chemischen Industrie des 18. Jahrhunderts Salzsäure für die Chlorherstellung und Chlorwasser ...Da die Reinheit der Chemikalien in den verarbeitenden Industrien von grosser Bedeutung ist, entwickeln sie bald Methoden für die Qualitätskontrolle ...  volumetrische Verfahren ...
Joseph Louis Gay-Lussac, der häufig als der Erfinder der Titration gehandelt wird, entwickelt zu Beginn des 19. Jahrhunderts neue titrimetrische Analysenverfahren und macht die Titration einfacher, schneller und genauer. Die Entwicklungen in der Titration finden fast ausnahmslos in Frankreich statt, wo nach der Revolution die Mehrheit der Wissenschaftler im Staatsdienst arbeitet und damit beauftragt wird, für den Staat relevante industrielle Probleme zu lösen. Eine Synthese von Wissenschaft und Industrie, wie Frankreich sie vormacht, soll im restlichen Europa bald folgen ...


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