Alfred Werner - Nächtlicher Geistesblitz für die Chemie
Bis ins späte 19. Jahrhundert ähnelte das Vorstellungsvermögen in der Chemie dem, was Schülerinnen und Schülern im Chemieunterricht auch in heutiger Zeit noch mit Kreide auf der Schultafel begegnet: zweidimensionalen Molekülstrukturen. Diese Vorstellung prägte - und verfälschte - auch das Verständnis chemischer Verbindungen.
Jacobus Henricus van ‘t Hoff erhob 1877 die organische Chemie - also die Chemie der Kohlenstoff-haltigen Verbindungen, in die dritte Dimension. Die anorganische Chemie hinkte hinterher. «Auch deshalb, weil die anorganische Chemie damals noch als exotisches Gebiet galt», wie Roger Alberto von der Universität Zürich im Gespräch mit der Nachrichtenagentur Keystone-SDA erklärte. Dann kamen Alfred Werner und ein nächtlicher Geistesblitz, der die anorganische Chemie aus dem Schatten der organischen herausführen sollte.
Der 1866 im elsässischen Mulhouse geborene Werner interessierte sich schon früh für Chemie. Das Studium führte ihn in die Schweiz ans Polytechnikum in Zürich (die spätere ETH Zürich), wo er auch Privatdozent wurde. Mit nur 27 Jahren wurde er Professor an der Universität Zürich. Zwei Jahre später erhielt er die Schweizer Staatsbürgerschaft. Er sei ein Lebemann gewesen, wird ihm nachgesagt: Nach Feierabend war er oft in Kneipen mit anderen Chemikern beim Jassen oder Schachspielen anzutreffen.
Geistesblitz im Schlaf
Den Anstoss für seine revolutionäre Forschungsarbeit gab eine Vorlesung, die er 1892 am Polytechnikum halten musste. Bei der Vorbereitung beschäftigte er sich mit sogenannten Komplexverbindungen und erkannte, dass die bisherigen zweidimensionalen Modelle falsch sein mussten. Eigenen Aussagen Werners zufolge riss ihn der Geistesblitz mitten in der Nacht aus dem Schlaf: Plötzlich hatte er die Lösung vor Augen.
Sein Fokus lag auf metallhaltigen Komplexen - eine Gruppe von Verbindungen, die für Menschen und andere Lebewesen buchstäblich lebenswichtig sind. Dazu gehört beispielsweise der Blutfarbstoff Hämoglobin, der den Transport von Sauerstoff im Blut ermöglicht. «Viele Enzyme sind metallhaltige Komplexverbindungen», so Alberto. Aber auch bei platinhaltigen Anti-Tumor-Wirkstoffen, in Solarzellen und Katalysatoren begegnen einem diese Koordinationsverbindungen.
Starker Kaffee
Zurück im Jahr 1882: Der damals erst 26 Jahre alte Alfred Werner stand nach seinem nächtlichen Geistesblitz auf und begann zu schreiben. Mit starkem Kaffee hielt er sich gewaltsam wach. Bis am folgenden Nachmittag fasste er seine Theorie in einem Fachartikel zusammen, den er bald darauf unter dem Titel «Beiträge zur Konstitution anorganischer Verbindungen» in der «Zeitschrift für Anorganische Chemie» veröffentlichte.
Anstelle der flachen Darstellung ordnete er die Atome der Komplexverbindung dreidimensional um das zentrale Metallatom an. Der Artikel wurde zu einem epochalen Beitrag in der modernen Chemie. Werner legte damit wichtige Grundsteine der Komplexchemie, die bis heute Gültigkeit haben.
Das Bemerkenswerte an seiner Theorie war auch, dass Werner bis dahin kein einziges Experiment auf diesem Gebiet durchgeführt hatte, wie der deutsche Chemiker Lutz Gade in einem Artikel über Werners Arbeit schrieb. Eine adäquate empirische Grundlage dafür fehlte bis zu diesem Zeitpunkt.
«Mit seiner Theorie veränderte sich die Vorstellung darüber, wie die Atome verbunden sind, wenn Metalle im Spiel sind, und welche Verbindungen man herstellen kann», sagte Roger Alberto zu Keystone-SDA.
Elegante Versuche mit einfachen Mitteln
Werner experimentierte in den Folgejahren, um seine Theorie experimentell zu belegen. «Die Methoden, die ihm zur Verfügung standen, waren aus heutiger Sicht extrem einfach», erklärte Alberto.
Werner arbeitete mit Kobaltkomplexen und untersuchte sie unter anderem mithilfe von sogenannter UV/vis-Spektroskopie und Polarografie. Andere spektroskopische Methoden, mit denen sich die Struktur von Molekülen ermitteln lassen, gab es noch nicht. «Mit sehr eleganten Experimenten gelang es ihm nachzuweisen, dass die untersuchten Kobaltkomplexe die Struktur eines Oktaeders haben.»
Seine Theorien musste Werner indes insbesondere seinem dänischen Kollegen Sophus Mads Jørgensen gegenüber verteidigen, der die Komplexchemie ebenfalls stark prägte und entscheidende Beiträge lieferte. Allerdings war Jørgensen Anhänger der sogenannten Kettentheorie, also der Anordnung der Liganden in Kettenform und weniger von dreidimensionalen Strukturen.
Anerkennung liess auf sich warten
Trotz Jørgensens Zweifeln an Werners Theorien sollte letzterer Recht behalten. 1913 erhielt Alfred Werner den Chemie-Nobelpreis «auf Grund seiner Arbeiten über die Bindungsverhältnisse der Atome im Molekül, wodurch er ältere Forschungsgebiete geklärt und neue erschlossen hat, besonders im Bereich der anorganischen Chemie». Er wurde der erste Schweizer Chemiker und der erste - und für mehrere Jahrzehnte einzige - anorganische Chemiker, der diese Auszeichnung erhielt.
«Was Werner auszeichnete, waren seine Intuition und sein experimentelles Geschick», sagte Alberto. Allerdings habe die Anerkennung auf sich warten lassen. «Womöglich hat ihm das zu schaffen gemacht, Werner war fröhlicher Zecherei nicht abgeneigt.» Er starb im Alter von nur 53 Jahren, am 15. November 1919. Bis zu seinem Tod blieb er der Uni Zürich treu. Seine letzte Ruhe fand er auf dem Friedhof Rehalp.