Zukunft braucht Herkunft ist eine Botschaft, die häufig zu lesen ist und zweifellos Allgemeingültigkeit hat. Der zitierte Spruch hängt in meinem Institutszimmer und ist Teil einer Urkunde, die mir als einem der Mitbegründer der „Freunde und Förderer der Friedrich-Schiller-Universität Jena“ vor mehr als zwei Jahrzehnten überreicht wurde. Die Bedeutung dieser Aussage war mir als Hochschullehrer immer bewusst, und ich habe mich in meinen Vorlesungen stets bemüht, auf die Wurzeln unseres Fachgebiets hinzuweisen. Es war nicht zuletzt auch diese Botschaft, die mich nach der Emeritierung motivierte, das Buch Landmarks in Organo-Transition Metal Chemistry zu schreiben, das kein Lehrbuch ist, aber als Ergänzung zu den Vorlesungen daran erinnern sollte, wie die Forschung auf einem wichtigen Teilgebiet der Chemie begann und wie facettenreich sie schließlich geworden ist. Manche der heute verwendeten Lehrbücher vermitteln teilweise den Eindruck, dass die metallorganische Chemie ein Zweig der organischen Chemie sei, nicht zuletzt deshalb, weil mit Hilfe metallorganischer Verbindungen wichtige organische Produkte leichter und effizienter hergestellt werden können. So wichtig dieser Aspekt ist, so läßt er doch außer Acht, dass der seit Beginn der 1950er Jahre erkennbare Aufschwung auf dem Gebiet der metallorganischen Chemie – nicht nur in Deutschland, aber gerade auch hier – Hochschullehrern der anorganischen Chemie zu verdanken ist. Und weil ich mich zu dieser Zunft zähle und den Eindruck habe, dass mit der zunehmenden Verschulung der Lehre an unseren Universitäten die Wurzeln und die Entwicklung zahlreicher Teilgebiete der anorganischen Chemie nur noch selten angesprochen werden, will ich versuchen, diese Lücke zu schließen.

Dieses Buch ist ein Versuch, die Geschichte der anorganischen Chemie in Deutschland in den vergangenen zwei Jahrhunderten zu erfassen. Es bietet auch, wenn angebracht, Einblicke in Beziehungen und Wechselwirkungen zwischen deutschen und ausländischen Wissenschaftlern, versucht jedoch nicht, die Entwicklung der Disziplin in anderen Ländern nachzuzeichnen. Es ist mir wichtig zu betonen, dass das Ganze eine persönliche Sicht ist, mit allen Einschränkungen und Missdeutungen, die damit verbunden sind. Die alleinige Triebfeder für das Schreiben war, einen Überblick zu gewinnen, wie sich ein wichtiger Zweig der Wissenschaft – genauer: der Naturwissenschaft – in Deutschland entwickelt hat und welche Rolle die dabei beteiligten Forscher spielten. In der Geschichtswissenschaft taucht immer wieder die Frage auf, ob die handelnden Personen oder die zu ihrer Zeit geltenden Bedingungen prägend für die Entwicklung eines Staates oder einer Völkergemeinschaft gewesen sind, und auch unter diesem Blickwinkel erschien es mir interessant zu erfahren, ob sich Ähnlichkeiten oder Parallelen auf dem eigenen Fachgebiet finden.

Die Motivation, hierauf eine Antwort zu geben, entwickelte sich im Verlauf von fünf Jahrzehnten, d. h. vom Beginn der Diplomarbeit bis zu der Zeit nach der Emeritierung. Franz Hein, mein Lehrer in Jena, machte mich bereits bei der Besprechung des Themas meiner Diplomarbeit darauf aufmerksam, dass die 60 Jahre vorher von Alfred Werner begründete Koordinationschemie inzwischen auch in die organische Chemie und die Biochemie ausstrahlt und umgekehrt Prinzipien der organischen Synthese und der Trennung von Naturstoffen Eingang in seine eigenen Untersuchungen über Organometallverbindungen gefunden haben. Ernst Otto Fischer, mein Lehrer in München, zeigte mir dann am Beispiel seiner Arbeiten, wie die anorganische Chemie die Chemie der Kohlenwasserstoffe – bis dato eine Domäne der Organiker – bereichert und wie sie auch der Katalyse – einem wichtigen Pfeiler der physikalischen Chemie – neue Impulse gegeben hat.

Die zeitliche Gliederung der Kapitel 2 bis 10 und die Wahl der Forschungsschwerpunkte und herausragenden Ergebnisse mag manchem Leser willkürlich erscheinen. Dem gebe ich zu bedenken, dass der Blick auf die Entwicklung einer Forschungsrichtung immer subjektiv ist. Ein Historiker hätte möglicherweise eine andere zeitliche Gliederung gewählt. Es würde mir nicht schwerfallen, dies zu akzeptieren. Ich weise jedoch darauf hin, dass ich vom Beginn meiner Dissertation 1958 bis zur Promotion meines letzten Doktoranden 2003 45 Jahre aktiv auf dem Gebiet der anorganischen Chemie tätig war und mich stets bemüht habe, den Blick über den Tellerrand des eigenen Interessengebietes, der metallorganischen Chemie, nicht zu verlieren. In dem herrlichen Film „Some like it hot“ von Billy Wilder sagt einer der Schauspieler am Schluss „nobody is perfect“, und ich weiß, dass dies auch für mich gilt.

Die heute an den Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen tätigen Anorganiker bitte ich um Verständnis, wenn ich ihre wissenschaftlichen Arbeiten vielleicht etwas knapper erläutere als die ihrer Vorgänger, aber in vielen Fällen sind die bearbeiteten Projekte noch in der Entwicklung und die beabsichtigten Ziele noch nicht erreicht. So überlasse ich es gern einem von ihnen, in einigen Jahren oder Jahrzehnten die Entwicklung unseres Faches im 21. Jahrhundert präziser nachzuzeichnen.

Mit diesem Buch ist – wenn auch in beschränktem Maße – eine Hoffnung verbunden. Aus langjähriger Erfahrung weiß ich, dass mit der Aktualisierung des Vorlesungsstoffes und der Erweiterung des Vorlesungsangebots („Bioanorganische Chemie“, „Organometallchemie und Katalyse“, „Supramolekulare Chemie“, „Chemie neuer Materialien“ etc.) der Blick auf die Wurzeln und die Entwicklung der anorganischen Chemie oft zu kurz kommt. Ich habe in den eigenen Vorlesungen immer versucht, diesen Blick zu behalten und den Studierenden klar zu machen, woher unsere heutigen Kenntnisse stammen. Bei Semesterabschlussfeiern und bei Diskussionen mit Diplomanden und Doktoranden wurde mir allerdings bewusst, dass dieses Bemühen nicht von allen Kollegen geteilt wird. Ich verstehe, dass gerade bei den Jüngeren die Versuchung groß ist, in den Vorlesungen zu zeigen, wie aktuell das von ihnen bearbeitete Teilgebiet ist und wie sie sich an vorderster Front an seiner Entwicklung beteiligen. Trotz dieser Einsicht stimme ich jedoch der Aussage Wilhelm Ostwalds zu, die er in seinem Lehrbuch Elektrochemie so formulierte: „Eine stets wiederkehrende Erfahrung als Forscher wie als Lehrer hat mich überzeugt, daß es kein wirksameres Mittel zur Belebung und Vertiefung des Studiums gibt als das Eindringen in das geschichtliche Werden der Probleme“ ¹⁾.

Ein Wissenschaftsgebiet hat immer unterschiedliche Wurzeln, und dies gilt auch für die anorganische Chemie. Zu den Wurzeln gehören zweifellos der Bergbau und die Metallurgie. Die Erzverhüttung, d. h. die Gewinnung von Metallen aus Erzen, war zwar schon weit vor Beginn unserer Zeitrechnung bekannt, aber eine genauere Erforschung der dabei ablaufenden Vorgänge begann erst im 17. Jahrhundert. Einer der Pioniere in Deutschland war Georg Ernst Stahl (1659–1734). Er wurde in Ansbach geboren, 1679 an der Universität Jena für das Studium der Medizin immatrikuliert und hatte auf diese Weise die Möglichkeit, auch Vorlesungen mit chemischem Inhalt zu hören (Abb. 2.1). Zu jener Zeit war an den deutschen Universitäten Chemie noch kein eigenes Lehrfach, sondern wurde als Hilfswissenschaft der Medizin von Professoren der Medizin gelehrt [1]. In Jena war einer dieser Professoren Werner Rolfinck, der außerhalb des von ihm gegründeten „theatrum anatomicum“ Vorlesungen über Chemie hielt, welche er auch durch Experimente erläuterte. Stahl promovierte 1683 in Jena und übte den Arztberuf – zuerst von 1687–1694 als Hofmedicus des Herzogs von Sachsen-Weimar, danach bis 1715 als Arzt und Hochschullehrer in Halle und schließlich als Leibarzt des preußischen Königs Friedrich Wilhelm I. – bis zu seinem Tod 1734 aus [2].

Stahl hielt in Halle nicht nur die ihm aufgetragenen medizinischen, sondern auch chemische Vorlesungen. Für das Wintersemester 1696/1697 kündigte er z. B. an, dass er „über die wirklichen Grundlagen sowie die höhere, theoretische Chemie und, falls Interesse besteht, über die metallische Probierkunst“ lesen werde [3]. Daran anknüpfend begann er im Wintersemester 1701/1702 über „die Grundlagen der metallurgischen Chemie“ zu lehren. Er wollte damit seinen Schülern zeigen, welchen ökonomischen Nutzen eine wissenschaftlich betriebene Chemie vor allem für die chemischen Gewerbe bringen könnte. In diesem Zusammenhang lehnte er auch die zu seiner Zeit noch immer versuchte Transmutation unedler in edle Metalle als unwissenschaftliche und sinnlose Betätigung ab.

Im Jahr 1700, in dem Stahl auch in die Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina (jetzt Nationale Akademie der Wissenschaften) gewählt wurde, promovierte sein Schüler Johann Christian Fritsch mit einer Arbeit, deren ins Deutsche übersetzte Titel Anweisung zur Metallurgie lautete. Sie baute vollumfänglich auf Stahls Phlogistontheorie auf. Diese war eigentlich ein Nebenprodukt seines Versuchs, ein naturphilosophisches System zu etablieren, das eine vitalistische Weltsicht beschrieb. Stahl glaubte an eine den lebenden Organismen innewohnende Lebenskraft (vis vitalis) und unterschied streng zwischen unbelebter und belebter Materie [2]. Er betrachtete die Brennbarkeit als eine generelle Eigenschaft der Materie und nicht als eine Wirkung der Lebenskraft, denn schließlich waren auch anorganische Stoffe brennbar. Er knüpfte dabei an die von Johann Joachim Becher (1635–1682) entwickelte Prinzipienlehre an, in der für den allgemeinen „Brennstoff“ (d. h., den Stoff, der für alle Verbrennungsvorgänge gebraucht wird) bereits der Name Phlogiston vorgeschlagen wurde. Während Becher jedoch seine Vorstellungen lediglich theoretisch begründet hatte, machte sich Stahl daran, experimentelle Belege für die Wirkung des Phlogistons zu finden. Da er sich bereits als Jugendlicher für den Vorgang der Metallgewinnung aus Erzen interessiert und nach der Bedeutung der zugesetzten Holzkohle gefragt hatte, führte er Experimente, z. B. mit Bleikalk (PbO) als Ausgangsstoff, durch und kam auf Grund seiner Beobachtungen zu dem Schluss, dass die Kohle „einen materiellen Beitrag“ bei der Metallbildung leistet, d. h. dass „durch … die Kohlen … wirklich etwas Körperliches zu dem Metall beigetragen bzw. beigefügt werde“ [4]. Stahl nahm also an, dass ein bestimmter Bestandteil der Kohle zu den Metallkalken hinzutrete, wodurch diese in Metall zurückverwandelt werden. Dieser Bestandteil (Stoff) war für ihn das Phlogiston (laut griechischer Wortbildung „brennendes Wesen“). Mit dieser Vorstellung implizierte er, dass die verschiedenen Metalle zusammengesetzte Körper (Mixta), d. h. sehr feste Verbindungen aus den Metallkalken und Phlogiston, seien. Beim umgekehrten Prozess, also beim „Verkalken“ der Metalle, würde das Phlogiston wieder aus ihnen entweichen. Stahl gelangte so nicht nur zu einer Deutung der chemischen Prozesse von Oxidation und Reduktion, sondern er nahm, wie in einer Festschrift zum 350-jährigen Jubiläum der Leopoldina betont wurde [5], mit der Umkehrung dieser Prozesse das „Prinzip der mikroskopischen Reversibilität“ vorweg.

Auch wenn Stahls Vorstellungen falsch waren, so stellten sie doch ein völlig neuartiges Grundkonzept dar. Diese erlaubte nicht nur bekannte Vorgänge bei der Hüttenkunde und anderen Verbrennungsprozessen zu erklären, sondern es vermochte auch nachprüfbare Voraussagen zu machen. Es wurde so zum Motor für die Entwicklung der Chemie im gesamten 18. Jahrhundert. Stahls Schriften wurden nicht nur ins Englische, Französische, Italienische und Schwedische übersetzt, sondern seine Lehre wurde europaweit akzeptiert. Sogar Antoine-Laurent Lavoisier war bis zu Beginn seiner systematischen Studien über die Vorgänge der Oxidation und Reduktion ein bekennender „Phlogistiker“, und so herausragende Naturforscher wie Joseph Priestley und Humphrey Davy haben sich selbst nach den ersten Veröffentlichungen von Lavoisier noch zur Phlogistonlehre bekannt [6]. Sie war nicht nur ein Paradigma im Sinne Thomas Kuhns [7], sondern wurde auch ein Stützpfeiler für die Brücke, die den Übergang von der Alchemie zur wissenschaftlichen Chemie schuf.

Ein zweiter Vordenker der wissenschaftlichen Chemie mit anorganischer Blickrichtung war Johann Rudolph Glauber (etwa 1604–1670). In Karlstadt am Main geboren, in der Obhut des ortsansässigen Apothekers aufgewachsen und auf der Wanderschaft in Wien vom Fleckfieber befallen, fand er dort in der Nähe eine Heilquelle und wurde durch das Trinken ihres Wassers gesund. Er dachte über dieses „Wunder“ nach, kochte das heilende Wasser bis zur Trockene ein und stellte fest, dass der Rückstand vorwiegend aus Natriumsulfat bestand. Er stellte dieses Salz in größerer Menge aus Natriumchlorid und Schwefelsäure her, übergab es den kaiserlichen Bediensteten in Wien und wurde so ein geschätzter Ratgeber am Hof. Zugleich machte ihn das Heilsalz, das bis heute seinen Namen trägt, zum ersten Chemiker der Neuzeit, der vom Verkauf seiner Produkte leben konnte [8].

Die Ausbildung in der Karlstädter Apotheke hatte für Glauber auch noch einen weiteren Nutzen. Durch die Wirren des Dreißigjährigen Krieges aus der Heimat vertrieben, fasste er in Amsterdam Fuß und gründete ein Laboratorium. Dort stellte er nicht nur verschiedene Chemikalien für Handel und Handwerk her, wie z. B. Salmiakgeist, Ammoniumsulfat, Kupfervitriol und konzentrierte Salzsäure (oleum salis), sondern entwickelte auch neuartige Destillierapparate sowie Glasgeräte, Retorten und Tiegel. Nach Zwischenaufenthalten in Wertheim und Kitzingen kehrte er 1655 nach Holland zurück und baute in Amsterdam einen großzügigen Laboratoriumskomplex mit mehreren Abteilungen auf. Dieses „Laboratorium Glauberianum“ wurde zur ersten Chemiefabrik der Welt [8]. Er konnte es sich jetzt leisten, über Grundsätze chemischer Reaktionen nachzudenken und formulierte seine Erkenntnisse zur Wirkung der chemischen Affinität [9]. Von einer geheimnisvollen Krankheit (vielleicht einer Quecksilbervergiftung) gelähmt, blieb er literarisch aktiv und publizierte das siebenbändige Werk „Opera Omnia“, in dem er sein Arbeitsleben, seine Erfindungen und Verfahren beschrieb. Er starb hochgeehrt 1670 in seiner Wahlheimat Amsterdam.

Auch der Lebensweg von Martin Heinrich Klaproth (1743–1817) zeigt, dass die Pharmazie ein Wegbereiter zur wissenschaftlichen Chemie anorganischer Prägung war (Abb. 2.2). Der Sohn eines Schneidermeisters, in Wernigerode geboren, hatte vor allem durch die Auswirkungen des Siebenjährigen Krieges eine harte Kindheit. Im Alter von 16 Jahren verließ er die Schule und begann eine Apothekerlehre in Quedlinburg. Nach Ende der Lehrzeit wechselte er als Geselle zur Hofapotheke in Hannover, wo er in der Bibliothek seines Prinzipals erstmals mit Büchern chemischen Inhalts in Berührung kam. Da aber in Hannover keine Möglichkeit bestand, genauere Kenntnisse zur Chemie zu erwerben, ging er 1768 zuerst nach Berlin, 1770 nach Danzig und kehrte ein Jahr später nach Berlin zurück. Auch dort gab es zu dieser Zeit zwar noch keine Universität, aber an der Akademie der Wissenschaften gab es das Unterrichtsfach „Naturwissenschaften“ und dort wurden abends Vorlesungen über Chemie angeboten. Mit dem Vermögen seiner Frau konnte Klaproth 1780 die Berliner Apotheke „Zum Bären“ erwerben, in der er sich ein kleines Labor einrichtete [10]. Seinem wissenschaftlichen Interesse ließ er jetzt freien Lauf. Zum großen Vorbild wurde für ihn Lavoisier, dessen Gebot ihn überzeugte, dass bei allen chemischen Reaktionen die Massenbilanz ausgeglichen sein muss. Daher rückte er auch schon bald von der Phlogistontheorie ab, was ihm von nationalistisch eingestellten Zeitgenossen verübelt wurde. Um den Streit zu beenden, schlug er der Akademie der Wissenschaften vor, die Versuche Lavoisiers zu wiederholen und von unabhängigen Gutachtern nachprüfen zu lassen. Als die Ergebnisse Lavoisiers bestätigt wurden, ebbte der Streit ab. In der Folge wurde Klaproth nach Meinung Berzelius’ zum „ersten analytischen Chemiker Europas“ [10], und es häuften sich bei ihm die Aufträge, Mineralproben genauer zu untersuchen. Aus zahlreichen Ländern bekam er solche Proben geschickt, die er gut reinigte und die zum Grundstock einer der bedeutendsten geologischen Sammlungen Europas wurden.

Unter den 1783 eingesandten Proben befand sich auch ein pechschwarzes, fettglänzendes Erz aus dem böhmischen Joachimsthal, aus dem Klaproth einen gelblichen Stoff isolierte, dessen Analyse ihm zunächst große Rätsel aufgab. Erst sechs Jahre später war er in der Lage, der Königlichen Akademie der Wissenschaften in Berlin zu berichten, dass er aus dem Erz ein neues Element gewonnen habe, dem er „bis zur etwaigen Auffindung eines noch schicklicheren den Namen Uranit“ in Anlehnung an den von Herschel kurz zuvor entdeckten Planeten Uranus gab. Er änderte ihn schließlich in „Uranium“ und dann in Uran um [10]. Erst später stellte sich heraus, dass es sich bei dem gelblichen Stoff nicht um Uran, sondern um Uranoxid handelte. Ähnlich ging es ihm mit „Zirconium“ und „Titanium“, denn auch hier glaubte er, aus dem ceylonesischen Hyazinth bzw. dem ungarischen Schörl zwei neue Elemente isoliert zu haben, die sich später als ZrO₂ bzw. TiO₂ entpuppten. Reines Tellur konnte er aus dem Siebenbürger Golderz gewinnen (wahrscheinlich zeitlich etwas nach dem ungarischen Chemiker Paul Kitaibel, der seine Ergebnisse jedoch nicht veröffentlichte) [11], während er sich die Entdeckung des Cers mit Jöns Jacob Berzelius teilte. Er fand zu seiner Überraschung auch das „Pflanzenalkali“ (Kalium) in Mineralien, dessen „Daseyn wohl noch niemand innerhalb der Gränzen des Mineralreichs … je vermutet hat“. Er schlug vor, statt der früheren Bezeichnungen Mineralalkali, Soda usw. den kurzen Namen Natron und statt Pflanzenalkali, Pottasche, vegetarisches Laugensalz usw. kurzweg die Bezeichnung Kali zu gebrauchen [12].

Klaproth machte sich auch als Fachschriftsteller einen Namen. Er war Mitautor des Chemischen Wörterbuches, einer enzyklopädischen Darstellung des chemischen Wissens der damaligen Zeit, besorgte eine Neubearbeitung des Handbuchs der Chemie und publizierte zwischen 1795 und 1815 sein sechsbändiges Werk Beiträge zur chemischen Kenntnis der Mineralkörper. Der letzte dieser Bände mit dem Titel Chemische Abhandlungen gemischten Inhalts hatte für die Fortschritte der Chemie zu Beginn des 19. Jahrhunderts besonderes Gewicht [11]. Im Scheitelpunkt seines Schaffens wurde Klaproth schließlich 1810 im Alter von 67 Jahren zum ersten ordentlichen Professor der Chemie an der neu gegründeten Universität zu Berlin berufen. Wie der im gleichen Jahr nach Jena berufene Johann Wolfgang Döbereiner war auch er nie an einer Universität immatrikuliert gewesen und hatte keinen einzigen akademischen Titel vorzuweisen. Er unterrichtete „mit großer Freude und Hingabe“ bis wenige Wochen vor seinem Tod [10]. In Nachrufen beschrieben ihn Zeitgenossen als einen Chemiker, der wegen seiner „scharfsinnigen Erfindung genauerer und vollständigerer Scheidungswege“ berühmt war, „eine Menge neuer Grundstoffe kennen lehrte“ und dessen Forschung auf „Thatsachen“ und „Experimental-Untersuchungen“ ausgerichtet war [13]. August Wilhelm von Hofmann, einer seiner Nachfolger auf dem Berliner Lehrstuhl, würdigte ihn später mit den Worten: „Von seiner Bescheidenheit, der jede Überhebung fernliegt, voll Anerkennung für die Verdienste anderer, rücksichtsvoll für fremde Schwächen, aber von unerbittlicher Strenge in der Beurteilung der eigenen Arbeit, hat uns Klaproth das Vorbild eines echten Naturforschers gegeben“ [10].

Aber die Mineralogie und die Pharmazie sind sicher nicht die einzigen Wurzeln, aus denen sich später die anorganische Chemie entwickelt hat. Wahrscheinlich sind sie jedoch die stärksten. Weitere Impulse kamen aus der Medizin, genauer von Ärzten, die sich im Sinn von Paracelsus auch für chemische Fragen interessierten. Einer von ihnen auf deutschem Gebiet war Johann Christian Bernhardt, dessen Wirken erst in jüngerer Zeit publik wurde [14]. Sein Geburts- und Todesjahr liegen im Dunkeln. Er lebte vermutlich im südlichen Sachsen am nördlichen Rand des Erzgebirges und veröffentlichte 1755 im Verlag Breitkopf in Leipzig ein kleines Buch mit dem Titel Chymische Versuche und Erfahrungen, aus Vitriole, Salpeter, Ofenruß, Quecksilber, Arsenik, Galbano, Myrreh, der Peruvianer Fieberrinde und Fliegenschwämmen kräftige Arzneyen zu machen. In diesem Buch beschäftigte er sich recht ausführlich mit der fabrikmäßigen Bereitung der Schwefelsäure, die zu den am längsten bekannten chemischen Stoffen zählte und sowohl für die Medizin als auch für die Erzaufbereitung Bedeutung hatte. Er verwendete als Ausgangssubstanz „Eisenvitriol“ FeSO₄ ∙ 7H₂O, aus dem nach Abdampfen des Wassers und Erhitzen an Luft Fe₂O₃ und SO₃ entstand. Durch Zugabe von SO₃ zu Wasser bildete sich die Schwefelsäure, die Bernhardt unter anderem mit Ethanol (er verwendete den „besten Kornbrandewein“) zu Diethylether umsetzte. Seine Arbeiten, auch mit Salpeter, Quecksilber und Arsenik, wurden zwar kaum zur Kenntnis genommen (das erwähnte Buch erschien nur in einer Auflage von vermutlich nicht mehr als 500 Exemplaren), weisen jedoch darauf hin, dass es vor dem Beginn der wissenschaftlichen Chemie auch Brücken von der Medizin zur Chemie gab [14].