Die Größen der Technik

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Antoine Laurent de Lavoisier

Antoine Laurent de Lavoisier kommt am 26. August 1743 als erster Sohn des wohlhabenden und gebildeten Pariser Advokaten Jean Antoine Lavoisier und seiner Frau Emilie Punctis auf die Welt. Das Paar hat noch eine Tochter, dann stirbt 1748 die Mutter, und die Restfamilie zieht in die Rue de Four-Saint-Eustache.

Seine Erziehung genießt er am renommierten Collège Mazarin (Collège des Quatre Nations), das als Ritterakademie für junge Adelige eingerichtet wurde, um sie zu einer königstreuen Gefolgschaft zu erziehen. Die stark mathematische Ausrichtung der dortigen Ausbildung hat den jungen Lavoisier nach eigenen Worten zur Präzision gebracht. Er fällt als herausragender Schüler auf und bekommt mehrere Preise, unter anderem für eine Übersetzung aus dem Altgriechischen und seine rhetorische Begabung.

1760 lernt Antoine Lavoisier Mathematik und Physik bei Abbé La Caille, später Experimentalphysik bei Abbé Nollet, und betreibt mathematische und astronomische Studien in La Cailles Observatorium und biologische im Jardin du Roi. Lavoisier verlässt das Collège im Juni 1761 und beginnt auf väterlichen Wunsch an der Sorbonne ein Jus-Studium. Dort belegt er auch chemische Kurse bei Guillaume Francois Rouelle und La Planche. Nach seiner Promotion lässt er sich zwar in die Anwaltsliste des Parlaments eintragen, übt diesen Beruf jedoch nie aus.

 

Chemie ist ein sehr teures Steckenpferd, besonders zu einer Zeit, als exakte Messgeräte noch nicht wirklich erfunden sind. So ist es nicht verwunderlich, dass die Chemiker dieser Zeit allesamt aus wohlbestalltem Umfeld kommen: Lavoisiers Kollegen Priestley und Cavendish können sich beide ein eigenes Labor leisten, Cavendish gehört sogar zum alten englischen Adel und ist sehr reich. Versuche wie die Verbrennung von Diamanten durch mehrlinsige Brennapparate aus Brenngläsern mit metergroßem Durchmesser zur Kohlenstoffbestimmung lassen die Kostspieligkeit naturwissenschaftlicher Hobbies erahnen, denn erstens sind die Zutaten sehr teuer bei dieser zerstörenden Prüfung, zweitens die eigens angefertigten Apparaturen.

Antoine Lavoisier muss sich um Geld nie sorgen. Aus wohlhabender Familie stammend, macht er eine reiche Erbschaft, die es ihm ermöglicht, ein eigenes chemisches Labor einzurichten. Im Laufe seines Lebens bekleidet er mehrere administrative Ämter, die ihm ein sorgenfreies Leben sichern.

1768 kauft sich der wohlhabende junge Mann, vermutlich unter dem Einsatz beträchtlicher Schmiergelder, als Steuerpächter in die Ferme Générale ein, die für die königlichen Steuereinnahmen verantwortlich ist. Der Staat braucht nämlich Geld für seine verschwenderische Hofhaltung und verpachtet daher das Steuereinnahmerecht an 40 Personen, die ihm bereits im Voraus die berechnete Steuerlast eines Bezirkes vorstrecken. Vor Ort pressen diese dann ein bisschen mehr aus den einzelnen Steuerpflichtigen heraus, sonst wäre es ja nicht rentabel für sie, die Prachtentfaltung des Staates vorzufinanzieren. So gehören die Steuerpächter zu den verachtetsten, aber auch reichsten Berufsgruppen Frankreichs, denn jahrhundertelang war die Steuerpacht ein Mittel, in sehr kurzer Zeit sehr reich zu werden.

Drei Jahre später heiratet er die junge Tochter eines Steuerpächterkollegen, die der Heirat mit einem sehr viel älteren Mann entgehen will. Marie Anne Pierette Paulze ist bei der Eheschließung noch keine 14 Jahre alt und bringt eine sehr hohe Mitgift mit.

1775 wird er Beauftragter der königlichen Schießpulver- und Salpeterverwaltung im Pariser Arsenal. Dort steht ihm ein großes und gut ausgestattetes Labor zur Verfügung, in dem Chemiker aus ganz Europa ein und aus gehen, um Zeuge der sich dort ereignenden "Neuen Chemie" zu werden. Er verbessert die Qualität des Schießpulvers entscheidend, indem er die Reinheit der einzelnen Komponenten Kaliumnitrat, Schwefel und Holzkohle sicherstellt und die Methoden der Pulverkörnung verbessert.

Lavoisier ist zusammen mit Borda, Lagrange, Laplace, Monge und Condorcet Mitglied in der Kommission für Maße und Gewichte, die 1790 von Talleyrand eingesetzt wird und eine Vereinheitlichung aller Maße und Gewichte auf metrischer Basis zum Ergebnis hat. Schon zur Revolutionszeit in Frankreich und den von ihm kontrollierten Gebieten eingeführt, gilt in deutschsprachigen Gebieten das metrische Maß seit der Unterzeichnung der Meterkonvention im Mai 1875.

 

Schon in seiner Schulzeit ist Lavoisier durch einen Lehrer mit Meteorologie in Berührung gekommen; in den Fächern Biologie, Anatomie und Elektrizität findet er Vorbilder, und ein Freund seines Vaters, Mitglied der Académie des Sciènces, führt ihn in die Mineralogie und Geologie ein. So tritt der junge Antoine der Welt umfassend gebildet, mit einem wachen und offenen Geist und großem Organisationstalent, aber auch Sinn für den eigenen Vorteil entgegen. Von der Juristerei gewöhnt er sich die klare Formulierung an und legt auch sehr großen Wert darauf, seine intellektuelle Urheberschaft immer sofort in einem versiegelten Umschlag in der Académie des Sciences zu hinterlegen. Auch weiß er um die Wirkung des geschriebenen Wortes und ist Mitbegründer der Annales de Chimie, die auch heute noch existieren.

1767 begleitet Lavoisier Jean-Étienne Guettard für vier Monate in die Vogesen, wo sie an einem mineralogisch-geologischen Atlas von Frankreich für den Duc d´Orléans arbeiten. Zwar erscheint dieser aus Geldmangel nicht, aber Lavoisier legt bei der Académie eine Arbeit zur Beschaffenheit der Mineralwässer vor. Er ist überzeugt, dass die Trinkwasserqualität von großer Bedeutung für die Gesundheit der Bevölkerung ist.

Bereits mit 25 Jahren wird Lavoisier in die Académie des Sciences aufgenommen, vorwiegend aufgrund der Fürsprachen einflussreicher Freunde seines Vaters, denn hat er zwar auf hohem Niveau gearbeitet, bis dahin aber nichts Revolutionäres veröffentlicht.

Antoine Lavoisier hat die Mittel, sich ein eigenes Labor einrichten zu können, in dem er so oft er kann vor und nach den administrativen Aufgaben seines Standes und Berufes forscht - gewöhnlich zwischen 6 und 9 Uhr in der Früh und 19 und 22 Uhr am Abend. Ein Tag in der Woche ist völlig der Wissenschaft gewidmet. Die großzügige Mitgift seiner Frau Marie erlaubt es ihnen, ein richtig großes Labor einzurichten, mit sehr exakten Messgeräten, die in der Lage sind, Gase auf 50 Milligramm genau zu wiegen. Nur so ist es Lavoisier möglich, seine Entdeckung der Massenerhaltung zu machen. Marie wird seine Assistentin, ist bei den Versuchen dabei und führt dabei das Laborbuch mit sehr exakten Aufzeichnungen und Rissen.

Auch übersetzt sie ihm alle drei Bände von Joseph Priestleys "Experiments and Observations on Different Kinds of Air" über "dephlogesticated air", also "entphlogistonisierte Luft". Priestley isoliert bei seinen Experimenten erstmals Sauerstoff aus Quecksilberoxid, erkennt aber nicht die Bedeutung seines Versuches und bleibt bis an sein Lebensende Anhänger der Phlogistontheorie, die besagt, dass bei einer Verbrennung dem verbrannten Stoff die hypothetische Substanz Phlogiston entweich.

 

Nach der Phlogistontheorie von Georg Ernst Stahl entweicht jedem brennbaren Stoff bei der Verbrennung ein Brennstoff, der sich mit der Luft vermischt und sie dadurch zu weiterer Verbrennung ungeeignet macht ("phlogistisierte Luft"). 1772 kommt Lavoisier nach der Verbrennung von Schwefel und Phosphor zu dem Schluss, dass nicht etwas entweicht, sondern im Gegenteil etwas hinzukommt, weil die Körper schwerer werden statt leichter.

Lavoisier greift 1775 im Aufsatz Allgemeine Betrachtungen über die Vebrennung die Lehre Stahls dezidiert und namentlich an, bietet aber statt dessen keine streng bewiesene Theorie, sondern eine Hypothese an, die ihm jedoch mit den Naturgesetzen übereinstimmender erscheint.

1774 erhitzt Joseph Priestley rotes Quecksilberoxid und erhält ein Gas, das er "dephlogistierte Luft" nennt. Carl Wilhelm Scheele in Schweden nennt das bei einem ähnlichen Versuch entweichende Gas "Feuer-Luft". Priestley zeigt Lavoisier sein Experiment, als er ihn im Oktober desselben Jahres in seinem Labor in Paris besucht. Der variiert es und zerlegt Quecksilberoxid in einer geschlossenen Retorte durch Erhitzen in Quecksilber und Sauerstoff und lässt die erhaltenen Elemente im  Anschluss wieder zu Quecksilberoxid reagieren. So kann zwar die Entdeckung des Sauerstoffes unter verschiedenen Bezeichnungen allen drei Chemikern zugeschrieben werden, aber Lavoisier erkennt den Elementcharakter als erster.

1783 gelingt Henry Cavendish die Entdeckung, dass Wasser kein Element ist, sondern eine Verbindung von "dephlogistierter Luft" und brennbarer Luft, also Phlogiston. Lavoisier findet das interessant, stellt die Versuche nach und erweitert sie. Die Erkenntnisse dieser ganzen Versuche legt er in den Betrachtungen über das Phlogiston nieder, bittet die Akademie um offiziellen Verzicht auf das Phlogiston und veranstaltet 1789 einen Theaterschauprozess um das Phlogiston, dargestellt von einem alten Mann, der von dem Oxygene, dem Sauerstoff, einem jungen Mann, angeklagt wird. Der Richter wird von Lavoisier selbst gespielt, der Henker von seiner Frau Marie, die am Ende die Schriften Stahls über das Phlogiston den Flammen übergibt.

Lavoisier wird häufig vorgeworfen, zwar einerseits alle eigenen Experimente und deren Ausgänge festgehalten und in versiegelten Umschlägen bei der Académie des Sciènces zu hinterlegen, damit nicht andere vielleicht den Ruhm abstauben, aber gleichzeitig gerne Experimente anderer zu übernehmen und zu erweitert, ohne auf den Urheber hinzuweisen. Tatsächlich stellt er häufig Experimente anderer nach, ist aber im Gegensatz zu den Urhebern des Experiments in der Lage, zu erkennen, was dort passiert und was das zu bedeuten hat, wie nicht nur die Weiterentwicklung von Priestleys Sauerstoffisolierung, sondern auch die des Wasserstoffs durch Cavendish und Monge zeigen.

Als die Oxidationstheorie Ende des 18. Jahrhunderts gegen die Phlogistontheorie steht, wird sie immer wieder als die "Theorie der französischen Chemiker" bezeichnet, wogegen sich Lavoisier heftig wehrt und sie als seine eigene postuliert, als sein Eigentum.

 

Zu Lavoisiers Zeit glaubt man noch an die Transmutation, an die Möglichkeit, ein Element in ein anderes zu verwandeln, wobei das Wort "Element" nicht exakt gebraucht wird. Entweder man meint tatsächlich nur die vier aristotelischen Elemente Feuer, Wasser, Erde, Luft, die man durch Aggregatszustandsveränderung von dem einen ins andere überführen kann, oder man rechnet die Metalle bereits dazu. Die vielen alchemistischen Versuche, aus einem mindereren Metall ein höherwertigeres herzustellen, gewöhnlich Gold aus Silber oder Kupfer, basieren auf diesem Glauben, und haben zu Beginn des 18. Jahrhunderts in Meißen unter August dem Starken zur Nacherfindung des Porzellans durch Johann Friedrich Böttger geführt.

Lavoisier experimentiert weiter mit Wasser und geht der Frage nach, ob man Wasser zu Erde verwandeln kann. Er siedet durch hundert Tage hindurch in einem "Pelikan" genannten Glasgefäß destilliertes Wasser unter Rückfluss und stellt fest, dass sich ein Rückstand niederschlägt. Die Versuchsanordnung ist während des Experiments nicht schwerer geworden, und das Wasser hat kein Gewicht verloren. Weil er jedoch auch den Glaskolben vor dem Experiment genauestens gewogen hat, ist es für ihn ein Leichtes, durch nochmaliges Wiegen festzustellen, dass der Rückstand genau das Gewicht hat, das das Gefäß durch die Hitzeprozedur verloren hat und also aus dem Glas kommen muss, nicht aus dem Wasser. Wasser kann also nicht in Erde verwandelt werden. 

Schon als er noch kein eigenes Forschungsgebiet hat, hat er bereits seine Methode, die auf der Idee der gewichtsmäßigen Massenerhaltung bei chemischen Reaktionen beruht, ein allgemeines mathematisches Gesetz, das auf alle Naturwissenschaften angewandt werden kann. Obwohl die Erkenntnis der Massenerhaltung Lavoisier zugesprochen wird, geht diese Idee bereits auf Anaxagoras um 450 vor Christi zurück.

Charakteristisch für die "Neue Chemie" Lavoisiers ist, die systematische Bestimmung des Gewichts von Stoffen, die an einer chemischen Reaktion beteiligt sind, auch der Gase, begründet durch seinen Glauben, dass die Masse aller beteiligten Komponenten in jedem Falle gleich bleibt, egal in welchem Aggregatszustand. Er führt auch die erste historisch bezeugte Substitutionswägung durch.

Lavoisier beschäftigt sich in seinen etwa 200 Aufsätzen allerdings nicht nur mit Chemie, sondern auch mit dem Gesundheitswesen, Mineralogie, dem Schulwesen, der Krümmung von Schneckenhäusern, Lebensmittelhygiene, Tiermagnetismus, dem Transport von Wasser auf langen Schiffsfahrten oder Hygiene in Krankenhäusern und Gefängnissen.

Dies bringt ihn auch zu Forschungen über die Atemluft, die ihn jahrelang beschäftigt. Der Körper atmet Sauerstoff ein und das Verbrennungsprodukt Kohlendioxid aus. Lavoisier beschreibt als erster die Atmung als chemische Reaktion mit dem Teil der Luft, den er "Oxygenium" nennt, also Sauerstoff, im Sinne des griechischen Wortes für Säure-Geber oder Sauer-Macher. Auch ist er der erste, der durch Komposition und Dekomposition den letztendlichen Beweis liefert, dass Wasser kein Element ist, sondern aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht.

Zu dieser Zeit war die Bezeichnung vieler Substanzen noch im Stile der Alchemie, also der Schwarzkunst. Lavoisier bezeichnet 33 Substanzen als "Elemente" im Sinne von chemisch nicht weiter zerlegbar und findet besonders für die Gase neue Bezeichnungen, die heute noch gebräuchlich sind. Bemerkenswert für den Phlogistontheorieumwerfer dabei ist, dass er "Caloric" zu diesen Elementen zählt, die gewichtslose Substanz der Wärme, die bei Verbrennung entweicht. 

Er führt das System der chemischen Nomenklatur ein und publiziert es 1787 unter dem Titel Méthode de nomenclature chimique. Noch gibt es ja das Periodensystem der Elemente nicht, und Lavoisier teilt seine 33 Elemente in seinem Hauptwerk Traité élémentaire de chimie (1789) auf Basis ihrer chemischen Eigenschaften in 4 Gruppen: Gase, Nichtmetalle, Metalle und Erden. Die heute noch gebräuchliche Nomenklatur wie zB Kupferoxid, Bleicarbonat, Eisensulfat, Silbernitrat geht auf ihn zurück.

Lavoisiers Hauptwerk Traité élémentaire de chimie erscheint 1789 und hat große Auswirkungen auf die künftige Benennung chemischer Stoffe. Dabei definiert er neben dem Sauerstoff als "einfache Substanzen" auch "lumière" (Lichtstoff), Wasserstoff, azotischen Stoff (Stickstoff) und einen "calorique" genannten Wärmestoff, der für ihn in jedem Körper vorhanden ist und kein Gewicht hat. Die Vorstellungen Lavoisiers werden im Laufe des 19. Jahrhunderts noch dahingehend geändert, dass Wärme, Licht, Elektrizität und Magnetismus nicht mehr als chemische Elemente angesehen werden. Im 20. Jahrhundert kommt dann die Erkenntnis hinzu, dass der saure Charakter von Verbindungen durch elektronegative Elemente hervorgerufen wird (im Periodensystem rechts oben), von denen Sauerstoff nur das am häufigsten vorkommende ist, zu denen aber auch Chlor, Fluor, Schwefel und Stickstoff zählen.

Die Bedeutung Lavoisiers für die moderne Chemie und sein 1789 erschienener Traité élémentaire de chimie wird mit der Newtons und seinen Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, kurz Principia, für die Mechanik verglichen.

 

Als Mitglied der verhassten Steuerpächtergesellschaft wird Lavoisier gemeinsam mit ihnen allen Ende 1793 verhaftet und direkt aus seinem Labor abgeführt. Sein letztes Experiment gilt der Luftatmung. Falsch – sein vorletztes.

Sein letztes macht er der Überlieferung nach unter der Guillotine: Wie lange nach Durchtrennung der Nervenstränge der Kopf noch lebt, festgemacht an der Anzahl der Augenbewegungen. Lavoisiers Kopf blinzelt angeblich noch elf Mal. - Nachdem gewöhnlich bei Enthauptungen der Kopf in einem Korb aufgefangen wurde, ist diese Geschichte nicht sehr glaubwürdig, zeigt aber schön den Charakter dieses Wissenschaftlers: Forschungsdrang bis über den Tod hinaus. Er stirbt am 8. Mai 1794, einem Donnerstag. Hinrichtungsort ist die heutige Place de la Concorde, in Sichtweite seines späteren Denkmals. Nach dem neuen Revolutionskalender, der im November 1793 in Kraft trat, war das der 19. Floreal im Jahre II der Republik, fünf Wochen nach Danton. 

Seine einflussreichen Freunde bringen eine Petition beim Wohlfahrtsausschuss vor, dass man im Falle des Steuerpächters Lavoisier wissenschaftsbedingt eine Ausnahme machen solle, wurden aber beschieden, dass die Revolution keine Wissenschaftler braucht.

Lavoisier wird kurz nach der Revolution rehabilitiert und im August 1796 mit einer Gedenkfeier geehrt. Die Rede hält sein Chemikerkollege Antoine Fourcroy, der damals Präsident des berüchtigten Wohlfahrtsausschusses gewesen ist, und beschwört den ewigen Vorwurf an jene herauf, die Lavoisier dem Blutgerüste zugeführt haben. Da soll Napoleon, der 1. Konsul der Republik, aus der ersten Reihe aufgestanden und anklagend das Todesurteil emporgehoben haben, das von Fourcroy selbst unterzeichnet war. Diese Geschichte kann schon insofern nicht wahr sein, als Bonaparte zu dem Zeitpunkt der Oberbefehlshaber der Italienarmee ist und erst dreieinhalb Jahre später zum ersten Konsul gewählt wird. Es ist aber bekannt, dass Napoleon ein großer Anhänger der Naturwissenschaften war und gerne Naturwissenschaftler um sich geschart hat.

Verbrieft ist hingegen der Ausspruch des Mathematikers Joseph-Louis Lagrange, der die Hinrichtung dieses herausragenden Wissenschaftlers mit den Worten bedauert: "Es hat sie nur einen Moment gekostet, seinen Kopf abzuhacken, aber vielleicht reichen hundert Jahre nicht, wieder einen vergleichbaren heranzubilden."