Jöns Jakob Berzelius

Jöns Jakob Berzelius [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.


Jöns Jakob Berzelius


Berzelius in einer Lithographie von 1836

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 (Silicium, Zirconium, 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. Samuel Berzelius war ein Pfarrer und Lehrer in Linköping, seine Mutter Anna Christina stammte aus dem unweit entfernten Väversunda (siehe Vadstena). Die Mutter heiratete 1785 den Pfarrer Anders Ekmarck aus Norrköping, dem Berzelius in seiner Autobiografie einen mustergültigen Charakter bescheinigte und in ihm die Liebe zur Natur (Botanik) legte. Nach dem Tod der Mutter 1787 führte Berzelius’ Tante Flora Sjösteen den Haushalt mit acht Kindern in Ekeby. Als der Stiefvater 1791 erneut heiratete, musste Berzelius mit seiner Schwester zu seinem Onkel Magnus Sjösteen auf einem Gut in Väversunda Sörgard ziehen. Der Onkel hatte selbst sieben Kinder und das Verhältnis zur oft alkoholisierten Tante war nicht gut und er litt auch unter der Behandlung durch seine Cousins.

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

Nachdem er zunächst von Hauslehrern erzogen worden war, und 1793 das Gymnasium in Linköping besucht hatte, war er 1794/95 Hauslehrer bei Norrköping und entzog sich somit der rauhen Behandlung, welche er durch seine Cousins auf dem Gymnasium erfahren hatte. Ab 1797 nahm er das Studium der Medizin an der Universität Uppsala auf, welches er bald darauf aus finanziellen Gründen unterbrach und erneut Hauslehrer wurde, ab 1798 jedoch mit einem Stipendium fortsetzten konnte. 1801 erhielt er seinen Kandidaten- und Lizenziatsabschluss und wurde mit Verspätung 1804 in Medizin promoviert. Seine Dissertation, betitelt Effekte von galvanischer Elektrizität auf Patienten, die er bereits 1801 eingereicht hatte, erschien 1802. In dieser Arbeit wies er nach, dass der der damals modische Galvanismus keinen praktischen medizinischen Nutzen zeigte. Für die Dissertation begann er schon mit elektrochemischen Experimenten und baute dafür eine Voltasche Säule (Batterie).

Noch im selben Jahr 1802 wurde Berzelius unbesoldeter Mitarbeiter (Adjunkt) im chirurgischen Institut in Stockholm (seit 1810 Karolinska-Institut). 1805 wurde er dort Assessor ohne Bezüge und gleichzeitig Armenarzt im Ostteil von Stockholm, was er bis 1810 blieb.

Da er anfangs kaum Einkünfte hatte, wohnte er bei dem Unternehmer für Mineralwässer Lars Gabriel Werner, für den er als eine Art Ausgleich auch Untersuchungen anstellte, und benutzte das Labor des Bergwerkbesitzers Wilhelm Hisinger, der auch selbst experimentierte. Mit ihm führte er 1802/03 elektrochemische Studien durch und entdeckte Cerium (gleichzeitig mit Martin Heinrich Klaproth). Ihre gemeinsame Veröffentlichung zur Elektrochemie beeinflusste auch Humphry Davy, der 1806 erfolgreich elektrochemische Experimente durchführte, welche diesem, zur Enttäuschung von Berzelius, eine viel höhere Anerkennung eintrugen (Davy erhielt 1807 den französischen Volta-Preis durch Napoleon)[1]. Im Jahre 1807 wurde er Professor der Medizin und Pharmazie am Chirurgischen Institut.[2][3] Gleichzeitig begann er 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 Christian Gottlob Gmelin, Heinrich und Gustav Rose, Friedrich Wöhler und 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 umgewandelt wird. Er nahm an, dass Atomgruppen sich wie kleine Magneten verhalten würden.[4] Ein Teilchen könne elektropositiv, elektronegativ oder unipolar bei einer voltaischen Säule reagieren. Berzelius nahm an, dass alle Salze – anorganische und organische – aus einem positiven und einem negativen Pol bestehen würden und kleine, molekulare Magnete darstellten. In einem elektropositiven Molekül-Magnet überwiege 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 nach ihm eine elektropositive Ladung besitzen. Manche Elemente wie 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 2 : 3 vermutete er chemische Mischungen aus 1 : 1 + 1 : 2. 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 Silicium (1823), Zirconium (1823), Titan, Tantal (1824), Thorium (1826) und Vanadium (von Vanadis, der nordischen Göttin für Schönheit).
Chemische Elementsymbole

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

Beispiele für Elementsymbole von Berzelius:

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

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.[5] 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.[6] 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.[7] 1835 wurde er Baron.

Der Mondkrater Berzelius ist nach ihm benannt.


Jacob Berzelius Grabstein auf dem Friedhof Solna kyrkogård


De electricitatis galvanicæ apparatu cel. Volta excitæ in corpora organica effectu (Latein), 1802 (gescannt online verfügbar)
Das saidschitzer Bitterwasser: chemisch untersucht. Haase, Prag 1840 (urn:nbn:de:hbz:061:2-14327)
Föreläsningar in djurkemien (Vorlesungen über Tierchemie), 1. Teil, 1806
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 1.1 (2. Aufl. 1825), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 1 (5. Aufl. 1856), deutsch
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 2.1 (1. Aufl. 1826), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 2.2 (1. Aufl. 1826), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 2 (5. Aufl. 1856), deutsch
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 3.1 (1. Aufl. 1827), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 3.2 (1. Aufl. 1828), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 3 (5. Aufl. 1856), deutsch
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 4.1 – Thierchemie (1. Aufl. 1831), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 4.2 – Chemische Operationen und Geräthschaften (1. Aufl. 1831), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 4 (5. Aufl. 1856), deutsch
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 5 (5. Aufl. 1856), deutsch
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 6 (3. Aufl. 1837), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 7 (4. Aufl. 1838), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 8 (4. Aufl. 1839), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 9 (4. Aufl. 1840), übersetzt von F. Wöhler
J. Jakob Berzelius, Lehrbuch der Chemie, Bd. 10 (3. Aufl. 1841), übersetzt von F. Wöhler


Quelle - Literatur & Einzelnachweise