Der Entdecker der Edelgase

Vor 155 Jahren wurde Sir William Ramsay geboren. Der schottische Chemiker erhielt 1904 den Nobelpreis für seine Untersuchungen der Atmosphäre und die Entdeckung der Edelgase. Was es mit den Edelgasen auf sich hat, ohne die es des Nachts deutlich dunkler und farbloser wäre, erfahrt ihr hier ...

Sir William Ramsay wurde am 2. Oktober 1852 in Glasgow, Schottland geboren. Zunächst studierte er in Glasgow, verließ die Uni aber ohne einen Abschluss zu machen. Er ging nach Deutschland um bei Robert Bunsen (siehe Link "Feuer und Flamme" für die Chemie am Ende des Artikels)zu studieren, entschied sich dann aber für ein Studium in Tübingen. Dort schrieb er seine Doktorarbeit.

Er ging zurück nach Glasgow und forschte dort über bestimmte Inhaltsstoffe von Pflanzen, so genannte Alkaloide. Die meisten Alkaloide sind hochwirksame Drogen oder Gifte. Nikotin ist beispielsweise ein in der Tabakpflanze enthaltenes Alkaloid. Koffein wird weltweit täglich von einer großen Zahl Menschen in Form von Kaffee oder Tee zu sich genommen.

Eines Tages besuchte Ramsay eine Vorlesung des berühmten Lord Rayleigh. von ihm stammt die Erklärung, warum der Himmel blau ist (Link am Ende des Artikels). In der Vorlesung berichtete Lord Rayleigh, dass das aus Luft gewonnene Gas Stickstoff sich von künstlich hergestelltem unterschied.

Forschung am trägen Element

Ramsay beschloss, der Sache auf den Grund zu gehen. Wenige Monate später schrieb er an Lord Rayleigh, dass er aus Luft ein bislang unbekanntes Element isolieren konnte. Ramsay berichtete, dass es so gut wie nicht chemisch reagierte. Darum hatte man es bis dahin auch nicht entdeckt. Ramsay benannte das Gas Argon. Der Name ist griechisch und bedeutet das träge [Element]. Der von Rayleigh beobachtete Effekt war also auf eine Verunreinigung des Stickstoffs durch Argon zu erklären.

In den folgenden Jahren forschte Ramsay weiter und entdeckte weitere kaum reagierende Luftbestandteile. Die Eigenschaft von Substanzen, nicht zu reagieren, nennt man inert. Ramsay bezeichnete die von ihm entdeckten Gase als Edelgase, weil sie sich anscheinend zu fein waren, mit anderen Elementen zu reagieren.

Helium im Sonnenlicht

Neben dem Argon entdeckte er zusammen mit Morris William Travers auch das Neon (das Neue), Krypton (das Versteckte), Xenon (das Fremde), Radon (das Strahlende) sowie das Helium. Wie dir vielleicht auffällt, ist Helium das einzige, das auf -um endet. Das liegt daran, weil man es zuerst durch Spektroskopie (siehe Link zu Arthur Schawlow am Ende des Artikels), also durch die Untersuchung des Sonnenlichts, als Sonnenbestandteil entdeckte. Damals glaubte man, dass auf der Sonne nur metallische Elemente vorkommen. Metalle enden auf -um, wie Aluminium, Magnesium, Natrium und so weiter. Man dachte also,Helium sei auch ein Metall und nannte es deswegen Helium. Es ist aber ein Gas. Richtig hätte Helium also  wie die anderen Edelgase auf "-on" enden müssen - Helion.

Warum reagieren Edelgase so gut wie nicht?

Alle Edelgase sind farb- und geruchlos, nicht brennbar und kaum wasserlöslich. Edelgase liegen als Atome vor, nicht als Moleküle. Das liegt am Aufbau der Atome. Ein Atom besteht aus einem Atomkern und Elektronen, die ihn umkreisen. Diese Elektronen sind in Stockwerken angeordnet. Die chemischen Eigenschaften einer Substanz werden von der Anzahl der Elektronen auf dem äußersten Stockwerk bestimmt.

Voraussetzung für eine chemische Reaktion ist der Austausch von Elektronen zwischen zwei Atomen. Bei den Edelgasen ist das äußerste Stockwerk voll besetzt, dort ist also eine Geschlossene Gesellschaft. Also kann auch kein Austausch von Elektronen stattfinden und damit keine chemische Reaktion.

Wie gewinnt man Edelgase?

Edelgase werden aus der Luft durch das Linde-Verfahren (siehe Link)gewonnen, auch als Fraktionierte Destillation bekannt. Dabei kühlt man die Luft auf weniger als -270° Celsisus. Bei solch niedrigen Temperaturen sind die Gase fest oder flüssig. Dann erwärmt man sie wieder langsam. Die verschiedenen Gase haben unterschiedliche Siedepunkte und verdampfen so nacheinander. Bei -268,93 °C gewinnt man Helium, bei -246,08 °C Neon, bei -185,8 °C Argon und so weiter.

Wozu kann man sie verwenden, wenn sie doch nicht reagieren?

Die vermeintliche Schwäche der Edelgase, ihre Reaktionsträgheit, ist ihre Stärke. Man verwendet Helium als unbrennbares Traggas für Zeppeline. Beim Schutzgasschweißen sorgt ein Edelgasstrahl dafür, dass das Werkstück nicht verbrennt. Tiefseetaucher können erst duch Helium so tief tauchen. Xenon kann als Narkosemittel eingesetzt werden, Radon nutzt man in Heilstollen zur Behandlung von Erkrankungen der Atemwege. Und zu guter Letzt wären die Nächte deutlich dunkler und farbloser, gäbe es nicht die in vielen Farben strahlenden so genannten Neonröhren.

1904 erhielt Sir Ramsay als Anerkennung des Verdienstes, das er sich durch die Entdeckung der indifferenten gasförmigen Grundstoffe in de Luft und die Bestimmung ihres Platzes im periodischen System erworben hat, den Nobelpreis für Chemie.

Nach einem misslungenen Ausflug in die Wirtschaft, bei dem Sir Ramsay Gold aus Meerwasser gewinnen wollte, starb er am 23. Juli 1916 in High Wycombe in der Grafschaft Buckinghamshire an Nasenkrebs.

Übrigens: Die Micky Maus-Stimme beim Einatmen von Helium kommt dadurch zustande, dass die Schallgeschwindigkeit in Helium knapp dreimal höher ist als in Luft (330 m/s -> 900 m/s) höher ist. 

Warum der Himmel blau ist, kannst du hier nachlesen

Text: -jj- 2.10.2007 // Bilder: Ramsay: PD; Schutzgas: Nathaniel C. Sheetz/GFDL; Leuchtmittel: Wächter/GFDL; Edelgasleuchten: Tomihahndorf/GFDL; Sonnenfinsternis: Luc Viatour/GFDL

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