Fritz Haber

Leben und Werk

Fritz Haber wurde als Sohn eines jüdischen Farbenhändlers am 9. Dezember 1868 in Breslau geboren. Drei Wochen nach der Geburt verstarb seine Mutter. Sein Vater kam darüber nie hinweg, es führte auch dazu, dass zwischen Vater und Sohn ein problematisches Verhältnis entstand. Während seiner Zeit am Gymnasium begann er im häuslichen Zimmer eigene Experimente durchzuführen. Nach einer Verpuffung verbot ihm sein Vater das Experimentieren zuhause, aber sein Onkel Hermann, der Wollhändler war, half ihm weiter und stellte ihm Räumlichkeiten zur Verfügung. Später soll Haber einmal dazu gesagt haben, dass "die Befähigung zum Chemiestudium mit der Zahl ramponierter Kleidungsstücke proportional" sei.

Schon während der Schulzeit und zum Abitur 1886 war der Entschluss für ein Chemiestudium gereift. Sein Vater wollte dies aber nicht, er setzte zunächst durch, dass sein Sohn eine kaufmännische Ausbildung in Hamburg absolvierte. Mit Hilfe seines Onkels und seiner Stiefmutter gelang es ihm nach 2-3 Monaten, seinen Vater unzustimmen. So begann Fritz Haber 1886 mit dem Studium an der Friedrich-Wilhelm Universität in Berlin. Da ihm das Studium in Berlin nicht zusagte, wechselte er schon nach einem Semester nach Heidelberg. Dort lehrte Robert Bunsen (1811-1899). Der Erfinder des Bunsenbrenners war zwar äußerst penibel, aber seine Ausbildung legte einen Schwerpunkt auf das experimentelle, analytische Arbeiten, so dass Haber eine ausgezeichnete chemische Grundausbildung erhielt. Der Student besuchte auch die Vorlesungen des Mathematikers Leo Königsberger und ging in philosophische Veranstaltungen. Nach einem einjährigen Militärdienst promovierte Fritz Haber 1891 in Berlin. Sein Doktorvater war Carl Liebermann (1842-1914), der als erster die Alizarinsynthese entwickelt hatte.

Nach dem Abschluss des Studiums bedrängte ihn erneut sein Vater, in verschiedenen Betrieben zu arbeiten, um das kaufmännische Grundzeug zur Führung des Familienbetriebs zu erwerben. Nach kurzen Gastspielen in verschiedenen Betrieben, darunter auch im Betrieb des Vaters, wandte sich Fritz jedoch wieder der Chemie zu: Ab 1892 arbeitete er an der Universität in Jena. 1894 erhielt er eine Assistentenstelle an der Technischen Universität in Karlsruhe. Über Carl Engler (1842-1925), der Professor an der Hochschule war, entstand der Kontakt zu der damals stark aufsteigenden Farbenindustrie und zur BASF. Als Assistent von Hans Bunte (1848-1925) führte Haber Untersuchungen über die Zersetzungsprodukte von Kohlenwasserstoffen durch. 1896 habilitierte er und zwei Jahre später erfolgte die Ernennung zum außerordentlichen Professor für Technische Chemie an der Universität Karlsruhe. Aus dieser Zeit stammt auch Habers erstes von der Fachwelt, u.a. auch von Wilhelm Ostwald beachtetes Forschungsergebnis, eine Arbeit über die elektrolytische Reduktion von Nitrobenzol. Während seiner Karlsruher Zeit beschäftigte er sich auch mit der Thermodynamik chemisch-technischer Gasreaktionen.

Schon während des Militärdienstes hatte Fritz Haber die in der Nähe von Breslau geborene Clara Immerwahr kennengelernt. Clara war zu jener Zeit eine der ersten Frauen, die sich eine akademische Ausbildung mit Abitur, Chemiestudium und Doktortitel erkämpften. Am 3. August 1901 heirateten Fritz Haber und Clara Immerwahr. Doch die Liebe währte nur kurz, schon nach wenigen Jahren zeigte sich, dass Fritz das Privatleben dem Berufsleben unterordnete und Clara litt darunter in besonderem Maße. Ungünstig für sie war es auch, dass sie nach der Heirat ihre wissenschaftliche Karriere aufgab.

Während einer Amerikareise im Jahre 1902 besichtigte Fritz Haber eine Industrieanlage in Niagara Falls zur Oxidation des Stickstoffs in einem Lichtbogen. Schon Priestley hatte vor mehr als 100 Jahren Stickstoff-Sauerstoffgemische mit elektrischen Funken behandelt und dabei festgestellt, dass eine Volumenänderung der Gase entsteht. Henry Cavendish (1731-1810) erkannte, dass aus den entstehenden Stickoxiden auch Salpetersäure hergestellt werden kann. Die im 19. Jahrhundert stark zunehmende Bevölkerungszahl erforderte eine Erhöhung der landwirtschaftlichen Erträge. Bei der Stickstoffaufnahme der Pflanzen wird der Luftstickstoff im Boden durch Knöllchenbakterien in Stickstoffverbindungen umgewandelt (> vgl. Stickstoffkreislauf). Die Umwandlung des Luftstickstoffs zu Stickstoffverbindungen mit Hilfe künstlicher Verfahren erweckte bei der chemischen Industrie Interesse. Dies bezog sich nicht nur auf die Herstellung von Salpetersäure. Am Ende des 19. Jahrhunderts diente das sogenannte Rothe-Frank-Caro-Verfahren zur industriellen Herstellung von Ammoniak.

1900 meldete Wilhelm Ostwald ein Patent zur "Herstellung von Ammoniak und Ammoniakverbindungen aus freiem Stickstoff und Wasserstoff" an. Im Labormaßstab gelang es ihm durch "geeignete Kontaktsubstanzen oder Katalysatoren bereits bei geringer Erhitzung auf 250 bis 300°C" Ammoniak herzustellen. In der gleichen Patentschrift empfahl er die Durchführung unter hohem Druck, "da die verhältnismäßige Menge des Ammoniaks im Gasgemisch mit steigendem Druck zunimmt".

Da Ostwald das Patent für viel Geld an die chemische Industrie verkaufte, war es nicht mehr seine Aufgabe, aus dieser Entdeckung ein wirtschaftlich rentables, industrielles Verfahren zu entwickeln. Es war Ostwald, der mit seiner Arbeit über die Wirkung der Katalysatoren die Grundlage für das spätere Verfahren zur industriellen Herstellung von Ammoniak legte. Dafür erhielt er 1909 den Nobelpreis für Chemie. Die ersten Experimente an der BASF durch Carl Bosch schlugen fehl, vor allem die Verwendung von eisenhaltigen Katalysatoren bereitete erhebliche Probleme.

Ab 1904 experimentierte Haber zusammen mit seinem Mitarbeiter G. van Oordt im Auftrag der BASF an dem zu diesem Zeitpunkt schon bekannten Ammoniakgleichgewicht. Henry Louis Le Châtelier (1850-1936) hatte schon 1901 in Paris die Gleichgewichtsreaktion des Ammoniaks untersucht, dabei aber eine Explosion verursacht. In einer der ersten Experimentalanordnungen leiteten Haber und Oordt das Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch bei etwas mehr als 1000°C über sehr reines Eisen. In einem zweiten Versuch leiteten sie Ammoniak durch die gleiche Apparatur. Durch eine analytische Bestimmung der Reaktionsprodukte konnten sie die Gleichgewichtskonstante des Ammoniakgleichgewichts annähernd bestimmen. Allerdings waren diese Ergebnisse zunächst eher entmutigend, da sich bei gewöhnlichem Druck nur wenig Ammoniak bildete. Außerdem war der Eisenkatalysator auch bei hohem Druck nicht wirksam genug. Nach einigen Korrekturberechnungen ergab sich, dass theoretisch bei 600°C und einem Druck von 200 Atmosphären genügend Ammoniak für eine großtechnische Produktion gewinnbar wäre. Dies erschien zunächst als schwierigeres Unternehmen, da bis dahin in der Industrie nicht mit einem Druck dieser Größenordnung gearbeitet wurde. Zusammen mit dem Ingenieur Le Rossignol baute Haber einen Kompressor, der einen solchen Druck erzeugen konnte. In dem Apparat zirkulierten die Gase unter andauerndem Druck.

Fritz Habers Versuchsanlage zur Ammoniaksynthese (Dt. Museum München)

1909 entdeckte Haber in dem Metall Osmium einen hochwirksamen Katalysator, der bei 550°C und bei 175 Atmosphären eine gute Ausbeute erzeugte. Allerdings war schnell absehbar, dass die Osmiumvorräte der Welt nicht ausreichen würden, daher mussten neue Möglichkeiten gefunden werden. Dabei zeigte sich, dass auch Uran geeignet war. Auch selbst wenn die Gefährlichkeit der radioaktiven Strahlung damals nicht bekannt war: Uran war ebenfalls teuer. Nach anfänglicher Geheimhaltung und der Anmeldung verschiedener Patente durch die BASF teilte Haber 1910 in einem öffentlichen Vortrag mit, dass er das bisher für unmöglich Gehaltene realisiert hatte: die Darstellung von Ammoniak direkt aus den Elementen, vorbereitet zur technischen Nutzung.

In der Folgezeit kam es zu zahlreichen Streitigkeiten um die Patente. Vor allem Firmen, die nach den bisherigen Verfahren Ammoniak produzierten, legten Einsprüche ein. Das Durchsetzen des Patents für die BASF erforderte von Fritz Haber und allen Beteiligten viel Energie, es kam zu zahlreichen Gerichtsverhandlungen. Sein Einsatz für die BASF zahlte sich für Fritz Haber aus. Bis Mitte der 1920-iger Jahre zahlte sie ihm mehrere Millionen Reichsmark als Erfindervergütung aus, später wurde er Aufsichtsratmitglied bei der I.G. Farben AG.

Die technische Realisierung des Hochdruckverfahrens im industriellen Maßstab nahm in den Folgejahren ein Team an der BASF unter der Leitung von Carl Bosch (1874-1940) vor. Es fand durch sehr aufwändige Experimente einen preiswerten Katalysator. Eine Kombination aus Aluminiumoxid, Kaliumoxid und Magnetit (Eisenoxid) erwies sich als genauso geeignet wie Osmium oder Uran. Bosch löste auch das Problem, dass gewöhnliche Stahlbehälter unter dem hohen Druck platzen. Er setzte reines, kohlenstoffarmes Eisen als Innenmaterial ein und versah den kompletten Stahlmantel mit kleinen Bohrungen. So konnte der Wasserstoff nicht mehr mit dem Kohlenstoff im Eisen reagieren, und der durch das Eisen wandernde Wasserstoff konnte nach außen entweichen. Später erwiesen sich auch Stahllegierungen mit Chrom, Molybdän und Wolfram als sehr beständig. Die heutige Ammoniaksynthese beruht im wesentlichen immer noch auf diesen Ergebnissen.

Im Jahre 1911 ging Fritz Haber nach Berlin, um die Leitung des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Physikalische Chemie und Elektrochemie in Berlin-Dahlem zu übernehmen. In dieser Zeit entstand auch der Kontakt zu Otto Hahn, der am gleichen Institut arbeitete. Außerdem entwickelte sich eine Freundschaft zu Albert Einstein (1879-1955), der 1914 mit seiner Familie nach Berlin übersiedelte. Zunächst arbeitete Haber in verschiedenen Gebieten, beispielsweise an einem Anzeigegerät für Schlagwetterexplosionen in Bergwerken. Mit dem Beginn des Ersten Weltkrieges änderte sich jedoch alles. Wie viele andere deutsche Wissenschaftler unterzeichnete Haber den "Aufruf an die Kulturwelt" zur Unterstützung des Kaisers und des Krieges (siehe auch bei Otto Hahn). Das Kriegsministerium schuf eine neue Behörde, die sich mit der Beschaffung kriegswichtiger Rohstoffe beschäftigte. Fritz Haber wurde Leiter der Chemieabteilung. Eine Aufgabe bestand in der Entwicklung neuer Sprengstoffe. Bei einem anderen von Wilhelm Ostwald entwickelten Verfahren kann aus Ammoniak Salpetersäure hergestellt werden (vgl. Ostwald-Verfahren). Da die Kriegsgegner den Rohstoffimport von Chilesalpeter blockierten, wurde die Herstellung von Ammoniak und von Salpetersäure zu einem kriegswichtigen Verfahren.

Ab 1915 leitete Fritz Haber das Referat "Gaskampfwesen". Zu Habers Arbeitsgruppe gehörte für kurze Zeit auch Otto Hahn, der aber den Einsatz von Gaswaffen nicht guthieß. Der Einsatz von chemischen Kampfmitteln war allerdings nicht Habers Erfindung. Chlorgas als Kampfmittel wurde schon 1862 im amerikanischen Bürgerkrieg durch den General Doughty gegen die Südstaaten empfohlen. Und im französisch-algerischen Krieg 1845 töteten die französischen Gruppen über 1000 Kabylen, die in einem Berglabyrinth eingeschlossen waren, mit einem giftigen Rauch. Im ersten Kriegsjahr verwendeten die französischen Truppen Reizmunition, die im Fronteinsatz allerdings nur wenig Wirkung zeigte. 1915 waren die Kriegsfronten zwischen Deutschland und Frankreich festgefahren. Haber empfahl daher den Einsatz von Chlorgas.

Im März 1915 vergruben die deutschen Truppen tausende Stahlflaschen an vorderster Front in der Nähe von Ypern. Am 22. April öffneten sie unter der Aufsicht von Fritz Haber die Flaschen, als der Wind in günstiger Richtung wehte. Die Beteiligten auf deutscher Seite trugen zum Schutz vor dem giftigen Gas Sauerstoffmasken. Gasmasken gegen Chlor waren zu diesem Zeitpunkt noch nicht entwickelt. Eine Wolke mit etwa 150 Tonnen des aufgrund seiner hohen Dichte am Boden kriechenden Giftgases wälzte sich auf einer Breite von 6km über die Schützengräben der Franzosen. Nach einem anfänglichen Kratzen in Nase und Kehle folgten Husten und starke Atembeschwerden. Die Soldaten spuckten Blut, bevor sie vielleicht noch flüchten konnten oder in ihren Schützengräben grauenvoll erstickten. Über die Zahl der Verletzten und Vergifteten des ersten Angriffs gab es widersprüchliche Angaben, die Zahlen schwankten von nur wenigen bis zu mehreren tausend Opfern.

Fritz Haber kehrte am 1. Mai nach Berlin zurück, wo in seiner Villa ein gesellschaftlicher Anlass stattfand. In der gleichen Nacht nahm Clara die Dienstpistole ihres Gatten, gab einen Probeschuss ab und setzte den zweiten Schuss direkt in ihr eigenes Herz. Es kann heute nicht mehr entschieden werden, ob der Selbstmord Clara Immerwahrs im Affekt unter dem Eindruck des Chlorgaseinsatzes erfolgte oder das Resultat einer zerrütteten Ehe war. Tatsache ist, dass das Ereignis wohl den Schlusspunkt unter das jahrelange Leiden einer einst selbstbewussten und offenherzigen Frau setzte. 1917 heiratete Fritz Haber seine zweite Frau Charlotte Nathan. Habers Sohn Hermann aus erster Ehe emigrierte im Zweiten Weltkrieg mit seiner Frau in die USA, wo er vereinsamte und 1946 Selbstmord beging.

In den ab Mai 1915 folgenden Gasangriffen gegen die russischen Truppen an der Ostfront mischten die deutschen Truppen das noch wesentlich giftigere Phosgen zum Chlorgas bei. Das Phosgen blockiert wichtige Stoffwechselprozesse, der Tod tritt durch ein Lungenödem auf. Bis 1917 führten die deutschen Truppen etwa 50 Blasangriffe mit Giftgas durch. Die Allierten beschlossen Vergeltungsmaßnahmen. Auch sie setzten Chlorgas gegen deutsche Truppen ein und probierten immer neuere und noch giftigere Zusatzstoffe aus. Der massive Einsatz von chemischen Waffen führte auch dazu, dass in Habers Labor die Technologie für Atemschutzgeräte vorangetrieben wurde.

Die Granaten der Grünkreuzkampfstoffe waren mit einem grünen Kreuz versehen. In der blutigen Schlacht um Verdun im Februar 1916 setzten die Franzosen erstmals mit Phosgen gefüllte Granaten ein. Durch die Beigabe von Zinntetrachlorid oder Arsentrioxid bildete sich eine Nebelwolke, die eine stabilere Giftgaswolke erzeugte. Die Vergeltung der Deutschen erfolgte ab dem Mai des gleichen Jahres mit Grünkreuzgranaten, die mit Phosgen und Diphosgen - das sich beim Erwärmen zu Phosgen umwandelt - oder mit Chlorpikrin gefüllt waren.

Phosgen (Carbonylchlorid), COCl₂
Diphosgen (Chlorameisensäuretrichlormethylester), Cl-CO-O-CCl₃
Chlorpikrin (Trichlornitromethan), Cl₃C-NO₂

Zu den Gelbkreuzkampfstoffen zählt das um 1917 erstmals eingesetzte und stark hautreizende Senfgas. Diese ölige Flüssigkeit, die aufgrund von Verunreinigungen stark nach Senf oder Knoblauch riecht, ist ein starkes Zellgift. Sie dringt durch die Kleider in die Haut ein und führt zu großen Blasen und schweren Verstümmelungen oder zum Tod. Der gefürchtete Kampfstoff war auch unter dem Decknamen Lost bekannt. Granaten mit Lost waren mit einem gelben Kreuz gekennzeichnet.

1917 war noch während des Krieges ein Technischer Ausschuss für Schädlingsbekämpfung gegründet worden, dessen Vorsitz Haber übernahm. Nach Kriegsende entstand daraus die Deutsche Gesellschaft für Schädlingsbekämpfung. Sie verfolgte vor allem den Zweck, Unterkünfte vor Wanzen und Läusen oder Getreidesilos vor Mehlmotten zu schützen. Dabei setzte sie anfangs Blausäure ein. Ab 1920 leitete Walter Heerdt die Gesellschaft. Mit der Einführung des "Zyklon B" durch Heerdt im Jahre 1926 stand ein wirksames Mittel zur Verfügung. In einer Blechbüchse war die Blausäure mit Chlorkohlensäuremethylester als stark riechender Warnstoff auf dem Trägerstoff Kieselgur fixiert. Beim Verstreuen vergaste die Blausäure zusammen mit dem Warnstoff. Es ist von besonderer Tragik, dass die Nationalsozialisten später ausgerechnet dieses Gas für die Ermordung der Juden einsetzten, da Fritz Haber selbst ja Jude war.

Im Jahre 1933 verloren sämtliche Mitarbeiter mit jüdischer Abstammung ihren Job am Kaiser-Wilhelm-Institut. Fritz Haber war darüber so frustriert, dass er sich zurückzog und später in den Ruhestand versetzen ließ. Sein bis dahin unerschütterlicher und patriotischer Glaube an Deutschland war gebrochen. Im August verließ er Berlin, seine Reise führte ihn nach Paris, nach Spanien, in die Schweiz und nach England zur Universität Cambridge, die ihn eingeladen hatte. In dieser Zeit lernte er auch Chaim Weizmann kennen, den späteren Staatspräsident von Israel. Weizmann lud Haber ein, nach Palästina zu kommen. Vielleicht wäre dieses Vorhaben noch realisiert worden, die Ereignisse und die anstrengenden Reisen setzten Haber jedoch sehr zu. Er verstarb am 29. Januar 1934 in Basel auf der Durchreise an Herzversagen und einem Lungenödem. Seine Urne wurde auf dem Friedhof "Hörnli" beigesetzt. 1937 veranlasste Hermann Haber, dass die Urne Clara Immerwahrs im gleichen Grab beigesetzt wurde.

Bei keiner anderen Person der Wissenschaftsgeschichte vereinen sich in so hohem Maße der Nutzen einer für die Menschheit bedeutenden Erfindung und der Missbrauch der Chemie für die schrecklichsten Kapitel der Kriegsführung. Tragisch für Fritz Haber war auch, dass er als unerschrockener Patriot für sein Land gedient hatte und dann plötzlich in Ungnade fiel und das nur aufgrund seiner jüdischen Abstammung. Vielleicht ist er aber doch ein Stück zu weit gegangen, vor allem seinen eigenen Körper hat er aufgrund seiner exzessiven Arbeitsweise nie geschont.


Anmerkung

Im Genfer Protokoll vom 17. Juni 1925 vereinbarte eine Staatengruppe ein Verbot zum Einsatz von chemischen und biologischen Waffen im Krieg. Allerdings betraf das Verbot nicht deren Herstellung. Nervenkampfstoffe wurden erst später hergestellt. Sarin entwickelten die Deutschen um 1938 als Insektizid. Dieses Nervengift aus der Gruppe der Phosphonsäureester wurde zu Zeiten des Kalten Krieges von beiden Supermächten produziert und in großen Mengen gelagert. 1988 erfolgte damit ein Angriff auf ein kurdisches Dorf im Nordirak, wobei es bis heute umstritten ist, ob der irakische Despot Saddam Hussein dafür wirklich verantwortlich war. Im syrischen Bürgerkrieg kam Sarin im Jahr 2013 ebenfalls zum Einsatz. Einer der gefährlichsten Kampfstoffe überhaupt ist VX, der wie das Sarin über die Atmung und über die Haut aufgenommen wird. Nervenkampfstoffe überreizen das Nervensystem und führen zu einem Kollaps, sie wirken in geringsten Mengen innerhalb weniger Minuten tödlich. In der Chemiewaffenkonvention von 1992 verpflichteten sich die unterzeichnenden Staaten, sämtliche Bestände bis 2012 zu vernichten und keine neuen Kampfstoffe mehr herzustellen.