Geschichte

Gut präpariert

Carl Auer von Welsbach (1858 – 1929) leistete wichtige Beiträge zur frühen Quantentheorie.

  • Gerd Löffler
  • 03 / 2017 Seite: 51

Der österreichische Chemiker Carl Auer von Welsbach wurde vor 130 Jahren mit der Erfindung des Gasglühstrumpfs weltberühmt. Durch die industrielle Herstellung dieses ersten grellweißen Leuchtmittels stieg er zum Großunternehmer auf. Doch auch als Forscher erwarb er sich große Verdienste, etwa durch die Entdeckung von Seltenerd-Elementen. Weit weniger bekannt ist, dass er die von ihm produzierten hochreinen Proben dieser Elemente einem Netzwerk von Chemikern und Physikern zur Verfügung stellte und so die Entwicklung der Quantentheorie voranbrachte.

Carl Auer von Welsbach wurde 1858 in Wien geboren und studierte dort Chemie, Physik und Mathematik. Anschließend studierte er bei Robert Bunsen in Heidelberg und promovierte dort 1882. Mit der von Bunsen und Kirchhoff entwickelten Spektralanalyse entdeckte er bis 1905 vier Elemente der Seltenerd-Reihe. Diese Elemente bildeten neben der Radioaktivität das Hauptinteresse seines Lebens als Unternehmer und Forscher. Als erfolgreicher Unternehmer produzierte Auer seine Erfindungen, darunter das Gasglühlicht, die Metallfaden-Glühlampe und der Zündstein für Feuerzeuge, in den eigenen Betrieben in Österreich, Deutschland, USA, Kanada, England und Frankreich [1]. Für seine Leistungen wurde ihm unter anderem 1920 der Siemensring verliehen.
Nicht nur als Industrieller, sondern auch als Naturwissenschaftler erhielt er zahlreiche Würdigungen, darunter fünf Ehrendoktorate. Max Planck berief ihn 1913 als kooptiertes Mitglied an die Königliche Akademie von Preußen. Planck und Wilhelm Wien nominierten Carl Auer von Welsbach 1925 für den Chemie-Nobelpreis [2].1) Wien begründete seinen Vorschlag mit der Zerlegung des vermeintlichen Elements „Didyms“ in Praseodym (Ordnungszahl 59)und Neodym (60) sowie der Entdeckung von Aldebaranium (70) und Cassiopeium (71), also in der heutigen Nomenklatur Ytterbium und Lutetium.

Die Seltenerd-Elemente (Lanthanoide) mit Ordnungszahlen von 57 bis 71 kommen in der Natur wegen ihrer ähnlichen chemischen Eigenschaften stark vergesellschaftet vor und sind schwer zu trennen. Auer von Welsbach beherrschte in seinen chemischen Laboratorien die dafür nötige Technik der fraktionierten Kristallisation (Infokasten) und galt besonders auf diesem Gebiet als Koryphäe. Zu seiner Zeit waren diese Elemente auch in den Fokus der Physiker geraten, denn ihre Einordnung in das Periodensystem war umstritten, zumal das Periodensystem noch Lücken aufwies, da beispielsweise die Elemente mit Ordnungszahl 61 und 72 noch nicht entdeckt waren. Außerdem fehlte ein schlüssiges Modell, um die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften der Elemente, also auch die der Lanthanoiden, zu erklären. Zwar vermuteten die Physiker, dass dafür die Elektronen verantwortlich sein könnten. Diese Vermutung erwies sich aber im konkreten Einzelfall als nicht haltbar, wie Niels Bohr in seiner Dissertation 1911 nachwies, solange das Thomsonsche Atommodell die Grundlage für den Aufbau der Atome bildete. Die weitere experimentelle und theoretische Entwicklung führte zu den Anfängen des Rutherford-Bohrschen Atommodells (1912) und zur Einführung von (Haupt-)Quantenzahlen für die Energiezustände der Elektronen eines Atoms. (...)

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