Lebenslauf

Antoine Laurent Lavoisier wurde als Sohn eines wohlhabenden Juristen in Paris am 26. August 1743 geboren. Seine Mutter starb als er fünf Jahre alt war. Als Schüler der Eliteschule Collège Mazarin wandte sich sein Interesse der Naturwissenschaft zu. Zunächst studierte er Rechtswissenschaften, gab dieses Interessenfeld aber zugunsten der Chemie immer mehr auf.  
  
Nach seinem Studium am Collège Mazarin wurde Lavoisier im Jahre 1768 als Mitglied der Académie des sciences (Akadamie der Wissenschaften) aufgenommen, nachdem er eine Arbeit über die Beleutungsmöglichkeiten von Paris eingereicht hatte. Durch seine Mitgliedschaft in der Akadamie erhielt Lavoisier viele Verwaltungsaufgaben, beispielsweise führte er Inspektionen in Tabakfabriken durch und stellte dabei fest, dass der Schnupftabak mit Holzasche gestreckt war.  
  
Im Jahr 1771 heiratete Lavoisier die erst 14jährige Marie-Anne Pierette Paulze. Marie war die Tochter seines Vorgesetzten, des Hauptzollpächters Paulze. Da seine Frau ebenfalls aus reichem Hause kam, hatte Lavoisier genügend finanzielle Mittel für seine eigenen, späteren Experimente. Seine Frau stand ihm im Labor regelmäßig zur Seite, sie experimentierte und führte ein Laborbuch, zahlreiche Abbildungen für die Kupfertafeln aus Lavoisiers Veröffentlichungen sind von ihr entworfen.

Lavoisier leitete – neben seiner Tätigkeit als Chemiker und Privatgelehrter – viele öffentliche Ämter. So war er ab 1775 Leiter der staatlichen Schießpulverwerke und ab 1791 Beauftragter der königlichen Schatzkammer. Während der französischen Revolution wurde er verhaftet und am 8. Mai 1794 durch die Guillotine hingerichtet. Die Revolutionäre rechneten mit allen privilegierten Personen der früheren Feudalgesellschaft gnadenlos ab, und da blieb auch Lavoisier davon nicht verschont. 
 

Theorien und Werk

Im Jahre 1767 begleitete Lavoisier den Mineralogen, Paläontologen und Botaniker Jacques-Étienne Guettard (1715„1786) bei dem Auftrag, einen mineralogisch-geologischen Atlas von Frankreich anzufertigen. Lavoisier sammelte auf dieser Reise Gesteins- und Wasserproben und lernte dabei auch die einfache Bevölkerung Frankreichs kennen. Das ursprüngliche Vorhaben scheiterte an Geldnot, aber Lavoisier legte eine Arbeit über die Beschaffenheit des Trinkwassers vor: De la Nature des Eaux d'une partie de la Franche-Comté, de l'Alsace, de la Lorraine, de la Champagne, de la Brie et du Valois. Lavoisier vertrat in der Arbeit die Ansicht, dass die Kenntnis über die Zusammensetzung des Trinkwassers für die Gesundheit der Bevölkerung von Bedeutung sei. 
  
Die Arbeit am Wasser führte Lavoisier zu einer Reihe von weiteren Experimenten. Er destillierte das Wasser mehrfach und untersuchte, wie rein das Wasser dabei werden konnte. Das Ergebnis dieser Arbeit veröffentlichte Lavoisier in zwei Abhandlungen:

Premier... (et) Second Mémoire sur al nature de l'Eau et sur lés Expériences par les quelles on a prétendu prouver la possibilité de son changement en terre. 
  
Übersetzung: „Erste (und) zweite Abhandlung von der Beschaffenheit des Wassers und den Versuchen, durch welche man die Möglichkeit, seiner Verwandlung in Erde, hat beweisen wollen.“

Am Beginn dieser Schrift stellte Lavoisier die Frage, ob das Wasser – gemäß der Meinung früherer Naturforscher – in Erde verwandelt werden könne. Der erste, kürzere Teil der Abhandlung beschrieb diese Theorien, im zweiten ausführlichen Teil führte Lavoisier Experimente an, um diese Meinung zu widerlegen. Er füllte ein Pelikangefäß, einen vollständig nach außen abgeschlossenen Glaskolben, mit zuvor mehrfach destilliertem Wasser und erhitzte diesen Kolben in einem Sandbad. Zu Beginn des Experiments trieb er sorgfältig die Luft aus, damit das Gefäß während des Versuchs nicht platzte. Das Erhitzen bis zum Sieden des Wassers erfolgte über eine Zeitdauer von drei Monaten. Nach einiger Zeit bemerkte Lavoisier entstehende Flitter, die sich am Boden absetzen. Vor der Durchführung des Experiments hatte sich Lavoisier die genauste, damals verfügbare Waage beschafft und sowohl Glaskolben als auch das eingesetzte Wasser sorgfältig gewogen. Nach den drei Monaten und erneuter Wägungen stand für Lavoisier fest: 
  
„Daraus, dass das sämtliche Gewicht der Stoffe zusammen keinen Zuwachs erhalten hatte, war es schon natürlich zu schließen, dass weder das Feuerwesen, noch ein anderer, draußen befindlicher Körper das Glas durchdrungen und sich mit dem Wasser verbunden hätte, um die Erde zu erzeugen; es blieb also noch übrig zu bestimmen, ob diese Erde ihren Ursprung von der Zerstörung eines Anteils des Wassers oder des Glases hatte: Nun war nach den von mir genommenenen Maßregeln nichts leichter zu entscheiden, denn es kam nur darauf an zu bestimmen, ob das Gewicht des Gefäßes oder des in demselben befindlichen Wassers eine Abnahme erlitten hätte.  
Ich leerte also den Pelikan aus und tat das Wasser und die in demselben befindliche Erde sorgfältig in einer Flasche von Kristallglas bei Seite, ließ das Gefäß vollkommen trocken werden, brachte es auf die Waagschale, nachdem ich mich überzeugt hatte, dass keine Spur von Feuchtigkeit mehr in demselben geblieben war und fand durch zwei an verschiedenen Tagen nacheinander angestellte Abwägungen, dass es 17 und vier Zehntel an Gewicht verloren hatte. 
Hierdurch ward zur Genüge erwiesen, dass der Stoff des Glases selbst die während dem Digerieren von Wasser geschiedene Erde geliefert hatte...“

(aus A.L. Lavoisier: Untersuchungen über das Wasser, S. 74 bis 75, herausgegeben von Peter Buck, Bad Salzdethfurth, 1983) 
 
Nach den Untersuchungen über das Wasser widmete sich Lavoisier den Gasen. 1772 legte er der Akademie der Wissenschaften unter dem Titel Mémoire sur le feu élémentaire eine Schrift vor, in der er sich mit der Phlogistontheorie Georg Ernst Stahls (1660–1734) auseinandersetzte. Nach dieser Vorstellung sollte in allen brennbaren Stoffen ein „Brennstoff“ oder ein „Phlogiston“ enthalten sein, das bei der Verbrennung entweicht. Dieses mische sich mit der Luft und mache sie dadurch ungeeignet, weitere Verbrennungen zu unterhalten („phlogistisierte Luft“). Obwohl zu dieser Zeit schon bekannt war, dass Metalle bei ihrer „Verkalkung“ oder „Kalzination“ (heute würde man sagen: Oxidation) an Gewicht zulegten, hielten auch Zeitgenossen wie Priestley oder Scheele an der Phlogistontheorie fest. Durch eine ganze Serie an Versuchen lenkte Lavoisier die Aufmerksamkeit auf Widersprüche innerhalb der Phlogistontheorie: „Es scheint festzustehen, dass die Luft in die Zusammensetzung der meisten Mineralien, ebenso der Metalle eingeht, und dies in einem sehr großen Ausmaße...“ (aus Max Speter, in Bugge: Das Buch der großen Chemiker, S. 311). In der gleichen Veröffentlichung beschrieb Lavoisier seinen berühmten Versuch zur Verbrennung eines Diamanten. Zunächst wurde ein Diamant in einer Glasglocke, die im Wasser steht, mit Hilfe einer überdimensionalen Brennlinse verbrannt. Bei der Verbrennung nahm das Gasvolumen in der Glocke ab und Lavoisier untersuchte die entstehenden Stoffe. Durch eine Fällung mit Kalkwasser wies er nach, dass das Gas in der Glocke nach der Verbrennung „fixe Luft“ (Anmerkung: heute Kohlenstoffdioxid) enthält. In Variationen versuchte er dann, den Diamanten im Vakuum oder in reiner fixer Luft zu verbrennen. Andere Chemiker wiederholten den Versuch und kamen zur Überzeugung, dass der Diamant bei Luftabschluss sich nicht verflüchtige.  
  
Lavoisier experimentierte in der Folgezeit mit der Verbrennung von Schwefel und Phosphor und kam 1772 zu dem Schluss „Diese Entdeckung, welche ich durch Versuche, die ich als entscheidend betrachte, festgestellt habe, brachte mich auf den Gedanken, dass das, was sich bei der Verbrennung von Schwefel und Phosphor beobachten lasse, wohl in Bezug auf alle Körper, die bei der Verbrennung und Kalzination an Gewicht zunehmen, statthaben könne...“  
  
1774 hatte Priestley beim Erhitzen von rotem Quecksilberoxid ein Gas erhalten, das er „dephlogistierte“ Luft nannte. Scheele in Schweden hatte dieses Gas auch schon durch das Erhitzen einer Silberverbindung erhalten, er nannte es „Feuerluft“. Im Oktober 1774 besuchte Priestley das Labor Lavoisiers und stellt seine Methode vor. Lavoisier varriierte danach diesen Versuch und stellte aus Quecksilber und Luft rotes Präzipitat (heute: Quecksilberoxid) her und zerlegte dieses wieder (Beschreibung des Versuchs unter >Sauerstoff). Wer nun den Sauerstoff entdeckt hat, ob Scheele, Priestley oder Lavoisier, lässt sich nicht eindeutig entscheiden, jedenfalls war es Lavoisier, der den Elementcharakter des Stoffes als erster erkannte und die Vorgänge exakt beschreiben konnte.

Lavoisiers Apparatur zur Zerlegung von rotem Quecksilberoxid

Nach einer Untersuchung über die menschliche Atmung 1777 leitete Lavoisier den Sturz der Phlogistontheorie im gleichen Jahr mit seiner Schrift „Abhandlung vom Verbrennen überhaupt“ ein. Darin attackierte er die Phlogistontheorie und führte zur Untermauerung der Kritik zahlreiche Experimentierergebnisse an. In der im Jahre 1779 veröffentlichten Schrift „Allgemeine Betrachtungen über die Beschaffenheit der Säuren und die Grundstoffe, aus welchen selbige bestehen“ benannte er erstmals das entdeckte Gas mit dem principe oxygène (abgeleitet von den griech. Wörtern oxys, sauer und geinomai, erzeugen). Lavoisier glaubte aber auch, dass der Sauerstoff in allen Säuren vorhanden war (diese Meinung wurde aber 1812 von Davy widerlegt). 
 
Die erneute Zuwendung zum Wasser und die Herstellung und Zerlegung des Wassers in den Jahren 1783 bis 1786 durch Lavoisier gab der Phlogistontheorie schließlich den Gnadenstoß. Die von Henry Cavendish (1731–1810) im Jahr 1783 gemachte Entdeckung, dass Wasser kein Element ist – wie es seit Aristoteles angenommen wurde – sondern dass es eine Verbindung aus „dephlogistierter Luft“ (heute: Sauerstoff) und brennbarer Luft (Phlogiston, heute: Wasserstoff) darstellt, regten Lavoisier an, die Versuche Cavendishs zu wiederholen. Er ließ einen mit Nägeln gefüllten eisernen Flintenlauf (F) in ein Kohlebecken einmauern und erhitzte diesen bis zur Rotglut. Dann leitete er Wasserdampf durch die Apparatur (siehe Bild unten). Den entstehenden Wasserstoff fing er auf (H), die Eisennägel wog er nach der Reaktion und stellte eine Gewichtszunahme fest.



Apparatur Lavoisiers zur Herstellung von Wasserstoff aus Wasser (von rechts nach links)

In einem anderen Versuch stellte er Wasser her – er beschrieb den Versuch als „Rekomposition des Wassers“ – in dem er Wasserstoff in „säureerzeugendem Gas“ (heute: Sauerstoff) in einem großen Kolben verbrannte und danach einen flüssigen Beschlag am Kolbenrand feststellte. 
 
Im Jahre 1785 legte Lavoisier der Akademie der Wissenschaften die Schrift Réflexions sur le phlogistique (Betrachtungen über das Phlogiston) vor, in dem er den Verzicht auf die Annahme des Phlogistons forderte. Als Krönung von Lavoisiers Schaffen erschien 1789 das Werk Traité élémentaire de chimie, das großen Einfluss für die künftigen Benennungen chemischer Stoffen haben sollte: 
  
Im ersten Teil des Werks knüpft Lavoisier an die Vorstellungen von Robert Boyle (1627–1691) an, dass Stoffe, die nicht weiter in andere Stoffe zerlegt werden können, als „éléments“ zu betrachten seien (Anmerkung: Heute meint man mit dem Begriff der Elemente meistens die elementaren Stoffe). Lavoisier selbst hatte ja gezeigt, dass Luft, Wasser, Erde und Feuer, die seit der Antike als Elemente bezeichnet wurden, nicht ineinander umgewandelt werden können. Er sieht alle auf der Erde vorkommenden „Körper“ (heutiger Begriff: Stoffportionen) als Komposita, als „zusammengesetzte Stoffe“ an. Jeder Körper enthält calorique („Wärmestoff“), eine substance simple, die für den Wärmezustand verantwortlich ist. Darüber hinaus gibt es nach Lavoisier weitere substances simples wie lumière („Lichtstoff“), oxygène („säurezeugender Stoff“), azote („azotischer Stoff“) und hydrogène („wasserzeugender Stoff“). Die substances simples, die Lavoisier als éléments („Element“) oder principes (im Sinne von „Uranfang“) sieht, treten nicht sichtbar auf, sondern komponieren nur die Körper und bleiben bei chemischen Umsetzungen erhalten (siehe dazu >Geschichte des Periodensystems). Letztendlich werden nach Lavoisiers Vorstellung alle Gase durch das calorique gebildet. Entsprechend bewirkt das oxygène die Bildung von Säuren. Anders als bei Boyle sind die Elemente bei Lavoisier also keine chemischen Stoffe im heutigen Sprachgebrauch.  
 

  Tabelle aus Lavoisiers Traité élémentaire de chimie, 1789   

Lavoisiers System wurde im Laufe des 19. Jahrhunderts dahingehend geändert, dass Wärme, Licht und Elektrizität (später auch noch Magnetismus) nicht mehr als chemische Elemente angesehen wurden. Auch Lavoisiers Vorstellung, dass alle Säuren das „principe oxygènique“ enthalten, wurde mit der Etablierung des Chlors als elementarer Stoff durch Davy im Jahre 1810 aufgegeben. Da Lavoisier das Erwärmen von Stoffportionen als chemische Reaktion ansah, ist es nicht verwunderlich, dass im zweiten Teil des Traité élémentaire de chimie die Kalorimetrie, die Reaktionen von Säuren und Basen miteinander und ihre Reaktion mit Oxiden einen gemeinsamen Teil bilden. Der dritte Teil widmet sich der Darstellung von Geräten und Versuchsaufbauten. In einer Tabelle werden 31 bis dahin bekannte chemische Elemente (eigentlich: Stoffbildungsprinzipien) aufgezählt. 
  
Antoine Lavoisier war einer der bahnbrechendsten Chemiker seiner Zeit. Mit seinen Experimenten widerlegte er die Phlogistontheorie. Er bewies mit einer Reihe von Versuchen zur Verbrennung, dass dabei eine Substanz mit Sauerstoff eine Verbindung eingeht.Beim Verbrennen von Zinn in einem geschlossenen Gefäß beispielsweise nimmt das Gewicht des Metalls durch den Verbrennungsvorgang zu, wobei Sauerstoff aufgenommen wird. Mit der Oxidationstheorie deutete er nicht nur die Vorgänge bei der Verbrennung, sondern auch die bei der Atmung und bei der alkoholischen Gärung.  
  
Lavoisier war auch einer der ersten, der 1789 ein Gesetz der Erhaltung der Masse formulierte: "Nichts wird bei den Operationen künstlicher oder natürlicher Art geschaffen, und es kann als Axiom angesehen werden, dass bei jeder Operation eine gleiche Quantität Materie vor und nach der Operation existiert". Ein ähnliches Gesetz hatte der russische Naturforscher Michail Wassiljewitsch Lomonossow (1711-1765) zuvor formuliert. Lavoisier setzte quantitative Messmethoden mit Hilfe der Waage ein und bereitete damit den Weg zur Elementaranalyse. 
  
Gemeinsam mit dem französischen Chemiker Claude Louis Graf von Berthollet (1748-1822) führte Lavoisier das System der chemischen Nomenklatur ein (Méthode de nomenclature chimique, 1787). Der Begriff leitet sich vom lateinischen Wort nomenclatio („Benennung mit Namen“) ab. Der Sinn bestand darin, den Stoffen einen Namen zuzuordnen, in dem die chemische Zusammensetzung zum Ausdruck kommt. Das System wurde später von verschiedenen Chemikern weiterentwickelt. Am Genfer Kongress 1892 beteiligten sich 34 Chemiker aus acht europäischen Staaten und verabschiedeten die Empfehlungen der Genfer Nomenklatur. Heute liegt diese Aufgabe bei der IUPAC in Oxford. (International Union of Pure and Applied Chemistry, auf deutsch übersetzt: Internationale Union für Reine und Angewandte Chemie). 
 
 
Empfehlenswerte Literaturquellen