25.02.2010 Vortrag J. Müller


Die Bedeutung Martin Heinrich Klaproths und Sigismund Hermbstaedts für die moderne Chemie

Jörn Müller

Zur Powerpoint-Präsentation

Klaproth (Mitglied Nr. 1) und Hermbstaedt (Mitglied Nr. 11) haben das wissenschaft-liche Leben in Berlin um die Wende vom 18. zum 19. Jhr. nachhaltig geprägt. Ihre Lebensläufe wiesen zahlreiche Parallelen und Berührungspunkte auf; sie waren nicht nur freundschaftlich sondern auch familiär eng verbunden. Dennoch waren die Schwerpunkte ihres Wirkens recht unterschiedlich.

Klaproths Lebensweg

Klaproth wurde am 01.12.1743 in Wernigerode als Sohn eines armen Schneiders geboren. An seinem Geburtshaus erinnert heute eine Gedenktafel an ihn. Bis 1758 besuchte er in Wernigerode die Schule und absolvierte anschließend bis Ostern 1764 eine Apothekerlehre an der Rats-Apotheke in Quedlinburg, in der er sodann bis Ostern 1766 als Geselle diente. Es folgten weitere Tätigkeiten als Geselle an der Hof-Apotheke in Hannover (bis 1768) und der Mohren-Apotheke Berlin (bis 1770), wo er sich zugleich bei den Chemikern Johann Heinrich Pott (1692-1777) und Andreas Sigismund Marggraf (1709-1782) in analytischer Chemie weiterbildete. Nach einjähriger Gesellenzeit in der Rats-Apotheke in Danzig kehrte Klaproth 1771 als Geselle der Schwan-Apotheke nach Berlin zurück, wo ihn bald eine enge Freundschaft mit dem Besitzer Valentin Rose d. Älteren (1736-1771) verband. Nach dessen Tod wurde er Provisor der Apotheke und Vormund des Sohnes Valentin Rose d. Jüngeren (1762-1807). 1780 heiratete er die vermögende Christiane Sophie Lehmann, eine Nichte Marggrafs (Valentin Rose d. Ä. war verheiratet mit einer anderen Nichte Marggrafs; eine ihrer Töchter war wiederum verheiratet mit Hermbstaedt; damit war Klaproth der angeheiratete Onkel Hermbstaedts). 1780 erwarb Klaproth die Bären-Apotheke in der Spandauer Str. 25 (Gedenktafel), legte das pharmazeutische Examen ab und richtete in der Apotheke ein Laboratorium ein, in dem er einen Großteil der chemischen Arbeiten durchführte, die ihn berühmt machten (die inzwischen zu großem Ansehen gelangte Apotheke wurde 1800 veräußert).

Die Folgezeit war gekennzeichnet durch zunehmende Lehrtätigkeit in verschiedenen Institutionen: Seit 1782 Dozentur am Collegium medico-chirurgicum; seit 1783 Privatvorlesungen in Chemie; seit 1784 Lehramt an der Bergakademie (Vorläuferin der TU Berlin); seit 1787 Dozentur an der Artillerieakademie. 1788 erfolgte die Wahl Klaproths zum ordentlichen Mitglied der Akademie der Wissenschaften.

Die Akademie der Wissenschaften war 1700 von der Kurfürstin Sophie Charlotte nach einem Plan von Leibniz als „Sozietät der Wissenschaften“ gegründet worden, verkümmerte jedoch bereits unter der Regentschaft von Friedrich Wilhelm I. nahezu ganz, bis sie von Friedrich II. 1743 unter dem Namen „Akademie der Wissenschaften“ wieder hergestellt wurde. Sie bekam neue Statuten und wurde in 4 Klassen unterteilt: Physik, Mathematik, spekulative Philosophie sowie Geschichte und Philologie. Für einige Jahrzehnte gelangte sie zu großem Ansehen. Zur Zeit der Berufung Klaproths war sie jedoch erneut Opfer eines Verfalls geworden, sie litt unter Überalterung; Mystizismus und sogar Scharlatanerie machten sich breit. Als kennzeichnend für die Situation mag die ernsthafte Entgegennahme der Entdeckung der Goldherstellung durch einen Theologen namens Semler gelten. Der von der Akademie mit der Nachprüfung beauftragte Klaproth konnte nachweisen, dass das Gold erst nachträglich von einem Bedienten Semlers hinzugefügt worden war, der seinen Herrn erfreuen wollte. Alexander von Humboldt bezeichnete die Akademie als „Siechenhaus“ bzw. als „Hospital, in dem die Kranken besser schlafen als die Gesunden“. So war die Berufung von Klaproth als geistigem Führer auf seinem Gebiet in Deutschland eher eine Ehre für die Akademie als für ihn selbst.

1800 wurde Klaproth zum ordentlichen Chemiker der Akademie als Nachfolger von Franz Carl Achard (1753-1821; Errichter der ersten Rübenzuckerfabrik der Welt) ernannt. 1803 wurde das neue chemische Laboratorium der Akademie (Dorotheenstr. 10) fertig gestellt, dessen Nutzungsrecht später an die Universität überging. Und 1810 wurde Klaproth auf Vorschlag Alexander von Humboldts zum Professor der Chemie an der neugegründeten Berliner Universität ernannt. Drei Jahre später erlitt er einen ersten Schlaganfall, dem weitere folgten, und am Neujahrstag 1817 starb Klaproth im Alter von 73 Jahren. Er wurde auf dem Dorotheenstädtischen Friedhof beigesetzt (Grabrede Hermbstaedts), die Grabstelle ist verschollen, nur eine Gedenktafel erinnert an ihn. Der Lehrstuhl von Klaproth blieb 5 Jahre vakant; der berühmte schwedische Chemiker Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) lehnte einen Ruf ab und schlug stattdessen seinen Schüler Eilhard Mitscherlich (1794-1863) vor, der 1822 zum a. o., 1825 zum o. Professor ernannt wurde.

Hermbstaedts Lebensweg

Als Sohn eines Actuarius und Stadtvoigts wurde Hermbstaedt am 14.04.1860 in Erfurt geboren. Nach dem Schulbesuch wandte er sich 1774 dem Studium der Arzneiwissenschaft an der Universität Erfurt zu, wo der Chemiker Wilhelm Bernhard Trommsdorf (17381782) sein Interesse an Chemie und Pharmakologie weckte. Nach der Promotion zum Dr. phil. übersiedelte Hermbstaedt nach Langensalza als Repetent der chemischen Vorlesungen von Johann Christian Wiegleb (17321800) und erweiterte seine chemischen un pharmazeutischen Kenntnisse. Nach einem Officium (178284) in der Rats-Apotheke in Hamburg war Hermbstaedt seit 1784 für ein Jahr Provisor der Schwan-Apotheke in Berlin, d. h. 4 Jahre nach dem Ausscheiden von Klaproth, mit dem ihn fortan eine enge Freundschaft verband. 1786 unternahm er eine Studienreise u. a. nach Göttingen, Halle, Leipzig und Freiberg und machte Bekanntschaft mit namhaften Wissenschaftlern, darunter Johann Beckmann (1739-1811), Ökonom, Physiker und Naturforscher und Begründer der Technologie, sowie Johann Friedrich Gmelin (1748-1804), bekannt durch sein Werk „Grundsätze der Technischen Chemie“ (1786), die ihn hinsichtlich seines späteren Tätigkeitsfeldes nachhaltig beeinflussten. Mit dieser Studienreise war seine Ausbildung zum Chemiker und Pharmazeuten abgeschlossen.

Ähnlich wie Klaproth übte Hermbstaedt in der Folge in Berlin zunehmende Lehrtätigkeit aus, zusätzlich übernahm er diverse hohe Ämter. Seit 1787 hielt er Privatvorlesungen über Physik, Chemie, Technologie und Pharmazie. 1788 heiratete er Magdalena Rose, Tochter von Valentin Rose d. Ä. (s. o.). 1790-96 war er mit der Führung der Kgl. Hofapotheke betraut. Seit 1790 wirkte er als Professor für pharmazeutische Chemie am Collegium medico-chirurgicum, seit 1794 als Dozent für Experimentalphysik an der Bergakademie. 1794 wurde er als Obersanitätsrat in das Obercollegium sanitatis berufen. Seit 1795 hielt er Chemie- und Physik-Vorlesungen für Schüler der Pépinière. 1796 wurde er Assessor beim Manufaktur- und Kommerzienkollegium und 1797 Mitglied der Technischen Deputation dieser dem Fabrik-Department unterstehenden Behörde; dies war der Beginn der späteren Haupttätigkeit, der Förderung der Gewerbe auf wissenschaftlicher Grundlage. 1797 linderte er die Atemnot des an „Brustwassersucht“ erkrankten Königs Friedrich Wilhelm II. durch Behandlung mit „Lebensluft“ (Sauerstoff, den er herzustellen verstand). 17981808 war Hermbstaedt Kgl. Obermedizinalrat und Generalstabsapotheker für die preußische Armee. 1800 erfolgte die Wahl zum a. o., 1808 zum o. Mitglied in die physikalische Klasse der Akademie der Wissenschaften. 1802 zog er in ein neu erbautes und großzügig ausgestattetes Arbeits- und Wohnhaus in der Georgenstr. 43 um; dort hat er bis zum Tode gewohnt, Vorlesungen gehalten und experimentiert. 1810 wurde Hermbstaedt zum a. o., 1811 zum o. Professor der technologischen Chemie an der Universität ernannt. Nach dem Tode Klaproths übernahm er 1817 dessen Chemievorlesungen an der Bergakademie. Als weitere Lehraufgabe kam schließlich 1820 der Chemie-Unterricht an der Kgl. Allgemeinen Kriegsschule hinzu. Ein Jahr später wurde der „Verein zur Beförderung des Gewerbefleißes in Preußen“ durch Christian Peter Wilhelm Beuth (1781-1853) gestiftet und Hermbstaedt zum Vorsteher der Sparte „Physik und Chemie“ gewählt. 1826 beteiligte er sich an der Gründung der chemischen Fabrik Kunheim (seit 1928 Kali-Chemie AG). Am 22.10.1833 starb Hermbstaedt plötzlich und unerwartet im Alter von 73 Jahren an einem „Nervenschlag“ und wurde ebenfalls auf dem Dorotheenstädtischen Friedhof beigesetzt. Dort erinnert an ihn eine von seinem Freund Schinkel entworfene Stele. Urteil eines Zeitgenossen: „Hermbstaedt hat bis ins hohe Alter die geistige Kraft und Frische eines Jünglings bewahrt“. Sein Ordinariat blieb unbesetzt, da kein Nachfolger zu finden war, der die Technologie in vergleichbarer Breite zu vertreten vermochte.

Klaproth und Hermbstaedt als Wegbereiter der Oxidations-Theorie Lavoisiers in Deutschland

Auch wenn, wie eingangs erwähnt, die Arbeitsschwerpunkte von Klaproth und Hermbstaedt innerhalb der Chemie stark differierten, so traten sie zu einem relativ frühen Zeitpunkt gemeinsam als Gegner der Phlogiston-Theorie in Erscheinung, die ca. ein Jahrhundert lang die Köpfe der Chemiker beherrscht hatte. Um die Entwicklungen zu verstehen, erscheint ein Rückblick auf einige Stadien der Chemiegeschichte als notwendig.

Die Vier-Elemente-Lehre der Antike und des Mittelalters

Alles Sein besteht aus den vier Grundelementen Feuer, Wasser, Luft und Erde. Basierend auf Vorstellungen der griechischen Philosophen Thales von Milet, Anaximenes und Heraklid wurde diese Elementenlehre von Empedokles ausgebildet. Durch die beiden Grundkräfte Liebe (philia) und Hass (neikos) werden die Elemente (stoicheion) wechselseitig vereinigt und getrennt, was dauernde Änderung bewirkt. Unter den 4 Elementen wurden weniger die wirklichen Stoffe selbst als ihre charakteristischen Eigenschaften verstanden. Aristoteles fügte den 4 empedokleischen Elementen noch ein 5. hinzu, den Äther (später als quinta essentia bezeichnet). Er fasste die Elemente nicht als stofflich verschieden, vielmehr als Verkörperung verschieden vereinigter Eigenschaftspaare auf: trocken-feucht, kalt-warm. Von diesen beiden Eigenschaftspaaren besitzt jedes Element je eine Eigenschaft. Die Transelementation erfolgt jeweils durch Austausch einer Eigenschaft gegen die entgegengesetzte. Der Äther ist dagegen ewig unwandelbar und durchdringt alles. Aristoteles glaubte, durch rein gedankliche Überlegung (Deduktion) alle Rätsel der Naturerscheinungen lösen zu können; er verachtete die induktive Methode, denn „gewerbliches Schaffen führt zu niederer Sinnesart“. Er lehnte auch die Atomistik des Demokrit strikt ab.

Die Kenntnis der aristotelischen Schriften gelangte über arabische Gelehrte nach Mitteleuropa und hat hier über Jahrhunderte die Köpfe der Alchemisten beherrscht. Sie waren u. a. besessen von der Suche nach dem Stein der Weisen, bei dessen Berührung mit unedlen Metallen und geeigneter Konstellation von Sonne, Mond und Planeten (denn Alchemie und Astrologie waren eng verwoben) die Transelementation in Gold gelingen sollte. Auch erhoffte man sich vom Stein der Weisen Eigenschaften als Lebenselixier. Statt Wissenschaft wurde allerlei Humbug und Quacksalberei betrieben. Dennoch gab es Fortschritte, man lernte viele nützliche Stoffe kennen: Mineralien, Säuren (Scheide- und Königswasser), Basen, Salze. Wie das 12-bändige Werk von Agricola „De Re Metallica Libri“ (1556 erschienen) beweist, waren Bergbau, Hüttenwesen und Metallurgie hoch entwickelt; ähnliches gilt für Färberei, Gerberei, die Herstellung von Glas, Keramik oder Schwarzpulver u. a. Gewerbe, die mit chemischen Umwandlungen einhergehen. Wie hartnäckig sich jedoch die aristotelische Lehre hielt, sei dadurch veranschaulicht, dass es noch 1625 in Paris bei Todesstrafe verboten war, die antiaristotelische Atomistik des Demokrit zu propagieren.

Robert Boyle – früher Pionier der modernen Chemie

Im 17. Jhr. bahnte sich in der Chemie eine Wende an, und hier sei stellvertretend der Physiker, Chemiker und Naturphilosoph Robert Boyle (16271692) genannt, ein Zeitgenosse Isaac Newtons und Gründungsmitglied der Royal Society in London. Er lehnte die 4-Elemente-Lehre des Aristoteles ab ebenso wie die 3-Prinzipien-Lehre des Paracelsus (Salz, Schwefel, Quecksilber) zugunsten des modernen Elementbegriffs: Chemisch unzerlegbare Bausteine der Materie. Er war Mitbegründer der analytischen Chemie, insbesondere der nasschemischen Analysentechnik, Anhänger der Corpuscular-Theorie und Befürworter gründlicher experimenteller Methoden (Empirie). Doch ein anderer Zeitgenosse Newtons stiftete abermals Verwirrung:

Die Phlogiston-Theorie – Irrgarten der Chemie

Sie war ein naturwissenschaftlicher Versuch, den chemischen Prozess der Verbrennung zu erklären. Basierend auf Vorarbeiten von Johann Joachim Becher wurde die Phlogiston-Theorie von Georg Ernst Stahl (1659-1734) zu Beginn des 18. Jhr. ausgearbeitet. Danach kann ein Stoff nur verbrennen, wenn er Phlogiston enthält, das bei der Verbrennung entweicht und von der Luft aufgenommen wird. Die entweichenden, unsichtbaren Phlogiston-Partikel setzen andere Partikel in Drehbewegung, die Stoffe erhitzen sich, es entsteht eine Flamme (Phlogiston auch als „Wärmestoff“). Brennende Körper in geschlossenen Gefäßen erlöschen nach einiger Zeit, da die Luft dann mit Phlogiston gesättigt ist. Verbrennung (so auch das Atmen und Rosten) und Reduktion sind wechselseitige Prozesse. Die Stärke der Theorie bestand in der ersten Systematisierung chemischer Prozesse aufgrund allgemeingültiger innerer Zusammenhänge, losgelöst von äußeren Stoffmerkmalen. Die Schwäche ergab sich aufgrund der qualitativen Arbeitsweise und der Vernachlässigung gasförmiger Reaktionsprodukte, was zu offensichtlichen Widersprüchen führte. So wurde die Massenzunahme bei der Metallverbrennung mit negativer Phlogiston-Masse erklärt, was wiederum mit der Massenabnahme bei der Holzverbrennung kontrastierte. Im letzten Drittel des 18. Jhr. trugen einige Phlogistiker durch ihre Ergebnisse zur Aufweichung der Theorie bei. So gelang Joseph Black (1728−1799) die Reindarstellung von „gebundener Luft“ (CO2) aus MgCO3 und Säure; dieses Gas entsteht auch bei der Atmung, Gärung und Verbrennung von Holzkohle. Henry Cavendish (1731−1810) gelang 1766 die Darstellung von „brennbarer Luft“ (H2) (Phlogiston?) aus Eisen und Säure. Bei der Verbrennung mit „dephlogistierter Luft“ entsteht Wasser, dieses ist also kein Element. Carl Wilhelm Scheele (1742−1786) entdeckte 1771 die „Feuerluft“ (O2) über verschiedene Verfahren. Das „Element“ Luft besteht aus „Feuerluft“ und „verdorbener Luft“ (N2) (Publikation erst 1776). Und Joseph Priestley (1733−1804) isolierte 1774 „dephlogistierte Luft“ (O2) durch Erhitzen von Quecksilberoxid, erkannt sie jedoch nicht als Element. Den Durchbruch schaffte erst Lavoisier.

Die Widerlegung der Phlogiston-Theorie durch Lavoisier

Der geniale französische Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier  (1743−1794) begründete die exakte quantitative Arbeitsweise (Messen, Wiegen, Dokumentieren) in der Chemie. Er entwickelte geeignete Apparate für die volumetrische und gravimetrische Gasanalyse und richtete gemeinsam mit seiner vermögenden und selbst gerne experimentierenden Frau Marie ein komfortables Labor ein. Dort ersetzte er 1772−1785 die Phlogiston- durch die Oxidationstheorie: Beim Verbrennen eines Stoffes erfolgt Masseznahme, die dem Verbrauch an „Feuerluft“ (Oxygenium) entspricht. Bei der Reduktion eines Metalloxids mit Kohle wird der Sauerstoff auf das Reduktionsmittel übertragen. Er wiederholte die Cavendish-Versuche (Wasser ist kein Element!), formulierte das Gesetz von der Erhaltung der Masse, war Begründer der Stöchiometrie und bestimmte die prozentuale elementare Zusammensetzung vieler Stoffe. Überdies entwickelte er eine neue Namensliste der Elemente und reformierte die lateinische Namensgebung. Seine bahnbrechenden Erkenntnisse legte er 1789 in dem Werk „Traité élémentaire de chimie“ nieder. Wie so viele seiner Landsleute starb er unter der Guillotine, worauf der große Mathematiker und Astronom Joseph-Louis Lagrange verbittert resümierte: „Es dauert nur Sekunden, um einen Kopf abzuhacken, aber hunderte Jahre dürften keinen ähnlichen hervorbringen können wie diesen Lavoisier“.

Berlin war Zentrum der Phlogiston-Lehre in Deutschland, vertreten etwa durch Pott, Caspar Neumann und Marggraf. Hermbstaedt hat als erster deutscher Chemiker die Oxidationstheorie von Lavoisier 1791 in seinem Lehrbuch „Systematischer Grundriß der allgemeinen Experimentalchemie“ übernommen; 1792 veröffentlichte er dessen „Traité élémentaire de chimie“ unter dem Titel „System der antiphlogistischen Chemie“ in deutscher Übersetzung. Hermbstaedt stellte demnach als erster Chemiker in Deutschland die bisher unangefochtene Phlogiston-Lehre zur Disposition, indem er meinte, es grenze an Torheit, allein auf das alte System zu bauen. Er sah voraus, dass die neuen Stoffe Oxygen und Hydrogen Grundpfeiler eines neuen chemischen Systems werden würden und forderte zur objektiven, experimentellen Prüfung auf. Klaproth war dagegen theoretischen Neuerungen gegenüber grundsätzlich skeptisch und zunächst „weit davon entfernt, Lavosiers Theorie zu adoptieren“. 1786 wiederholte er den Lavoisier’schen Versuch der Zerlegung von Wasserdampf (Durchleiten durch ein glühendes Eisenrohr), deutete ihn jedoch phlogistisch: „Die sich dabei bildende brennbare Luft ist reines (aus dem Eisen stammendes) Phlogiston, gemischt mit Wasserdünsten“. Erst nach eingehender experimenteller Überprüfung (Mittel der Akademie der Wissenschaften) machte sich Klaproth nach 1792 die Anschauungen Lavoisiers vollkommen zu Eigen. Im ersten preußischen Arzneibuch (Pharmacopoea Borussica, 1799) führte er sie einschließlich der neuen Nomenklatur auch für den Bereich der Pharmazie als allein gültig ein. Dank seiner inzwischen gewonnenen Autorität wurde Klaproth so zum Vorbild für die junge Generation und Wegbereiter für die moderne Chemie.

Klaproth versus Proust, Berthollet, Dalton

Auch wenn sich Klaproth als Befürworter der Oxidationstheorie große Verdienste erwarb, so hinderte ihn andererseits sein Misstrauen gegenüber neuen theoretischen Erkenntnissen daran, die Leistungen berühmter Chemiker seiner Zeit adäquat zu würdigen. Der französischer Apotheker und Chemiker Joseph Louis Proust (1754-1826) war wie Klaproth einer der führenden Analytiker seiner Zeit (u. a. Entwicklung des H2S-Trennungsganges). Sein Gesetz der konstanten Proportionen stützte sich auf eigene und vor allem auf Klaproths analytische Methoden und Befunde. Er geriet darüber in einen langjährigen Streit mit seinem Landsmann Claude-Louis Berthollet (1748-1822), der die Proust’sche Theorie ablehnte; nach seiner Meinung existierte stattdessen eine Vielzahl von Verbindungen zweier Stoffe in beliebigen Gewichtsverhältnissen. Klaproth würdigte Berthollets (weitgehend irrige und nur für Spezialfälle aus der Festkörperchemie gültige) Anschauungen ausgiebig, ohne auf Prousts Gedankengänge einzugehen. Der Engländer John Dalton (1766-1844), Meteorologe und Chemiker, stellte auf der Basis von ihm entdeckter wichtiger Gasgesetze 1808 in seinem Werk „A New System of Chemical Philosophy“ seine quantitative Atomhypothese und das Gesetz der multiplen Proportionen (z. B. CH4 und C2H4) vor. Er bestimmte zugleich eine Reihe relativer Atom- und Molekülmassen. Daltons für die weitere Entwicklung der Chemie bahnbrechende Arbeiten fanden bei Klaproth keine erkennbare Resonanz.

Klaproth als Analytiker und Mineraloge

Zitat Berzelius: „Klaproth ist der größte Analytiker Europas“. Er erkannte als erster die Notwendigkeit, quantitativ wichtige Niederschläge vor dem Wägen bis zur Gewichtskonstanz bei bestimmten Temperaturen zu trocknen bzw. zu glühen. Er wandte eine äußerst sorgfältige ebenso wie kritische Arbeitsweise unter Einsatz reinster Reagenzien und peinlichster Vermeidung von Fehlerquellen an. Er entwickelte neue Aufschluss- und Trennverfahren und beendete vor allem den Unfug, nach willkürlichen Vorstellungen korrigierte Resultate vorzulegen.

Wichtigster Anwendungsbereich seiner analytischen Arbeiten war die Mineralogie. Klaproth führte einige 100 quantitative Analysen (viele davon mehrfach) an Mineralien aus aller Welt durch, die er teils selbst anlässlich verschiedener Reisen durch Deutschland sammelte und die ihm teils von Freunden und Forschungsreisenden (u. a. Alexander von Humboldt) zugesandt wurden. Er knüpfte jedoch keinerlei systematische Folgerungen an die Ergebnisse. Hätte Klaproth seine stofflich-mineralogischen Kenntnisse mit dem kristallographischen Wissen seines Zeitgenossen René-Just Haüy (1743-1822) vereint, wäre er der größte Mineraloge seiner Zeit gewesen. Er legte eine bedeutende Mineraliensammlung mit über 4800 Einzelstücken an, die nach seinem Tode von der Berliner Universität angekauft wurde und heute Teil der Sammlung des Museums für Naturkunde ist, dort allerdings nicht als geschlossene Einheit existiert. Beispiele für Mineralanalysen Klaproths: Alaun, Apatit, Rotkupfererz, Gelbbleierz, Basalt, Aragonit, Lepidolith, Dolomit, Smaragd, Topas, Granat, Kryolith sowie diverse Stein- und Metallmeteoriten. Weitere Mineralien werden im Zusammenhang mit der Entdeckung neuer Elemente behandelt. Seine umfangreichen „Beiträge zur chemischen Kenntnis der Mineralkörper“ (Band I 1795, Band VI 1815) waren lange Zeit Standardwerk für exakte Mineralanalysen.

Seine Fähigkeiten als Analytiker und Mineraloge waren maßgebliche Voraussetzungen für all die Leistungen, die Klaproth hervorgebracht hat und für die er uns heute bekannt ist.

Klaproth als Entdecker bzw. Mitentdecker von Elementen

Um 1700 waren erst 15 Elemente bekannt, darunter die 7 wichtigen Metalle Eisen, Kupfer, Silber, Zinn, Gold, Quecksilber und Blei, deren Kenntnis auf das Altertum zurückgeht. Zwischen 1700 und 1800 wurden 18 neue Elemente entdeckt, nicht weniger als 8 dieser Entdeckungen verdanken wir Klaproth allein bzw. seiner Mitwirkung; ein weiteres hat er 1803 entdeckt. Diese beispiellose Erfolgsserie begann 1789 mit dem Uran.

Klaproth fand das Uran in der Pechblende (UO2 bis U3O8) aus der Grube Wagsfort bei Johanngeorgenstadt. Sie wurde ursprünglich für ein Zink- oder Wolframerz gehalten. Nach Lösen von Pechblende in Salpetersäure und Neutralisation mit Natronlauge wurde ein gelber „Metallkalk“ ausgefällt, dessen starkes Erhitzen mit Kohlepulver im Porzellanofen eine Sintermasse aus metallisch glänzenden Körnchen lieferte, die Klaproth für metallisches Uran hielt; in Wahrheit handelte es sich um UO2 (Anmerkung: Die in diesem Aufsatz gelegentlich benutzte heutige Formelsprache war Klaproth noch unbekannt, ebenso wie die zugrundeliegende exakte Stöchiometrie; sie wurde erst um 1818 von Berzelius entwickelt). Die Namensgebung Uranit, später Uranium wählte Klaproth nach dem von Herschel 1781 gefundenen Planeten Uranus. Am 24.09.1789 präsentierte er das neue Element vor der Preußischen Akademie der Wissenschaften. Nachfolgend revidierte er mehrfach die Anschauung über die Natur der Pechblende; erst 1797 bezeichnete er sie als oxidisches Uranerz. Die Darstellung von reinem Uran gelang erst 1841 Eugène Péligot in Paris durch Reduktion von UCl4 mit Kalium.

Aus Ceylon stammende Mineralproben von Zirkon (1789) und Hyacinth (1795), (Zr[SiO4]) wurden von Klaproth in eine neue „Erde“ (ZrO2) überführt, die er Zirkonerde nannte. Das metallische Zirconium (verunreinigt durch das chemisch sehr ähnliche Hafnium) wurde erstmalig von Berzelius durch Erhitzen von K2ZrF6 mit Kalium im Eisenrohr gewonnen.

Die meisten der von ihm entdeckten Elemente hat Klaproth in Form ihrer Oxide erhalten, die er „Erden“ nannte; darunter verstand er „trockene, unentzündliche, feuerbeständige, der Metallisierung widerstehende Körper, teils in Säuren, teils in Alkalien, teils in bloßem Wasser löslich“. Und weiterhin schrieb er: „Einfache Erden können nicht in ungleichartige Bestandteile zerlegt werden, haben also elementaren Charakter“. Hier irrte Klaproth, er konnte es auch nicht besser wissen, denn die Methoden der Umwandlung von Oxiden unedler Elemente in die reinen Metalle wurden erst nach seinem Tode entwickelt.

Das nächste Element war das Strontium. 1790 erkannte Adair Crawford, dass der von ihm erstmalig beschriebene und nach dem schottischen Dorf Strontian benannte Strontianit (SrCO3) von Calcit (CaCO3) und Witherit (BaCO3) zu unterscheiden sei. Thomas Hope (1766-1844) unterschied die 3 Elemente 1792 anhand ihrer Flammenfärbungen (Publikation 1793). Unabhängig davon wies Klaproth 1793 im Strontianit eine neue „einfache Erde“ nach, die Strontinerde, später Strontianerde (SrO) genannt. Die erstmalige Gewinnung von (unreinem) metallischem Strontium gelang 1808 Sir Humphry Davy (1778-1829) auf elektrolytischem Wege an einer Quecksilberkathode. Davy hat übrigens auch die Elemente Na, K, Mg, Ca und Ba erstmalig elektrolytisch dargestellt.

Der englische Geistliche und Chemiker William Gregor (1761-1817) entdeckte 1791 in einem aus Cornwall stammenden, Ilmenit (FeTiO3) enthaltenden Sand ein neues Element in Form seines Oxids. Unabhängig davon fand Klaproth 1795 im „Roten Schörl“ (Rutil, TiO2) aus dem ungarischen Bionik, der damals für eine Art Granat oder Turmalin gehalten wurde, eine „weiße Erde“ und benannte das zugrundeliegende Element nach den Ursöhnen der Erde Titanium. Das Metall (unrein) stellte erstmalig Berzelius 1825 durch Reduktion von TiO2 mit Natrium dar.

Die Entdeckung des Chroms 1797 im sibirischen Rotbleierz oder Krokoit (PbCrO4) wird allgemein dem französischen, mit Klaproth befreundeten Chemiker Louis Nicolas Vauquelin (1763-1829) zugeschrieben. Die Benennung erfolgte aufgrund der Farbigkeit der Verbindungen (χρώμα = Farbe). Vauquelin wandelte Krokoit mit Salzsäure in Chrom(III)oxid um, das er anschließend mit Holzkohle zum (unreinen) Metall reduzierte. Die erstmalige elektrolytische Reindarstellung von Chrom wurde erst 1854 von Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) beschrieben.

Tellur wurde 1782 zunächst von dem österreichischen Chemiker Franz Joseph Müller von Reichenstein (1740-1825) in Golderzen (Nagyagit und Sylvanit) aus der rumänischen Grube Mariahilf entdeckt. Er vermutete darin ein neues Halbmetall und nannte es „metallum problematicum“. 1797 erhielt Klaproth Proben der Erze von Müller von Reichenstein und bestätigte nach sorgfältigen Untersuchungen das neue Element, das er Tellurium nannte (lat. tellus = Erde). Tellur war das einzige von ihm (mit-)entdeckte Metall, das Klaproth auch elementar in Händen hielt.

Auch an der Entdeckung des Berylliums und des Yttriums war Klaproth beteiligt. Vauquelin isolierte 1798 erstmalig die Beryllerde (BeO) aus Beryll und Smaragd (Beryllium-aluminium-silicat) und nannte das Element nach dem süßen Geschmack seiner Verbindungen Glycinium. Klaproth bestätigte wenig später die Natur der Beryllerde, die er aus sibirischem Beryll gewonnen hatte; er führte den heute gebräuchlichen Namen Beryllium ein. 1794 hatte der finnische Chemiker Johan Gadolin (1760-1852) in einem bei Ytterby in Schweden gefundenen Mineral, das den Namen Gadolinit erhielt, eine neue Erde (Y2O3) gefunden, die vom Schweden Ekeberg 1798 als Yttererde bezeichnet wurde. Klaproth und Vauqueln stellten 1800 diesen Befund durch genaue Analysen sicher. Sowohl Beryllium als auch Yttrium wurden in metallischer Form erst 1828 von Friedrich Wöhler (1800-1828) durch Schmelzen der Chloride mit Kalium gewonnen.

Das letzte von Klaproth entdeckte Element war das Cer. Es wurde von ihm in Form seiner „Erde“ bei der Analyse von Cerit aus Bastnäs (Schweden) aufgefunden. Wegen der Ockerfarbe benannte er die neue Erde Ochroiterde. Fast gleichzeitig und unabhängig fanden auch Berzelius und sein Schüler Wilhelm Hisinger (1766-1852) in Stockholm diese Erde und benannten sie nach dem gerade entdeckten Planetoiden Ceres „Cerium“. 1825 erfolgte die Herstellung von metallischem Cer über die Reduktion von CeCl3 mit Natrium durch Carl Gustav Mosander (1797-1858). Er führte auch 1839 den Nachweis, dass die Ochroiterde von Klaproth eine Mischung mehrerer Erden (die schwer trennbaren seltenen Erden bzw. Lanthanoide) darstellte.

Erwähnenswert ist schließlich Klaproths Entdeckung des „mineralischen“ Kaliums, die aus heutiger Sicht als völlig unspektakulär erscheint, zu seiner Zeit jedoch als Sensation aufgefasst wurde. Man unterschied folgende „fixe Laugensalze“: „Alcali vegetabile“ (K2CO3), ausschließlich in Pflanzenasche gefunden (Pottasche), „Alcali minerale“ (Na2CO3), vorrangig aus Mineralien gewonnen, sowie „Alcali volatile“ ([NH4]2CO3 bzw. [NH4]HCO3). Die entsprechenden Hydroxide hießen „ätzende oder caustische Laugensalze“. Bei eingehenden analytischen Untersuchungen des Leucits (K[AlSi2O6], ein Zeolith) stellte Klaproth regelmäßig einen Substanzverlust von ca. 20 % fest. Er fand schließlich die folgende, 1797 veröffentlichte Erklärung: „Höchst unerwartet bin ich durch Auffindung eines Bestandteils überrascht worden, welcher in einem Stoffe besteht, dessen Dasein wohl noch niemand innerhalb der Grenzen des Mineralreiches….je vermutet hat. Dieser gegenwärtig….auf den Schauplatz tretende Bestandteil des Leucits ist kein anderer, als das bisher dem Pflanzenreiche ausschließlich eigen geglaubte und deswegen auch nach selbigem also benannte Pflanzenalkali!“ Klaproth führte daraufhin neue Namen ein: „Alcali vegetabile“ = „Kali“ (-> Kalium); „Alcali minerale“ = „Natron“, später „Natrum“ (-> Natrium).

Wichtige Schriften Klaproths

Klaproth veröffentlichte zahlreiche Einzelpublikationen über seine experimentellen Arbeiten; die zusammenfassende Übersicht findet sich in seinem bereits erwähnten 6-bändigen Werk „Beiträge zur chemischen Kenntnis der Mineralkörper“. Ebenso fand bereits Erwähnung die „Pharmacopoea Borussica“, die er gemeinsam mit Formey, Hermbstaedt und Rose verfasste (insgesamt 3 Auflagen). 1806/07 erfolgte die Herausgabe der völlig umgearbeiteten Auflage von Grens „Systematisches Handbuch der gesamten Chemie“. 1807-1819 erarbeitete er gemeinsam mit Wolff die 9-bändige Reihe „Chemisches Wörterbuch“, eine enzyklopädische Behandlung des gesamten chemischen Wissens der damaligen Zeit. Er zeichnete auch als Mitherausgeber diverser Periodika.

Leistungen Hermbstaedts

Neben Klaproths umfangreichem chemischem Lebenswerk nehmen sich die Leistungen Hermbstaedts als reiner Chemiker geradezu bescheiden aus. Immerhin war sein bereits gewürdigter Vorstoß zur Verbreitung der Oxidationstheorie Lavoisiers bahnbrechend und muss sehr hoch eingeschätzt werden. Die eigentliche Stärke Hermbstaedts lag auf dem Gebiet der Technologie und der wissenschaftlichen Förderung der gewerblichen Wirtschaft in Preußen. Um diese war es um die Wende vom 18. zum 19. Jahrhundert nicht gut bestellt.

Die Überspitzung des merkantilistischen oder protektionistischen Systems in Preußen nach dem Tode Friedrichs d. Gr. hatte nicht nur das System an sich in eine gefährliche Krise manövriert, sondern auch zu einer erheblichen Erstarrung der Produktionstechnik in vielen Wirtschaftszweigen geführt. Charakteristika des Merkantilismus sind staatliche Lenkung, Förderung des Exports sowie Behinderung des Imports durch Zölle. Die meisten Betriebe arbeiteten nach überholten Methoden und mit veralteten Geräten; die traditionalistische Zunftverfassung erwies sich zudem als sehr hinderlich für den Fortschritt. Hier kam nun Hermbstaedt mit seiner Vorliebe für Technische Chemie wie gerufen, und zwar ganz im Sinne der damaligen Definition seines technologischen Lehrers Gmelin: „Technische Chemie ist derjenige Teil der angewandten Chemie, welcher die chemischen Grundsätze der Fabriken, Manufakturen, Künste und Handwerke und ihre vorteilhafte Anwendung auf diese lehrt“. Etwa ab 1797, als er Mitglied der Technischen Deputation beim Manufaktur- und Kommerzienkollegium geworden war, wandte sich Hermbstaedt verstärkt diesem Aufgabengebiet zu.

Für Preußen gab es allerdings in der Folgezeit vorerst weitere gravierende politische und wirtschaftliche Rückschläge. Nach der Schlacht bei Jena und Auerstedt am 14. Oktober 1806 zog Napoleon in Berlin ein; die königliche Familie, Friedrich Wilhelm III. mit der Königin Luise, floh nach Königsberg und Memel. Die von Napoleon 1806 in Berlin gegen England verhängte Kontinentalsperre hat zwar England nicht in die Knie gezwungen, wohl aber der wirtschaftlichen Entwicklung Deutschlands und Preußens sehr zugesetzt. Es dauerte 7 Jahre, bis dem Napoleonischen Spuk mit der Völkerschlacht bei Leipzig im Oktober 1813 ein Ende gesetzt wurde und Preußen wieder auf die Beine kam.

Hermbstaedt erwarb sich hohe Verdienste um die Verbreitung und Fortentwicklung des vorhandenen chemisch-technologischen Praxiswissens der verschiedensten Gewerbe durch eine Fülle von Vorträgen, Vorlesungen, Abhandlungen und Lehrbüchern sowie eigenen Laboruntersuchungen. Die Vorlesungen und Vorträge, die Hermbstaedt in großem Umfange hielt, wurden auch durch praktische Anschauung in zahlreichen gut vorbereiteten Exkursionen unterstützt; diese wurden begünstigt durch die Mannigfaltigkeit des gewerblichen Lebens auf engem Raum in Berlin. Wichtige Anliegen waren für ihn die Gewerbeförderung durch Vermittlung naturwissenschaftlicher Grundlagen von Produktion und Verarbeitung, Einführung neuer Verfahren und Beratung bei Firmengründungen. Seine Tätigkeitsfelder umspannten ein Spektrum von eindrucksvoller Breite: Zuckerfabrikation; Textilherstellung und –verarbeitung; Färberei; Gerberei; Brauerei; Branntweinproduktion; Veredelung von Flachs und Hanf; Bleiweißherstellung; Drucktechnik; Tabakanbau; Schießpulverproduktion; Alaun- und Seifensiederei; Bleicherei; Papierherstellung; Agrikulturchemie; Sodaproduktion; Arzneimittelherstellung. Hermbstaedt hatte z. B. wesentlichen Anteil daran, der Berliner Färberei, besonders in ihren Schwerpunkten Seiden- und Kammgarnfärberei, zu Weltgeltung zu verhelfen. Neben technologischen spielten auch kameralistische und juristische Aspekte stets eine Rolle.

Im Zusammenhang mit den vielfältigen technologischen Aktivitäten Hermbstaedts sei nochmals Beuth hervorgehoben, der ja, wie erwähnt, 1821 den „Verein zur Förderung des Gewerbefleißes in Preußen“ gestiftet hatte, in dem Hermbstaedt als Vorsteher der Sparte „Physik und Chemie“ wirkte. Beuth war ein hoher preußischer Ministerialbeamter, sehr begabt, fleißig und energisch, geradezu das klassische Idealbild des preußischen Beamten. Von 1818 bis 1845 blieb Beuth die Schlüsselfigur der gesamten preußischen Gewerbepolitik und wurde zum großartigen Organisator eines wohldurchdachten und konstruktiven Systems der Gewerbeförderung. Das Prinzip lautete: Überwindung der staatlichen Reglementierung des Merkantilismus durch Belehrung der Gewerbetreibenden und Erziehung zu selbständiger Arbeit, eigener Initiative und Selbstvertrauen. Er folgte damit der Lehre des englischen Ökonomen Adam Smith, der internationalen Wettbewerb an die Stelle des Merkantilismus gesetzt sehen wollte. Der von Beuth gegründeten Stiftung des „Vereins zur Beförderung des Gewerbefleißes in Preußen“ gehörten auch die Gebrüder Humboldt und der Freiherr vom Stein an. In die von Beuth reorganisierte „Technischen Deputation“ wurde 1819 auch Schinkel berufen, dem Hermbstaedt seit langem freundschaftlich verbunden war.

Kommen wir abschließend zur literarischen Hinterlassenschaft Hermbstaedts, die immens war.

Wichtige Schriften Hermbstaedts

Ein Großteil der Schriften Hermbstaedts hatte Lehrbuchcharakter. 1786 erschien Band 1, 1789 Band 2 von „Physikalisch-chemische Versuche und Beobachtungen“, 1789 folgte das „Magazin der Technologie“ und im Zeitraum von 1787 bis 1795 entstand die „Bibliothek der neuesten physikalischen, chemischen, metallurgischen und pharmazeutischen Literatur“ in 4 Bänden. Das Werk „Systematischer Grundriß der Allgemeinen Experimentalchemie“ (3 Bände 1791) und die Übersetzung „System der antiphlogistischen Chemie“ (1792) wurden bereits im Zusammenhang mit der Adaption der Lehre Lavoisiers erwähnt. 1792/93 erschienen 2 Bände „Grundriß der Experimentalpharmazie“ und 1792 zudem der „Katechismus der Apothekerkunst, oder die ersten Grundsätze der Pharmazie für Anfänger“. Die nach der Jahrhundertwende entstandenen Schriften kreisen praktisch ausnahmslos um technologische Themen. 1803/06/25 wurde der „Grundriß der Färbekunst“ in 3 Auflagen veröffentlicht, 1807 „Theoretisch-praktisches Handbuch der allgemeinen Fabrikenkunde“ und 1808 „Grundsätze der experimentellen agronomischen Chemie“. Das wohl bekannteste Werk Hermbstaedts ist sein „Grundriß der Technologie“, erschienen in 2 Auflagen 1814 und 1830. Und schließlich spiegelt sein „Kompendium der Technologie (als Leitfaden zum Gebrauch akademischer Vorlesungen)“ (1831) die Inhalte seiner Lehrtätigkeit an der Universität wider. Darüber hinaus hat er eine eindrucksvolle Zahl von Publikationen über technologische Details einzelner Gewerbe verfasst.

Abschließend darf mit gutem Recht behauptet werden, dass die beiden hier gewürdigten Gründungsmitglieder unserer „Gesellschaft für Natur- und Heilkunde in Berlin“ den Boden bereitet haben für den enormen Aufschwung, den die Chemie im weiteren Verlauf des 19. Jahrhunderts in Deutschland und Europa genommen hat.