Jöns Jakob Berzelius

Jöns Jakob Berzelius

Berzelius in einer Lithographie von 1836

Jöns Jakob Berzelius (Aussprache: [jœns ˌʝɑːkɔb bæɹˈseːliɵs]; * 20. August 1779 im Socken Väversunda, Östergötland; † 7. August 1848 in Stockholm) war ein schwedischer Mediziner und Chemiker. Er gilt als Vater der modernen Chemie.

Berzelius führte die chemische Zeichensprache mit den Buchstaben für die chemischen Elemente ein und hat erstmals eine Vielzahl der Atommassen von Elementen genau bestimmt. Berzelius entwickelte ein erstes Modell zum Verständnis der Elektrolyse und zu Stoffumsetzungen durch die Annahme einer positiven und einer negativen Ladung in jedem Teilchen (dualistische Theorie). Er hat auch neue Elemente entdeckt (Cer, Selen, Thorium), andere Elemente wurden von ihm erstmals in elementarer Form dargestellt (Silizium, Zirkonium, Titan, Tantal, Vanadium.)

Leben und Wirken

Jöns Jakob Berzelius verlor im Alter von vier Jahren seinen Vater, Samuel Berzelius (1743–1783), der an Tuberkulose starb. Sein Onkel war Daniel Berzelius (1749–1807). Samuel Berzelius war ein Pfarrer und Lehrer in Linköping, seine Mutter Anna Christina stammte aus dem unweit entfernten Väversunda (siehe Vadstena (Gemeinde). Nach dem Tod der Mutter kam Jöns Jakob im Alter von neun Jahren mit seiner Schwester zu seinem Onkel, der sieben Kinder hatte und mit einer alkoholabhängigen Frau verheiratet war^[1].

Der Name Berzelius ist eine latinisierte Form des Namen Bergsäter oder Bergsitzer; ursprünglich hießen die Vorfahren von Berzelius aber Hakannson und bewohnten das Gut Bergsäter bei Motala.

Er studierte von 1796 Medizin an der Universität Uppsala, wo er 1802 eine Abschlussarbeit über die Effekte von galvanischer Elektrizität auf Patienten anfertigte. In dieser Arbeit wies er nach, dass diese keinen praktischen Nutzen zeigte. Im Jahr 1802 wurde Berzelius unbesoldeter Mitarbeiter im chirurgischen Institut in Stockholm.

Seine ersten chemischen Erfahrungen sammelte er durch die Analyse von Mineralwässern. Dies führte zu einer unbezahlten Stelle am Kolleg für Medizin in Stockholm, wo er im Hause von Wilhelm Hisinger, einem reichen wissenschaftlichen Amateur, wohnte und mit ihm zusammen elektrochemische Studien durchführte. Berzelius beschwerte sich später, Humphry Davy habe davon den meisten Vorteil gehabt. Im Jahre 1807 wurde er Professor der Medizin und Pharmazie in Stockholm (Karolinska Institutet)^[2] und begann seine umfassenden Untersuchungen zu chemischen Verbindungen. Ein Jahr später wurde er in die Schwedische Akademie der Wissenschaften aufgenommen und war ab 1810 deren Präsident. 1818 erhob man ihn in den Adelsstand, 1835 wurde er Freiherr.

Berzelius wurde als sehr temperamentvoll, wenn nicht sogar leicht reizbar beschrieben. Er arbeitete eng mit seinem ehemaligen Schüler Friedrich Wöhler zusammen. Zu seinen Schülern in Stockholm gehörten Gottlieb Gmelin, Heinrich und Gustav Rose, Friedrich Wöhler, Gustav Magnus.

Wissenschaftliches Werk

Elektrochemische Theorie

Im Jahr 1802 untersuchte Berzelius mit Hisinger die Zerlegung einer Salzlösung durch eine Voltasche Säule (Elektrolyse). Er stellte fest, dass eine Alkalisalzlösung durch die voltaische Säule in eine Säure und eine Base umwandelt wird. Er nahm an, dass Atomgruppen sich wie kleine Magneten verhalten würde.^[3] Ein Teilchen kann elektropositiv, elektronegativ oder unipolar bei einer voltaischen Säule reagieren. Berzelius nahm an, dass alle Salze, anorganischen und organischen Moleküle aus einem positiven und einem negativen Pol bestehen würden und kleine molekulare Magnete darstellten. In einem elektropositiven Molekül-Magnet überwiegt die positive Ladung, in einem elektronegativen Teilchen die negative Ladung. Nach seiner Theorie bestand Kaliumsulfat aus den elektropositiv geladenen Teilchen KO und dem elektronegativ geladenen SO₃.

Die dualistische Theorie der chemischen Stoffe blieb für 20 Jahre die herrschende Lehrmeinung in der Chemie, bis Jean Baptiste Dumas für die organische Chemie die radikalische Substitution entdeckte. Später wurden durch Michael Faraday und Svante Arrhenius die Salze in wässriger Lösung als Ionen (z.B. K⁺) erkannt. Damit war bewiesen, dass die dualistische Theorie falsch war. Heute nutzt man die Erkenntnisse der dualistischen Theorie bei der Erstellung von Oxidationszahlen für Redoxgleichungen, um die Ladungszahl eines Atoms in einem Molekülteil anzugeben. Auch die Begriffe „elektropositiv“ und „elektronegativ“ haben sich zur Kennzeichnung einer polarisierten Bindung in einem Molekül erhalten.

Atommassen

Der Sauerstoff war für Berzelius das negativste Element; alle Elemente, die mit dem Sauerstoff verbunden sind, mussten eine elektropositive Ladung besitzen. Manche Elemente wie z. B. Schwefel konnten mitunter elektropositiv wie auch elektronegativ sein (im Schwefeldioxid ist der Schwefel elektropositiv, als Metallsulfid elektronegativ). Er sortierte die Elemente in eine Spannungsreihe ein. Für Berzelius war der elektronegative Sauerstoff der Dreh- und Angelpunkt für seine weiteren Versuche. Die besonders wichtige Stellung des Sauerstoffs lag in seinem Vermögen, mit Metallen gut bestimmbare Verbindungen zu erzeugen und außerdem enthielten alle damals bekannten Säuren und Basen Sauerstoff. Erst Davy konnte die erste Säure ohne Sauerstoff, die Salzsäure, darstellen. Berzelius gab dem Sauerstoff willkürlich die Atommasse 100 und bezog alle anderen Atommassen auf den Sauerstoff. Später wählte er als Bezugspunkt auch den Wasserstoff. Vorarbeiten für seine genauen Untersuchungen zur Bestimmung der Atommasse bildeten die Atomtheorie von John Dalton, die Arbeiten von Carl Friedrich Wenzel (1740–1793) und das Gesetz der multiplen Proportionen von Jeremias Benjamin Richter.

Auf der Basis von Fällungen zu Metalloxiden sowie anderer Fällungsreaktionen und anschließender Massenbestimmung konnte Berzelius die Atommasse von 40 Elementen zwischen 1808 bis 1818 ermitteln. Dieses Werk bildete einen Meilenstein für die Entwicklung der Chemie. Bei einigen Metalloxiden (Fe₂O₃, Fe₃O₄) bildete sich kein ganzzahliges Vielfaches zum Metallatom, bei den Verhältnissen bei 2:3 vermutete er chemische Mischungen aus 1:1 + 1:2 (2:3). Er berechnete daher bei diesen Metalloxiden die doppelte Atommasse. Im Jahr 1827 veröffentlichte Berzelius eine verbesserte Atommassentabelle. Sie enthielt zusätzlich noch die Elemente Chlor und Stickstoff.

Neue chemische Elemente

Berzelius entdeckte auch neue chemische Elemente und benannte sie. Mit Hisinger entdeckte er das Oxid des Elements Cer, dieser Name wurde in Anlehnung an den vom Italiener Giuseppe Piazzi neu entdeckten Planeten Ceres vergeben. 1817 entdeckte Berzelius bei Analysen in der chemischen Fabrik bei Gripsholm neben dem Tellur (Darstellung durch Martin Heinrich Klaproth), das Element Selen (1818) (griech. selene = Mond). Sein Schüler Johan August Arfwedson entdeckte mehrere neue Mineralien (Petalit, Spodumen, Lepidolith). Ein neues Element mit dem Namen Lithium (griech. lithos = Stein) wurde in diesen Mineralien gefunden. In einem weiteren Mineral aus Norwegen entdeckte er das Thorium (benannt nach dem germanischen Donnergott Thor). Eine Reihe weiterer Stoffe konnte er in elementarer Form durch Einwirkung von Kalium auf die entsprechenden Halogenide gewinnen. Hierzu zählen Silizium (1823), Zirkonium (1823), Titan, Tantal (1824), Thorium (1826), Vanadium (von Vanadis, der nordischen Göttin für Schönheit).

Chemische Zeichensprache

Schon Lavoisier und John Dalton hatten eine chemische Zeichensprache entwickelt. Berzelius bezeichnete die Atome mit dem Anfangsbuchstaben oder dem ersten und einem anderen Buchstaben aus dem lateinischen Wort. Durch Anfügung der Atomzahl größer als 1 nach dem Atom konnte nun eine chemische Formel für einen Stoff angegeben werden, z.B. H₂O. Bei Doppelatomen in einer Formel wurde von ihm mitunter auch das Atom durchgestrichen. Mitunter setzte Berzelius auch Punkte und Striche bei mineralogischen Angaben. Die lateinische Zeichensprache und die Darstellung der Summenformel hat sich durchgesetzt und ist bis heute gültig.

Beispiele für die lateinische Zeichensprache von Berzelius:

• H für Wasserstoff (hydrogenium),
• O für Sauerstoff (oxygenium),
• Fe für Eisen (ferrum),
• Pb für Blei (plumbum) und
• Hg für Quecksilber (hydrargyrum)

Sonstiges

Berzelius erkannte, dass Stoffe mit gleicher Zusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften aufweisen konnten. Er nannte diesen Effekt Isomerie. Das Auftreten von Elementen in verschiedenen Erscheinungsformen nannte er Allotropie. 1835 gab er der von Eilhard Mitscherlich, Humphry Davy, Andreas Libavius und Johann Wolfgang Döbereiner aufgefundenen beschleunigten Stoffumwandlung durch einen Hilfsstoff, der sich dabei nicht verändert, die Bezeichnung Katalyse. Die Mineralien, die bislang nach äußerlichen Eigenschaften eingeteilt waren, klassifizierte er nach ihrer chemischen Zusammensetzung. In der Organischen Chemie versuchte er sein dualistisches Prinzip der Materie durch seine Radikaltheorie zu stützen. Die Radikaltheorie wurde jedoch später von Jean-Baptiste Dumas verworfen. Er setzte an ihre Stelle im Jahre 1834 die Substitutionstheorie (siehe hierzu Geschichte der Substitutionsreaktion).

Berzelius gebrauchte erstmals den Begriff Organische Chemie (Organisk Kemi). Zwischen 1808 und 1830 erschienen die sechs Bände seines Lehrbuches für Chemie (Lärbok i kemien). Das Lehrbuch ist in viele Sprachen übersetzt worden und beeinflusste die Entwicklung der Chemie im 19. Jahrhundert ganz entscheidend. Es wurde von Friedrich Wöhler ins Deutsche übersetzt. Ab 1821 gab Berzelius regelmäßig die Jahresberichte über die Fortschritte der physischen Wissenschaften heraus. Er führte Becherglas, Glastrichter, Filterpapier, Kautschukschläuche, Spiritusbrenner (Berzeliuslampe), Wasserbad und Exsikkator für das chemische Laboratorium ein.

Berzelius-Statue im Berzelii-Park (Stockholm)

Ehrungen und Mitgliedschaften

Berzelius wurde 1805 in der Freimaurerloge St. John's Lodge St. Erik in Stockholm in den Bund der Freimaurer aufgenommen.^[4] 1808 wurde er Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften in Stockholm. Von 1819 bis zu seinem Tod war er Sekretär dieser Akademie, die er gründlich reformiert hat. 1813 wurde er als „Foreign Member“ in die Royal Society aufgenommen, die ihm 1836 die Copley-Medaille verlieh. ^[5] Im Jahr 1818 wurde er zum Mitglied der Gelehrtenakademie Leopoldina gewählt. 1837 wurde er Mitglied der Svenska Akademien. 1842 erhielt er den preußischen Orden Pour le Mérite für Wissenschaften und Künste.^[6] 1835 wurde er Baron.

Der Mondkrater Berzelius ist nach ihm benannt.

Jacob Berzelius Grabstein auf dem Friedhof Solna kyrkogård.

Werke (Auswahl)

• De electricitatis galvanicæ apparatu cel. Volta excitæ in corpora organica effectu 1802. (Gescannt online verfügbar.) Vorlage:Sprachename
• Das saidschitzer Bitterwasser : chemisch untersucht. Haase, Prag 1840. Digitalisierte Ausgabe der Universitäts- und Landesbibliothek Düsseldorf.
• Lehrbuch der Chemie. 2. Aufl. Arnoldi, Dresden (Digitalisierte Ausgabe).
  • 1 (1823).
  • 2,1 (1824).
  • 2,2 (1824).
• Lehrbuch der chemie. Band 1. Arnoldische Buchhandlung, Leipzig 1856 (google.ca). Error in template * unknown parameter name (Vorlage:Cite book): 'lccn' (Google Bücher)

Literatur

• Georg Lockemann: Geschichte der Chemie in kurzgefaßter Darstellung. 2. Von der Entdeckung des Sauerstoffs bis zur Gegenwart. Walter de Gruyter & Co., Berlin 1955, S. 29 ff.
• Paul Walden: Zum 100. Todestag von Jöns Jakob Berzelius am 7. August 1948. In: Zeitschrift Naturwissenschaften. 34. Jahrgang, Nr. 11, 1947, S. 321–327, doi:10.1007/BF00644137. 
  Online PDF
• Marshall, James E.; Marshall, Virginia R.: Rediscovery of the Elements. Hexagon (2007), p. 70-76

Weblinks

Wikisource: Jöns Jacob Berzelius – Quellen und Volltexte (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value))

Commons: Jöns Jakob Berzelius – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Literatur von und über Jöns Jakob Berzelius im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Lexikoneintrag im Svenskt biografiskt handlexikon von 1906 (schwedisch)
• Artikel von/über Jöns Jakob Berzelius im Polytechnischen Journal

Einzelnachweise