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CHEMIENOBELPREIS 1918: FRITZ HABER

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Chemienobelpreis 1918: Fritz Haber
 
Der deutsche Wissenschaftler erhielt den Nobelpreis für Chemie für die Synthese von Ammoniak aus dessen Elementen.
 
 Biografie
 
Fritz Haber, * Breslau (Polen) 9. 12. 1868, ✝ Basel 29. 1. 1934; ab 1886 Chemiestudium an den Universitäten Berlin und Heidelberg, 1891 Promotion in Berlin, 1896 Habilitation, 1898 Ernennung zum Außerordentlichen Professor für Technische Chemie, 1912 Berufung zum Leiter des Kaiser-Wilhelm-Instituts für physikalische Chemie (Berlin), ab 1914 Leiter der Zentralstelle für Fragen der Chemie im Kriegsministerium.
 
 Würdigung der preisgekrönten Leistung
 
Stickstoff ist ein für die Pflanzendüngung außerordentlich wichtiges Element. Kurz vor der Jahrhundertwende war erkannt worden, dass die chilenischen Salpetervorkommen, die bis dahin die Hauptquelle für Stickstoffdünger darstellten, in absehbarer Zeit erschöpft sein könnten.Der englische Chemiker Sir William Crookes warnte 1898 in einem Vortrag explizit vor einer möglichen Hungersnot. Zwar besteht Luft zu 78 Prozent aus Stickstoff, dieser ist jedoch als elementarer Stickstoff sehr reaktionsträge und lässt sich nur unter großen Schwierigkeiten in Verbindungen überführen, die als Düngemittel geeignet sind. Prinzipiell gab es hierfür drei Möglichkeiten: die direkte Verbrennung von Stickstoff mit Sauerstoff im Lichtbogen bei extrem hohen Temperaturen. Dieses Verfahren benötigt allerdings sehr viel Energie und ist deshalb teuer. Eine zweite Möglichkeit besteht in der Umwandlung von Stickstoff in Ammoniak mithilfe von Zwischenverbindungen wie Nitriden oder Cyaniden der Erdalkalimetalle. Dieser Weg wurde unter anderem zwischen 1902 und 1908 von Carl Bosch bei der BASF erforscht, erwies sich aber ebenfalls als zu teuer.
 
Die dritte Möglichkeit, die schließlich zum Erfolg führen sollte, liegt in der direkten Umwandlung von Stickstoff mit Wasserstoff zu Ammoniak nach der Gleichung N2 + 3H2 = 2 NH3. Es ist eine Gleichgewichtsreaktion — bei hohem Druck und niedriger Temperatur liegt das Gleichgewicht auf der Seite des Ammoniaks. Wendet man allerdings zur Überwindung der Reaktionsträgheit des Stickstoffs höhere Temperaturen an, verschiebt sich das Gleichgewicht auf die Seite der Ausgangsstoffe.
 
Haber hatte sich bereits seit 1904 mit der zahlenmäßigen Bestimmung dieses Gleichgewichts beschäftigt. Eine Temperatur von 1020°C und Normaldruck ergab einen Volumenanteil zwischen 0,0052 und 0,013 Prozent Ammoniak im Gasgemisch. Als Katalysatoren verwendete er Nickel, Eisen, Chrom und Mangan. 1906/07 überprüfte Haber nochmals mit höherer Genauigkeit die Bestimmung der Gleichgewichtswerte. Die Ergebnisse ließen vermuten, dass bei einer Temperatur von 500°C und einem Druck von 100 Atmosphären eine Ausbeute von etwa zehn Prozent erzielt werden könnte.
 
Anfang 1908 trat Haber in Kontakt mit der BASF, die an einer technischen Ammoniakerzeugung interessiert war und Habers Arbeiten finanziell unterstützte. Innerhalb der nächsten zwei Jahre konnte Haber das Verfahren soweit ausarbeiten, dass es im Labormaßstab brauchbare Ergebnisse lieferte. Die wichtigsten Verbesserungen waren die Abscheidung des gebildeten Ammoniaks unter Druck, die Einführung eines Kreislaufverfahrens und die Nutzung der Abwärme zur Aufheizung der neu hinzugeführten Reaktionsgase. Haber prüfte auch verschiedene andere Katalysatoren und erzielte mit dem Edelmetall Osmium die günstigsten Resultate. Dies war ein wichtiger Schritt in Richtung einer Ammoniaksynthese im größeren Maßstab. Die Weiterentwicklung zu einem großtechnischen Verfahren erfolgte zwischen 1909 und 1912 unter Leitung von Carl Bosch (Nobelpreis 1931) bei der BASF. Die erste großtechnische Anlage in Oppau konnte bereits im Herbst 1913 ihre Produktion aufnehmen.
 
 Gaskrieg
 
Im Herbst 1912 verließ Haber Karlsruhe und wurde Direktor des neu gegründeten Kaiser-Wilhelm-Instituts (KWI) für physikalische Chemie und Elektrochemie in Berlin. Die im Januar 1911 gegründete Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft hatte es sich zum Ziel gesetzt, hervorragenden Wissenschaftlern Forschungsmöglichkeiten ohne Lehrverpflichtungen zu bieten. Mit Ausbruch des Ersten Weltkriegs änderte sich Habers Situation; immer stärker wurde er in Kriegsarbeiten hineingezogen. Anfangs war er hauptsächlich mit der Frage der Salpeterherstellung beschäftigt, ein für Spreng- und Explosivstoffe unentbehrliches Ausgangsmaterial. Mit der Ammoniaksynthese hatte er selbst eine wichtige Grundlage zur Lösung dieses kriegsentscheidenden Problems gelegt. Salpeter konnte wegen der Seeblockade nicht mehr importiert werden, jedoch erlaubte die Oxidation von Ammoniak eine für die weitere Kriegsführung ausreichende Produktion.
 
Die wichtigste Tätigkeit Habers in dieser Zeit bestand aber in seinen Arbeiten zur Entwicklung von Gaskampfstoffen und zur Organisation des Gaskriegs. Unter seiner Leitung wurde das KWI zu einem Forschungs- und Entwicklungslaboratorium für die Entwicklung und Erprobung neuer Kampfstoffe und der dazugehörigen Gasschutzmethoden. Haber war immer wieder bei Gasangriffen an der Front, so auch beim ersten Einsatz von Chlorgas im April 1915 bei Ypern.
 
 Gold aus dem Meer
 
Das Kriegsende brachte für Haber in schneller Folge Tiefen und Höhen. Anfang des Jahres 1919 stand er noch auf der alliierten Liste der gesuchten Kriegsverbrecher, aber am 13. November wurde ihm für seine Arbeiten zur Ammoniaksynthese der Nobelpreis für Chemie des Jahres 1918 verliehen. An der Gründung der Notgemeinschaft der deutschen Wissenschaft im November 1920 war er maßgeblich beteiligt. Unter dem Eindruck der alliierten Reparationsforderungen kam Haber auf die Idee, das im Meerwasser enthaltene Gold technisch zu gewinnen und so die Schulden des Deutschen Reichs abzutragen. Er ging von einer Berechnung seines Freundes Svante Arrhenius (Nobelpreis 1903) aus, der einen mittleren Goldgehalt von 6 mg pro Tonne Meerwasser angenommen hatte.
 
In den Jahren 1922 bis 1927 wurden zahlreiche Doktoranden damit beschäftigt, zuverlässige Nachweisverfahren für sehr geringe Goldkonzentrationen auszuarbeiten, den genauen Goldgehalt des Meerwassers zu bestimmen und ein technisch durchführbares Extraktionsverfahren zu entwickeln. Es fanden drei größere Forschungsreisen auf dem Atlantik statt. Am Ende zeigte sich, dass der tatsächliche Goldgehalt lediglich ein Tausendstel des ursprünglich angenommenen Werts beträgt, was für eine wirtschaftliche Gewinnung nicht ausreichend war.
 
Habers sonstige Forschungsarbeiten nach Ende des Ersten Weltkriegs betrafen vor allem den Haber-Born-Kreisprozess, der die Gitterenergie von Kristallen in Zusammenhang mit thermochemischen Reaktionsdaten setzte, Flammenreaktionen, Autooxidation und katalytische Vorgänge. Durch bedeutende Mitarbeiter wie James Franck (Nobelpreis für Physik 1925), Hermann Mark und Karl Bonhoeffer erlangte sein Institut Weltruhm. Nach der Machtübernahme der Nationalsozialisten fand dies alles ein jähes Ende. Jüdische Staatsbeamte wurden aus dem Dienst entlassen, was auch Habers wichtigste Mitarbeiter betraf. Er selbst wäre als Frontkämpfer des Ersten Weltkriegs zwar von den Bestimmungen ausgenommen gewesen, entschloss sich aber, von seinem Amt zurückzutreten.
 
R. Hahn


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