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Van 't Hoff in Berlin

Von Hans-Georg Bartel und Horst Remane

Es war ein ungewöhnliches Ereignis, als der niederländische Physikochemiker und spätere erste Nobelpreisträger Jacobus Henricus van 't Hoff im Jahr 1896 von Amsterdam nach Berlin berufen wurde: Seit mehr als 100 Jahren hatte die Königlich Preußische Akademie der Wissenschaften keinen ausländischen Wissenschaftler als ordentliches Mitglied aufgenommen.

Van 't Hoff in Berlin© Nicola PerscheidFür seine Arbeiten zur chemischen Dynamik und zur Theorie der verdünnten Lösungen erhielt van 't Hoff im Jahr 1901 den Nobelpreis für Chemie, den ersten Chemie-Nobelpreis überhaupt.
Jacobus Henricus van 't Hoff gehörte am Ende des 19. Jahrhunderts zu denjenigen Forschern, welche die physikalische Chemie als wichtige Teildisziplin der Chemie ausformten.(1) Nicht ohne Grund nannte Emil Fischer (1852 - 1919) van 't Hoff "den größten Theoretiker der Chemie in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts"(2) und würdigte den Beitrag von van 't Hoff mit den Worten: "Durch die Studien über chemische Dynamik und namentlich durch die Übertragung der Gasgesetze auf die verdünnten Lösungen ist er der Schöpfer eines neuen, fruchtbaren Zweiges der Molekularphysik geworden, denn die ganze Reihe der heutigen Vorstellungen über die Beschaffenheit gelöster Stoffe und der Kräfte, welche zwischen ihnen und dem Lösungsmittel wirken, beruhen auf Ideen, welche von van 't Hoff ausgegangen sind."(3) Mit seinen vielfältigen schriftstellerischen Aktivitäten half er maßgeblich bei der Fundamentierung und Propagierung der physikalischen Chemie und ihrer Anwendungen.

Es verwundert daher nicht, dass van 't Hoffs Name auf den Berufungslisten mehrerer Universitäten stand. Er lehnte zunächst alle Angebote ab. Schließlich gelang es der preußischen Unterrichtsverwaltung doch, van 't Hoff durch exklusive Konditionen nach Berlin zu holen.(4) Das Angebot enthielt folgende Zusicherungen: "1. Ernennung zum Ordentlichen Honorarprofessor an der ... Universität mit etatmäßigem Extraordinariat mit jährlich 3200 M und 900 M Wohnungszuschuss, 2. einmalig 15 000 M für die Einrichtung des Laboratoriums, 3. fortlaufender jährlicher Zuschuss von (zuerst 1800 M, dann 2400 M) für das Labor mit der Verpflichtung, eine Std. wöchentlich zu lesen."(5) Darüber hinaus wurde ihm die Einrichtung einer speziellen Forschungsstelle an der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin in Aussicht gestellt. Van 't Hoff trat seine Stelle in Berlin zum Sommersemester 1896 an. Im Vorlesungsverzeichnis zum anschließenden Wintersemester findet sich folgender Eintrag: "Ausgewählte Capitel aus der physikalischen Chemie, Prof. van 't Hoff, Mittwochs, 5-6 Uhr, öffentlich."(6) Seine Vorlesungsmanuskripte liegen von ihm bearbeitet in Buchform unter dem Titel "Vorlesungen über theoretische und physikalische Chemie" vor. Als thematische Schwerpunkte für die Vorlesung wählte van 't Hoff die chemische Dynamik ("I. Das chemische Gleichgewicht", "II. Die Reaktionsgeschwindigkeit"), die chemische Statik (Molekularbau, -größe, -gruppierung) und Beziehungen zwischen Eigenschaften und Zusammensetzung eines Stoffes.(7)

Van 't Hoffs Karriere bis zur Berliner Berufung

Jacobus Henricus van 't Hoff wurde am 30. August 1852 in Rotterdam als Sohn eines Arztes geboren. Sein Interesse am Sammeln von Pflanzen und Insekten sowie an chemischen Experimenten hatte zur Folge, dass er entgegen der Vorstellungen seines Vaters nicht Jura sondern Mathematik und Chemie studierte. Über die Universität Leiden führte sein Weg nach Bonn zu August Kekulé (1829 - 1896) und nach Paris zu Charles Adolphe Wurtz (1817 - 1884). 1874 wurde van 't Hoff in Utrecht bei Eduard Mulder (1832 - 1924) zum Doktor der Naturwissenschaften promoviert und publizierte, unabhängig von dem Franzosen Achille Le Bel (1847 - 1930),(20) seine epochemachende Tetraedertheorie des Kohlenstoffs. Beide Arbeiten gelten als Geburtsurkunde der Stereochemie und erklärten zahlreiche Isomerieprobleme und die Ursachen der optischen Aktivität.(21) Ab 1876 unterrichtete van 't Hoff in Utrecht als Lehrer an der Tierarzneischule. 1884, inzwischen Professor an der Universität Amsterdam, veröffentlichte er eine weitere grundlegende Arbeit, die Études de dynamique chimique.(22) In dieser Arbeit legte er den Grundstein für die Entwicklung der modernen chemischen Thermodynamik und Kinetik und gab erstmals eine exakte Definition für die Affinität. Im Folgejahr formulierte van 't Hoff seine Theorie der verdünnten Lösungen. (23) Sie wurde zu einem Grundpfeiler der sich eben als eigenständige Disziplin formierenden physikalischen Chemie. Van 't Hoff zeigte, dass sich der osmotische Druck eines gelösten Stoffes mit der allgemeinen Gasgleichung nach Einführung eines konstanten Faktors erfassen lässt. Letzterer repräsentiert die Anzahl der Ionen in der Lösung und bestätigte damit zugleich experimentell die Theorie der elektrolytischen Dissoziation des Schweden Svante Arrhenius (1859-1927).(24) Für seine Arbeiten zur chemischen Dynamik und zur Theorie der verdünnten Lösungen erhielt van 't Hoff im Jahr 1901 den Nobelpreis für Chemie, den ersten Chemie-Nobelpreis überhaupt.(25)
Wie sein kurz gefasstes, fragmentarisch gebliebenes Lehrbuch der theoretischen Chemie "Die chemischen Grundlehren nach Menge, Maß und Zeit" belegt, hat van 't Hoff in Berlin für höhere Semester auch eine Vorlesung zur allgemeinen Chemie nach einem von ihm entwickelten höchst originellen Konzept gehalten, das sich am Aufbau der Chemie auf den folgenden Grundbegriffen und deren Aufeinanderfolge ablesen lässt: 1. Qualität, 2. Quantität (Menge, Masse), 3. Dimension (Maß, Länge, Volumen, ...), 4. (= 2. und 3.) Arbeit (auch Wärme, Energie, ...), 5. Zeit, 6. (= 3. und 5.) Reaktionsgeschwindigkeit, 7.(= 3. und 5.): Fortpflanzungsgeschwindigkeit, 8. (= 2., 3. und 5.): Arbeitsmaschinen. (8) Die Wahl zum Ordentlichen Mitglied der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin erfolgte am 30. Januar 1896. Von den teilnehmenden 23 Ordentlichen Mitgliedern stimmten 17 für die Aufnahme (Abgabe einer weißen Kugel) und sechs dagegen (Abgabe einer schwarzen Kugel bei der "Kugelung"). Der preußische König Wilhelm II. bestätigte die Wahl am 26. Februar. Ab 1. März bekam van 't Hoff das jährliche "akademische Gehalt" von 900 Mark, das ihm als Ordentlichem Akademiemitglied zu stand. Seine Forschungsstelle an der Akademie war zusätzlich mit einem "außerordentlichen Gehalt" von jährlich 10 000 Mark vergütet.(9)

Bildungsverhältnisse ozeanischer Salzablagerungen

In der Antrittsrede vor der Akademie, am 2. Juli 1896 (Feier des Leibniztages), hat van 't Hoff sein Forschungsprogramm für die Berliner Zeit angekündigt: "In welcher Richtung ich arbeiten werde, ist klar: die Verknüpfung von Chemie und Mathematik bleibt mein Hauptzweck . [...] So möchte ich mich noch zunächst demjenigen Theil der physikalischen Chemie widmen, der sich mit den sogenannten Umwandlungserscheinungen, der Doppelsalzbildung, dem doppelten Umtausch beschäftigt; auch dort ist Anwendung der Mathematik möglich, und speciell anziehend ist die Aussicht auf den nebenbei möglichen Anschluss an die Staßfurter Industrie und Geologie."(10) Das 1884 begründete Staßfurter Kali-Syndikat war damals das Weltzentrum des Abbaus und Vertriebes von Kaliumsalzen. Diese hatten seit Justus von Liebigs (1803 - 1873) Arbeiten über die künstliche Düngung große Bedeutung in der Landwirtschaft erlangt. Zur Doppelsalzbildung hatte van 't Hoff schon in Amsterdam geforscht und dort bereits "Vorlesungen über die Bildung und Spaltung von Doppelsalzen" gehalten. Nach van 't Hoffs Mitarbeiter Wilhelm Meyerhoffer (1864-1906) sollte "die Bildung der Salzlager in Staßfurt, Wieliczka [bei Krakau] und anderen Orten, sofern sie auf maritimen Ursprung zurückzuführen sind, [...] nicht eher eine systematische Erklärung erhalten [können], ehe die Löslichkeit und Gleichgewichtsverhältnisse der im Meere vorhandenen Salze einer systematischen Untersuchung unterworfen sind."(11)

Das heißt: Die systematische Erforschung der physikalisch-chemischen Zusammenhänge ist die Grundlage für die Erklärung der Entstehung der ozeanischen Salzlagerstätten. Van 't Hoff stellte bei der Untersuchung der Abscheidungsprodukte aus Salzlösungen drei Fragen in den Mittelpunkt:(12)

  • Welche Stoffe bilden sich, wenn man Einzelsalze, aus denen sich die Staßfurter Mineralvorkommen aufbauen lassen, in beliebigen Mengen in Wasser einträgt und das Gemisch bei konstanter Temperatur einengt?
  • In welcher Form, welcher Reihenfolge und welcher Menge treten diese Stoffe auf?
  • Welche Rolle spielen dabei die Zeit, die Temperatur und der Druck?

Als Modellsystem verwendete van 't Hoff ein quinäres System mit den Komponenten Na+, K+, Mg2+, Cl-, SO4 2- in Wasser.(13) Über die Ergebnisse geben 52 Berichte Auskunft, die van 't Hoff zwischen 1897 und 1908 der Preußischen Akademie der Wissenschaften vorlegte (Abbildung 2). Außer seinem langjährigen Mitarbeiter Meyerhoffer waren an den Untersuchungen weitere 28 Wissenschaftler beteiligt, "welche, indem ich [van 't Hoff] sie [... besser] bezahlen ließ als anderswo und hauptsächlich nur besonders empfohlene Promovierte zuließ, nie zahlreich waren, aber stets ein kleines Elitecorps bildeten".(14) Dieses "Elitecorps" war international und stammte aus elf verschiedenen Ländern; 80 Prozent kamen aus dem Ausland. Als Laboratorium diente eine dafür hergerichtete Wohnung in Charlottenburg (damals) bei Berlin. Bis 1903 wohnte van 't Hoff im gleichen Haus, danach in unmittelbarer Nähe und ab 1910 im damaligen Vorort Steglitz.

Wie von van 't Hoff erhofft, erwies sich die Zusammenarbeit mit der Staßfurter Kaliindustrie als vorteilhaft und fruchtbar. Eine besonders enge Verbindung entwickelte sich zwischen van 't Hoff und dem Direktor und späteren Generaldirektor der Salzbergwerke Neu-Staßfurt, Heinrich Precht (1852-1924). Dieser gab van 't Hoffs Forschung wichtige Impulse: "Van 't Hoff hatte in seinen ersten Arbeiten das Gebiet der Salzgeologie nur gestreift. Precht lud ihn nach Staßfurt ein, zeigte ihm die unterirdischen Baue des Bergwerkes, machte ihn auf die Reihenfolge der Salze aufmerksam, und so wurde van 't Hoff weit mehr darauf hingelenkt, sich weit mehr mit der Erforschung der Genesis der Salzlagerstätten zu befassen, als er zuerst beabsichtigt hatte."(15) Im Jahr 1905, noch vor dem Abschluss der Forschungsarbeiten wurden mit der Gründung eines "Verbandes für die wissenschaftliche Erforschung der deutschen Kalisalzlagerstätten" die Weichen für die Weiterführung der Arbeiten auf breiter Ebene gestellt. Ein weiterer Initiator neben van 't Hoff und Precht war Friedrich Rinne (1863-1933), Mineraloge und Geologe an der Universität Gießen, ab 1909 an der Universität Leipzig. Der Verband bestand bis zum Jahr 1919, in dem die Kaliforschungsanstalt gegründet wurde, welche die von ihm initiierten Forschungen weiterhin förderte und fortführte.

Neue Impulse für die physiologische Forschung

Im Herbst 1906 kündigten sich bei van 't Hoff erste Anzeichen jener Lungentuberkulose an, die am 1. März 1911 schließlich zu seinem Tod führte. Van 't Hoff sah in der zunehmend schwerer werdenden Krankheit aber auch eine Chance: Im Jahr 1910 berichtet er: "Für mich selbst brachte alles dieses die Freiheit, mich von dem Salzproblem zu verabschieden und meine Kräfte einer ganz anderen Richtung zuzuwenden, wofür die Regierung mir auf der Domäne Dahlem ein Grundstück zur Verfügung gestellt hat und wo auch mein neues, jetzt wohl letztes Laboratorium steht."(16) Van 't Hoff ließ auf eigene Kosten in Dahlem ein einfaches Blockhaus errichten, das ihm als Laboratorium dienten sollte und mit Land zum Anbau von Pflanzen umgeben war. Zugleich hatte er seinen Wohnsitz nach Steglitz verlegt, wozu die Domäne Dahlem gehörte.

Sein neues Forschungsprogramm sah die Erfassung pflanzenphysiologischer Vorgänge durch physikalisch-chemische Methoden und Parameter vor. Erkenntnisse, die er an einfachen Gleichgewichtsreaktionen mit geringer Wärmetönung gewonnen hatte, wollte er zunächst an Enzymreaktionen testen. Darauf aufbauend schwebte ihm vor, sich "direkt mit dem Chemismus bei der lebenden Pflanze [zu] befassen."(17) Wenn er diese Arbeiten aus gesundheitlichen Gründen auch nicht mehr vollenden konnte, so gehören sie doch zu den ersten, in denen im Rahmen der Physiologie das Prinzip der Massenwirkung verwendet wurde. Er gab damit zugleich der Biochemie, die sich in dieser Zeit herauszubilden begann, wertvolle Impulse. Berlin profitierte stark von van 't Hoffs Berufung: Seine umfangreichen Forschungsarbeiten und sein zu Recht ausgezeichneter Ruf als akademischer Lehrer trugen wesentlich dazu bei, Berlins Reputation als führendes Wissenschaftszentrum auszubauen.

Literatur

1) H.-G. Bartel, Van 't Hoff, Jacobus Henricus. In: Lexikon der bedeutenden Naturwissenschaftler, III. Band [Hrsg.: D. Hoffmann, H. Laitko, S. Müller-Wille]. Heidelberg: Spektrum Akad. Verl., 2004, S. 388-390.
2) E. Fischer, Gedächtnisrede auf Jacobus Henricus van 't Hoff 1911. In: Untersuchungen aus verschiedenen Gebieten. Vorträge und Abhandlungen allgemeinen Inhalts. Berlin: Julius Springer, 1924, S.891-902 ,Zit. S. 902.
3) Archiv der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften; Historische Abteilung, Personalia, II-III, 31, Bl. 113.
4) Zur Berufung van 't Hoffs nach Berlin s. R. Zott: Ein Niederländer in Berlin [...]. In: Dahlemer Archivgespräche 8, 2002, S. 37-56, speziell S. 47-56.
5) Zitiert nach 4),S. 53.
6) Vorlesungen Friedrich-Wilhelms-Universität Berlin: WS 1896/1897: S.17.
7) J. H. van 't Hoff, Vorlesungen über theoretische und physikalische Chemie - Erstes Heft: Die chemische Dynamik; Zweites Heft: Die chemische Statik; Drittes Heft: Beziehungen zwischen Eigenschaften und Zusammensetzung. Braunschweig: F. Vieweg & Sohn, 1. Heft 1898; 2. Heft 1899, 3. Heft 1900.
8) H.-G. Bartel, Über »Die chemischen Grundlehren nach Menge, Maß und Zeit« Jacobus Henricus van 't Hoffs. In: Ordo et Mensura VII [Hrsg.: F. Huber, R. C. A. Rottländer]. St. Katharinen: Scripta Mercaturae Verl., 2002, S. 11-19.
9) Archiv der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften; Historische Abteilung, Personalia, II-III, 31, Bl. 162.
10) J. H. van 't Hoff, Antrittsrede. In: Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin 1896 II, S. 745-747, Zit. S. 747.
11) W. Meyerhoffer, Über reciproke Salzpaare. In: Sitzungsberichte der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften zu Wien. Mathematisch-naturwissenschaftliche Classe, Abth. 2b, 104 (1895), S. 840-855.
12) E. Cohen, Jacobus Henricus van 't Hoff. Sein Leben und Wirken. [Hrsg.: Wilhelm Ostwald]. Große Männer. Studien zur Biologie des Genies, Band 3. Leipzig: Akademische Verlagsgesellschaft 1912, S. 23.
13) J. H. van 't Hoff, W. Meyerhoffer, Untersuchungen über die Bildungsverhältnisse der oceanischen Salzablagerungen insbesondere des Stassfurter Salzlagers I. In: Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin 1897 I, S. 69-75.
14) J. H. van 't Hoff, Die Verwirklichung einer Vorhersage einer Rektoratsrede. Gedenkboek aangeboden aan J. M. Bemmelen. Helder: C. de Boer jr., 1910, S. 380.
15) C. Pzribylla, Heinrich Precht zum 70. Geburtstag. In: Z. Angew. Chem. 1922, 35, S. 401-404, Zit. S. 403-404.
16) Zitiert nach W. P. Jorissen, L. T. Reicher: J. H. van 't Hoffs Amsterdamer Periode 1877-1895. Helder: C.de Boer jr. 1912, S. 78.
17) J. H. van 't Hoff, Über synthetische Fermentwirkung. In: Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Physikalisch-mathematische Classe 1909 II, S. 1065-1076; Dass. Teil II. In: Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Physikalisch-mathematische Classe 1910 II, S. 963-971.
18) wie 16), Frontispiz.
19) J. H. van 't Hoff et al., Untersuchungen über die Bildungsverhältnisse der ozeanischen Salzablagerungen insbesondere des Stassfurter Salzlagers. [Hrsg.: H. Precht, E. Cohen]. Leipzig: Akademische Verlagsgesellschaft, 1912, S. VII-VIII.
20) Á. Le Bel, Sur les relations qui existent entre les formules atomiques des corps organiques et le pouvoir rotatoire de leurs dissolutions. In: Bull. Soc. Chim. Fran. 1874, 22, S. 337-347.
21) J. H. van 't Hoff, a) Voorstel tot uitbreiding der tegenwoordig in de scheikunde gebruikte structurformules in de ruimte, benevens een daarmee samenhangende opmerking omtrent het verband tusschen optisch actief vermogen en chemische constitutie van organische verbindungen. Utrecht: J. Greven, 1874; b) ders.: La Chimie dans l'Escape. Rotterdam: P. M. Bazendijk, 1875; c) ders.: Die Lagerung der Atome im Raume [...]. Braunschweig: F. Vieweg & Sohn, 1877.
22) J. H. Van 't Hoff, Études de dynamique chimique. Amsterdam: F. Muller, 1884; Studien zur chemischen Dynamik, deutsch von E. Cohen. Amsterdam: F. Muller, Leipzig: W. Engelmann, 1896.
23) J. H. Van 't Hoff, Die Rolle des osmotischen Drucks in der Analogie zwischen Lösungen und Gasen. In: Z. phys. Chem. 1887, 1, S. 481-508.
24) S. Arrhenius, Über die Dissociation der in Wasser gelösten Stoffe. In: Z. phys. Chem. 1887, 1, S. 631-648.
25) Les Prix Nobel en 1901. Stockholm: P. A. Norstedt & Fils, 1904, S. 44-46.


Über den Autoren
Hans-Georg Bartel ist seit dem Jahr 1988 Dozent und seit 1999 Privatdozent für physikalische und theoretische Chemie an der Humboldt-Universität zu Berlin. Neben der theoretischen Chemie zählt u. a. Wissenschaftsgeschichte zu seinen Forschungsgebieten.
Horst Remane ist Chemiker und Wissenschaftshistoriker. Vom Jahr 1987 an war er Hochschuldozent für Geschichte der Naturwissenschaften/ Chemie und von 2004 bis zu seinem Ruhestand im Jahr 2006 apl. Professor an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg.

Aus Nachrichten aus der Chemie» :: April 2011

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