Die Pioniere der Elementaranalytik - Die Anfänge

Seit vielen Jahrhunderten suchen Wissenschaftler Antworten auf die Frage, wie sich die belebte und die unbelebte Materie qualitativ und quantitativ zusammensetzen. Die Wissbegierde dieser Pioniere legte den Grundstein für die instrumentelle Elementaranalytik. Die Elementaranalyse beeinflusst heute unser tägliches Leben – ohne dass wir davon groß etwas mitbekommen. Ein wichtiges Einsatzgebiet ist die Entwicklung und Qualitätskontrolle von unterschiedlichsten Produkten, etwa von Lebens- und Arzneimitteln sowie von Metallen, die in Fahrzeugen verbaut sind. Darüber hinaus kann die Elementaranalytik zu einer sauberen Umwelt beitragen, indem sie wichtige Entscheidungsgrundlagen für Umweltschutz- und Klimaschutzmaßnahmen liefert.

Ich wurde 1803 geboren, war von 1824 bis 1852 in Gießen als Professor für Chemie tätig, wechselte dann nochmal in ein eigenes Institut nach München, wo ich dann im Alter von 70 Jahren vor nunmehr 150 Jahren verstarb. Mein Geist lebt aber weiter und beobachtet, wie die Welt sich weiterentwickelt. Nicht ganz ohne Stolz darf ich sagen, dass ich zu Lebzeiten als einer der berühmtesten Chemiker und Wissenschaftler angesehen wurde und inzwischen als Vater der organischen Chemie gelte. Ich nutzte mein Labor Gießen als Werk- und Lehrstätte gleichermaßen und wurde damit zum Vorbild für alle Zweige der naturwissenschaftlichen Experimentalforschung. Das Labor kann man sich noch heute im Liebig-Museum in Gießen anschauen.

Er liebte das Experimentieren und war somit einer der Wegbereiter der Chemie als Wissenschaft sowie der chemischen Analytik. Rund 100 Jahre später legten die Chemiker Antoine Laurent Lavoisier (1743–1794) und Joseph-Louis Gay-Lussac (1778–1850) die Grundlage für das Prinzip der organischen Elementaranalytik. Dieses Prinzip beruht bis heute auf der Verbrennung einer Probe und der quantitativen Bestimmung der Reaktionsgase. Lavoisier beispielsweise analysierte Wachse, Öle und Fette und entdeckte, dass alle organischen Stoffe Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthielten. Die genauen Anteile der Elemente blieben ihm allerdings verborgen.

Das änderte sich mit Jöns Jacob Berzelius (1779–1848). Der „alte Schwede“ erkannte: Nur mit Unterstützung der Elementaranalyse lassen sich chemische Synthesewege für neue Chemikalien gezielt verfolgen. Zum Verbrennen der Probe verwendete er ein horizontal gelagertes Verbrennungsrohr. Dadurch erreichte er ein gleichmäßigeres Erhitzen des Substanzgemisches und erzielte damit genauere Werte. Das bei der Verbrennung entstehende Wasser absorbierte er mithilfe von Calciumchlorid.

Mit dieser Neuerung konnten ich und meine Studenten wesentlich mehr Analysen in einer bestimmten Zeit ausführen als Berzelius. Mit dieser verbesserten Elementaranalyse wurde ich zum Begründer der organischen Chemie, denn die die Bestimmung von Kohlenstoff und Wasserstoff in organischen Verbindungen war nun schnell und routiniert möglich. Und ohne die organische Elementaranalyse wäre es nicht möglich gewesen, die Strukturen von organischen Stoffen zu bestimmen.

Die Entwicklung der Elementaranalyse organischer Elemente war mit der Erfindung meines Fünf-Kugel-Apparats natürlich nicht zu Ende. Durch diese Entwicklung und die anderen Pioniere der Elementaranalytik wurde allerdings die Basis geschaffen für die organische Elementaranalyse mittels Verbrennung der Probe und die Bestimmung der Hauptkomponenten Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff. In den Folgejahren wurde die Methode Zug um Zug verfeinert und immer weiter perfektioniert. Aber davon erzähle ich Ihnen das nächste Mal (siehe Teil 2 dieser Serie).