• vom 15.10.2010, 16:12 Uhr

Kompendium

Update: 15.10.2010, 16:14 Uhr

Chemie des Himmels




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Von Christian Pinter

  • Mit der vor 150 Jahren entwickelten Spektralanalyse wurde neben der Chemie auch die Astronomie revolutioniert, da es mit ihrer Hilfe gelang, die Zusammensetzung von Himmelskörpern zu erforschen.

Heidelberg, 1859:


Kaum haben die Studenten Hörsaal und Labor verlassen, brechen Gustav Robert Kirchhoff und Robert Wilhelm Bunsen zu ihrer täglichen Wanderung auf dem Philosophenweg auf, vorbei an den Bürgerhäusern mit den roten Sandsteinfassaden und hinab durch die engen Gassen mit ihren heimeligen Wirtshäusern. Dann geht es über die Alte Brücke hinüber zum anderen Neckar-Ufer, wo jener Höhenweg ansteigt, von dem Friedrich Hölderlin und später Joseph von Eichendorff schwärmten.

Der 1811 in Göttingen geborene Chemiker Bunsen hat bereits die Verfahren zur Gewinnung von Eisen und Kupfer verbessert und die preiswerte Zink-Kohle-Batterie entwickelt. Jüngst realisierte er den Bunsenbrenner: ein regelbares Gas-Luft-Gemisch sorgt für eine heiße, farblose und nur wenig helle Flamme. Der 13 Jahre jüngere, aus Königsberg stammende Physiker Kirchhoff wirkt neben dem mächtigen Bunsen besonders klein und zierlich. Auch er ist schon wohlbekannt, vor allem wegen seiner Arbeiten zur Elektrizitätslehre.

Auffällige Doppellinie

Ein in Heidelberg sicher hinter Glas verwahrter, originalgetreuer Nachbau jenes Apparats, mit dem die Spektralanalyse begann. Der Bunsenbrenner erwies sich dabei als äußerst hilfreich. Foto: Pinter

Ein in Heidelberg sicher hinter Glas verwahrter, originalgetreuer Nachbau jenes Apparats, mit dem die Spektralanalyse begann. Der Bunsenbrenner erwies sich dabei als äußerst hilfreich. Foto: Pinter Ein in Heidelberg sicher hinter Glas verwahrter, originalgetreuer Nachbau jenes Apparats, mit dem die Spektralanalyse begann. Der Bunsenbrenner erwies sich dabei als äußerst hilfreich. Foto: Pinter

Die industrielle Entwicklung schreitet in dieser Zeit geschwind voran. Die chemische Industrie etabliert sich als eigenständiger Wirtschaftszweig, liefert etwa synthetische Farbstoffe und Düngemittel, und es wird viel in sie investiert. Entsprechend groß ist das Interesse an chemischer Forschung und gut ausgebildeten Hochschulabsolventen. Deshalb hat man 1852 ausgerechnet den berühmten Bunsen nach Heidelberg berufen - an die älteste Universität Deutschlands. Und der wiederum setzte sich für eine Professur seines Freundes Kirchhoff ein.

1666 war es dem Engländer Isaac Newton gelungen, einen Sonnenstrahl mit dem Prisma in ein Regenbogenband, also in ein Spektrum zu zerlegen: Offensichtlich setzt sich weißes Licht aus verschiedenen Spektralfarben zusammen. Als der Münchner Optiker Joseph Fraunhofer 1814 das Prisma mit einem Lichtspalt und einem System von Linsen umgab, machte er hunderte dunkle Linien im Spektrum der Sonne aus. Besonders auffällig war eine Doppellinie im gelben Bereich des Spektralbands, die Fraunhofer mit dem Buchstaben "D" markierte. Die Entstehung der dunklen Linien blieb aber rätselhaft.

In den Labors streuen Chemiker immer wieder verschiedene Substanzen in die Kerzenflammen und bewundern die dabei entstehenden Farben. Fasziniert mustern sie außerdem elektrische Funken. Deren Tönung hängt offenbar von der Zusammensetzung der Elektroden ab. Bunsen und Kirchhoff betrachten das Flammenlicht durch gefärbte Gläser und bauen schließlich Fraunhofers Spektralapparat nach. Die dafür nötigen Optiken hat Kirchhoff beim Münchner Physiker Carl August von Steinheil bestellt. Doch was auch immer man in die Flamme des Bunsenbrenners einbringt - im Spektrum strahlt fast immer eine doppelte gelbe Linie auf. Und das sorgt für Verwirrung.

Kolossale Entdeckung

Vielleicht inspiriert sie ein malerischer Sonnenuntergang oder Widerschein eines Großbrands im benachbarten Mannheim? Wahrscheinlicher aber ist es bengalisches Feuer, das die Heidelberger Schlossruine beleuchtet: Jedenfalls beschließen Bunsen und Kirchhoff im Herbst 1859, auch ferne Lichtquellen mit dem Spektralapparat zu untersuchen. Im Spektrum der Sonne erkennen sie Fraunhofers dunkle Doppellinie "D". Sie scheint die gleiche Stelle zu besetzen, wie die helle gelbe Doppellinie im Spektrum der Kochsalzflamme. Stünden die Linienpaare wirklich exakt am selben Ort, müssten sie einander auslöschen, wenn man den Bunsenbrenner in den Sonnenstrahl rückt.

Doch das Gegenteil geschieht. Die dunkle Kluft im Sonnenspektrum wird trotz der Kochsalzflamme schwärzer. Entweder, so ahnt Kirchhoff, ist da ein Malheur passiert, oder eine kolossale Entdeckung geglückt! Bunsen kann vor Aufregung kaum schlafen. Schließlich ersetzen die beiden eifrigen Wissenschafter - und Theaterbesucher - den Sonnenstrahl mit dem Drummondschen Licht , das damals noch als Bühnenbeleuchtung dient. Doch auch vor diesem strahlenden Hintergrund verkehrt sich die helle Linie der Kochsalzflamme ins Dunkle.

Nun rückt man den Brenner zur Seite und lässt statt dessen elektrische Funken vor der Sonne springen. Dabei schwärzen sich etwa 60 Stellen im Sonnenspektrum noch deutlicher ein - genau jene, wo der Eisendampf der Elektroden, für sich allein betrachtet, zuvor leuchtende Linien produziert hatte. Zufall ist ausgeschlossen. Offensichtlich erzeugt ein mäßig heißes Gas vor kühlerem Hintergrund helle Linien, vor einer heißeren Quelle jedoch dunkle. Dieses Linienspiel ist in jedem Fall höchst charakteristisch. Es entlarvt chemische Substanzen so verlässlich, wie Fingerabdrücke den Menschen.

1860 fassen Bunsen und Kirchhoff ihre Erkenntnisse im Klassiker "Chemische Analyse durch Spektralbeobachtungen" zusammen. Die darin vorgestellte Untersuchungsmethode wird die Chemie revolutionieren, auch weil sie, wie Bunsen rasch erkennt, selbst die allerwinzigsten Spuren einer Substanz nachweist. So geht die im Labor häufig auftauchende gelbe Kochsalz-Doppellinie auf Verunreinigungen der Luft zurück: Der Wind bläst Meeressalz übers Festland, selbst nach Heidelberg.

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Copyright © Wiener Zeitung Online 2018
Dokument erstellt am 2010-10-15 16:12:44
Letzte Änderung am 2010-10-15 16:14:00



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