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JOHN DALTON und die Atomtheorie. Lebensdaten: 1766 - 1844. Gegen Ende des 18. Jahrhunderts hatte ANTOINE LAURENT LAVOISIER geklärt, was man sich unter einem Element vorzustellen hatte. Damit ließ die Chemie ihre alchimistische Vergangenheit hinter sich. In Experimenten zeigte sich, daß die damals bekannten Elemente - Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, insgesamt nicht einmal ein Dutzend - in bestimmten, konstanten Verhältnissen Verbindungen eingingen. Aber das physikalische Modell, das hinter diesem Phänomen stand, konnte man erst verstehen, als John Dalton 1803 vorschlug, daß die Elemente aus Atomen bestehen - »festen, massigen, harten, undurchdringlichen, beweglichen Teilchen.« Obwohl er im 19. Jahrhundert als autodidaktisches Genie galt, war John Dalton keineswegs ein begnadeter Experimentator; starr beharrte er auf seinen theoretischen Vorstellungen, die nicht in allen Aspekten Früchte trugen. Aber als englischer Wissenschaftler wurde er bewundert, und seine Arbeit stellt für die Chemie einen wichtigen Fortschritt dar und nahm vieles der modernen Physik vorweg. Der Wissenschaftshistoriker William H. Brock bezeichnet ihn als »Brücke zwischen der Welt der experimentellen Daten und der hypothetischen Atome.« John Dalton wurde am 5. oder 6. September 1766 in Eaglesfield, einem kleinen Dorf in der Nähe von Cockermouth im Cumberland County geboren. Seine Mutter stammte aus einer wohlhabenden Familie, sein Vater Joseph Dalton, ein Quäker, war von Beruf Weber. John besuchte die örtliche Schule und übernahm im Alter von zwölf Jahren, als der Lehrer in den Ruhestand ging, dessen Stelle. Elihu Robinson, ein gebildeter, wohlhabender Quäker und entfernter Verwandter, ermutigte Dalton und unterwies ihn in den Wissenschaften. 1781 ging Dalton, fünfzehn Jahre alt, nach Kendall, wo er die nächsten zwölf Jahre an einem Internat unterrichtete. In dieser Zeit beschäftigte er sich mit Mathematik und den Naturwissenschaften und wurde dabei von John Gough unterstützt, einem blinden, aber lebhaften und eloquenten Philosophen, den William Wordsworth in seinem Gedicht »Excursion« beschreibt - »Mir ist, als stünd er vor mir, unter vollen Brauen rollende Augäpfel«. Von Gough und dem kapriziösen englischen Klima ermutigt, führte Dalton von 1787 bis fast zu seinem Tod Aufzeichnungen über das Wetter. Sein erstes veröffentlichtes Werk, 1793, trug den Titel Meteorologische Beobachtungen und Essays. In Manchester, der rasch wachsenden Stadt, die sich zum Zentrum der industriellen Revolution entwickeln sollte, nahm er 1793 eine Stellung am New College an. Er trat der Manchester Literary and Philosophical Society bei, einem wichtigen wissenschaftlichen Zirkel, der für Daltons Forschungen das passende Umfeld darstellte. 1794 veröffentlichte er die erste grundlegende Studie über Farbenblindheit - einer Störung des Farbensinns, die Dalton an sich und seinem Bruder beobachtet hatte und die noch heute manchmal als Daltonismus bezeichnet wird. 1799 gab er seinen Unterricht am New College auf und verdiente sich den Lebensunterhalt mit Privatstunden für die Söhne und Töchter der wachsenden städtischen Mittelschicht. Er schien ein engagierter Lehrer gewesen zu sein und veröffentlichte 1801 - kurz bevor er seine wissenschaftliche Karriere ernsthaft in Angriff nahm - eine englische Grammatik. Seine Atomtheorie stellte er 1803 zum ersten Mal der Öffentlichkeit vor. Ihr zugrunde lagen Untersuchungen zu den Eigenschaften von Gasen, ein Thema, das die Wissenschaftler im vorangegangenen Jahrhundert überaus beschäftigt hatte. Die Elemente, die sich zu verschiedenen Gasen verbinden, bestünden, so Dalton, aus kleinen, unzerstörbaren atomaren Teilchen, die ein bestimmtes Gewicht aufweisen und von einem veränderlichen Betrag an Wärmeenergie umgeben sind. Jedes Atom besitzt ein spezifisches Gewicht und steht für ein anderes Element. Unter bestimmten Umständen können sich die Elemente zu, wie er sie nannte, »Verbundatomen« zusammenschließen. Wasser, wie u. a. Lavoisier entdeckt hatte, war somit ein Verbundatom aus etwa zwölf Teilen Wasserstoff und siebenundachtzig Teilen Sauerstoff - ein Verhältnis von etwa sieben zu eins. Dalton schlug vor, daß dieses konstant bleibende Verhältnis auf dem relativen Gewicht der Atome beruhe. Da Wasserstoff das leichteste der bekannten Gase war, machte Dalton es zum ersten Atom in seinem System und wies ihm ein relatives Gewicht von 1 zu; demgemäß hatte Sauerstoff 7. In der Folgezeit bestimmte Dalton für alle bekannten Elemente das relative Atomgewicht. Obwohl er in seinem 1808 erschienenen Ein neues System des chemischen Theils der Naturwissenschaftder Atomtheorie nur ein kurzes Kapitel widmete, galt das Werk bald als wichtiger Beitrag zur experimentellen Chemie. Wissenschaftshistoriker äußerten sich lange Zeit sehr zurückhaltend über den wahren Wert von Daltons Atomtheorie. Obwohl sein Einfluß in der gesamten Chemie zu spüren war, begegnete man der Vorstellung von Atomen im 19. Jahrhundert mit einer gewissen Skepsis. Dies lag zum Teil daran, daß Daltons »Verbundatom« nicht dasselbe war wie die spätere Molekül-Vorstellung. Dalton nahm an, daß nur verschiedenartige Atome Verbindungen eingehen können; eine These, die einen gewissen Einfluß ausübte, aber falsch war. Atome desselben Elements können sich zu einfachen Molekülen, und diese einfachen zu komplexeren Molekülen verbinden. Bereits 1811 hatte Amedeo Avogardo eine solche Theorie aufgestellt und vorgeschlagen, daß gleiche Gasvolumina - bei gleichem Druck und gleicher Temperatur - auch die gleiche Anzahl von Molekülen aufweisen müßten. Daraus ergab sich, daß das Wassermolekül aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht. Avogardos These wurde jedoch erst 1860 anerkannt und mit ihm auch die Vorstellung von Molekülen. Nach 1810 trug Dalton nichts entscheidendes mehr zur Forschung bei. Er führte seine Experimente fort, schrieb, arbeitete seine Werke um und wurde zu einer wichtigen Persönlichkeit in der Welt der Wissenschaft. 1817 wurde er zum Präsidenten der Literary and Philosophical Society in Manchester ernannt, eine Position, die er bis zu seinem Lebensende einnahm; 1822 wurde er in die Royal Society aufgenommen, 1826 erhielt er eine königliche Medaille für seine Verdienste, »die Ziele und den Fortschritt der Wissenschaft gefördert und den ehrenhaften Wettbewerb unter den Philosophen angeregt« zu haben. In seinen späteren Jahren nahm er die Entwicklungen in der Chemie kaum mehr zur Kenntnis. Er hatte sich sein eigenes piktographisches System für chemische Symbole geschaffen und verweigerte sich dem einfacheren und informativeren, 237 von Jacob Berzelius aufgestellten System. Nach einer heftigen Diskussion über das neue System erlitt Dalton seinen ersten von insgesamt zwei Schlaganfällen. Am 27. Juli 1844 fand ihn dann ein Diener quer auf dem Bett liegend, den Kopf auf dem Fußboden. Etwa vierzigtausend Menschen erwiesen Dalton, dem Helden Englands und der britischen Wissenschaft, die letzte Ehre, als er im Rathaus von Manchester aufgebahrt lag. Dalton hatte nie geheiratet, weniger aus mangelnder Neigung, sondern aufgrund der finanziellen Unsicherheit, in der er lange Zeit lebte. Auf die Bedeutung der Atomtheorie muß heute nicht mehr eigens hingewiesen werden, wie Daltons Biograph Frank Greenaway schreibt, »denn mit ihr ist es dem Menschen gelungen, neue Materialien zu schaffen, neue Energiequellen zu erschließen, eine Krankheit nach der anderen zu besiegen und schließlich in unmittelbare Nähe der elementaren Mechanismen des Lebens zu kommen.« Und er fügt an: John Dalton »hat dieses Geschenk für die Menschheit nicht allein erschaffen, er hat es ihr nur überreicht, nachdem es einen langen Weg zu ihm zurückgelegt hat«; ausgehend von dem Modell der antiken griechischen Philosophie, das er in das wissenschaftliche Atommodell des 19. Jahrhunderts einfügte. |
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