Wilhelm Ostwald

Wilhelm Ostwald (* 21. Augustjul./ 2. September 1853greg. in Riga; † 4. April 1932 in Leipzig) war ein deutsch-baltischer Chemiker, Nobelpreisträger (1909) und Philosoph.

Leben

Friedrich Wilhelm Ostwald wurde als zweiter Sohn eines Böttchermeisters und dessen Frau im damals zum russischen Kaiserreich gehörenden Riga geboren (heute Lettland). Seine Vorfahren stammten aus Hessen und Berlin, lebten aber als baltische Familie seit mehreren Generationen im russischen Reich.

Von 1864 bis 1871 besuchte er ein Realgymnasium schloss es mit dem Abitur ab. 1872 begann er ein Chemiestudium an der Universität Dorpat (heute Tartu, Estland), das er 1875 mit einer Kandidatenarbeit beendete. Er wurde Assistent am physikalischen Institut bei Arthur von Oettingen, später am chemischen Institut bei Carl Schmidt. 1877 schrieb er in Dorpat seine Magisterarbeit und 1878 seine Dissertation. Während dieser Zeit war Ostwald bei der Studentenverbindung Baltische Corporation Fraternitas Rigensis Dorpat aktiv. Im Jahr 1880 arbeitete er als Lehrer in einer Mittelschule für Physik, Mathematik, Chemie. Im Jahr 1881 war im Polytechnikum von Riga eine Professorenstelle frei geworden und da ein anderer Chemiker absagte, bekam Ostwald die Stellung.

Von 1882 bis 1887 war Ostwald Professor für Chemie am Rigaer Polytechnikum (heute: Technische Universität Riga). Dann folgte er einem Ruf nach Leipzig. Er war von 1887 bis 1906 Professor an der Universität Leipzig, hielt Vorlesungen zu den Themen Chemie und Philosophie. 1888 veröffentlichte er das Ostwaldsche Verdünnungsgesetz, 1897 die Ostwald-Reifung. Ebenso stellte er die Ostwaldsche Stufenregel zusammen mit der Ostwald-Volmer-Regel auf. In dieser Zeit begründete er zusammen mit Svante Arrhenius, Jacobus Henricus van ’t Hoff und Walther Nernst die physikalische Chemie.

Von 1901 bis 1921 gab Ostwald die „Annalen der Naturphilosophie“ heraus (Bände 12f 1913/14 und 1914/17 unter dem Titel „Annalen der Natur- und Kulturphilosophie“). Die Sächsische Akademie der Wissenschaften zu Leipzig plant ein Projekt zu Ostwalds Wissenschaftsphilosophie, das 2008 abgeschlossen werden soll.

Nach einem einjährigen Aufenthalt in den USA 1905 als erster deutscher Austauschprofessor (Harvard University, MIT) ließ sich Ostwald 1906 aufgrund von Differenzen mit der Universität Leipzig vorzeitig emeritieren und zog nach Großbothen in seinen Landsitz „Energie“, den er 1901 erworben hatte. Dort arbeitete er bis zu seinem Lebensende als freier Forscher. Ostwald war Mitglied der Königlich Sächsischen Gesellschaft der Wissenschaften (Vorgängerorganisation der Sächsischen Akademie der Wissenschaften) und Korrespondierendes Mitglied der Preußischen Akademie der Wissenschaften.

 

Grabplatte für Wilhelm Ostwald und seine Familie im Park seines Landsitzes "Energie" in Großbothen

 

Gesamtaufnahme der Grabstätte

 

Wilhelm Ostwald starb 1932 in einem Leipziger Krankenhaus und wurde in Großbothen beigesetzt. Er war seit 1880 mit Helene von Reyher verheiratet, mit der er zwei Töchter und drei Söhne hatte, u. a. die Chemiker Wolfgang Ostwald (Ostwald-Viskosimeter) und Walter Ostwald (Kraftstoffe (Aral), Verbrennungstechnik). Der Sohn seiner Tochter Elisabeth, Georg Brauer, war ebenfalls Chemiker und hatte lange Jahre den Lehrstuhl für Anorganische Chemie an der Universität Freiburg inne.

Der Wissenschaftler

 

 

Wilhelm Ostwald (1903)

 

Wilhelm Ostwald (rechts) und van ’t Hoff im Labor (1905)

 

Ostwald entwickelte bei Arthur von Oettingen in Dorpat während seiner Magisterarbeit „Volumenchemische Studien über Affinität“ zwischen 1875 und 1878 ein Pyknometer zur Dichtebestimmung, nach seiner Habilitation entwickelte er in Riga einen Thermostaten, einen Rheostaten und ein Viskosimeter. Ostwald untersuchte in Riga die Hydrolyse von Methylazetat durch Säureeinfluss mit konduktometrischen Messungen. Er konnte je nach Konzentration der Lösung eine Proportionalitätskonstante, die er Affinitätskonstante nannte, ermitteln. Zur Bestätigung folgten Leitfähigkeits-Messungen mit verschiedenen Säuren und Salzen. Zwischen 1884 und 1885 publizierte er die Ergebnisse und konnte viele Affinitätskonstanten (KS-Werte) für Säuren bzw. Basen ermitteln, die Proportionalität der Affinitätskonstanten ging als Ostwaldsches Verdünnungsgesetz in die Wissenschaft ein.

Über die Struktur von Elektrolyten und der Dissoziation gab es während Ostwalds Professur in Riga noch keine klaren Vorstellungen. Die allgemeine Ansicht zu dieser war, dass Ionen nur sehr reaktionsfähige Atome seien. Ostwald stieß auf eine Arbeit des noch unbekannten schwedischen Chemikers Svante Arrhenius reiste zu ihm nach Upsala (Sommer 1884). Er ließ Arrhenius Dichtemessungen mit seinem Viskosimeter durchführen. Dabei entwickelte sich eine kollegiale Freundschaft zwischen beiden, die bis an das Lebensende anhielt. Ostwald und Arrhenius entwickelten gemeinsam die Theorie der Dissoziation. Die Theorie der elektrolytischen Dissoziation erhielt zudem Belege von dem Holländer van ’t Hoff, der sich mit dem osmotischen Druck befasste. Ostwald untersuchte schwache Elektrolyten (organische Säuren) und konnte zeigen, dass nur ein kleiner Anteil der Teilchen dissoziert, dieses Gesetz ist als das Ostwaldsche Verdünnungsgesetz bekannt. Die Theorie der Dissoziation verschaffte Ostwald 1887 einen Lehrstuhl für physikalische Chemie in Leipzig. Dieser Lehrstuhl war nicht der erste und einzige für physikalische Chemie in Deutschland, in Heidelberg lehrte bereits Hermann Kopp.

Im Jahr 1887 reifte bei Ostwald der Gedanke, die erste Zeitschrift für physikalische Chemie zu gründen. Er konnte Jacobus Henricus van ’t Hoff, mit dem sich eine Freundschaft entwickelte, als Mitherausgeber der Zeitschrift für physikalische Chemie, Stöchiometrie und Verwandtschaftslehre gewinnen. Für die Mitwirkung bei dem ersten Band mussten weltweit Forscher gewonnen werden. Ostwald war bis zum Jahr 1922 Herausgeber dieser Zeitschrift, sie war Jahrzehnte (100 Bände bis 1922) Sammelpunkt für Forscher auf physikalisch-chemischen Gebiet, da Ostwald und van ’t Hoff auch anderssprachige Artikel übersetzten. So festigte die Zeitschrift die physikalische Chemie als Wissenschaft.

Im Jahr 1893 wandte sich Ostwald der Dissoziation von reinem Wasser und der Bestimmung des Ionenproduktes zu.

Er nutzte auch die Kalomel-Elektrode als Normalelektrode zur Bestimmung von Potentialdifferenzen zu verschiedenen Metallen.

Ab 1894 prägte Ostwald den Begriff der Katalyse (siehe unten). Er wandte sich sowohl anorganischen, organischen und biochemischen Fragestellungen der Katalyse zu.

Die Umsetzung von Stickstoff mit Wasserstoff unter Druck bei Katalyse von Eisendraht wurde von seinem Schüler M. Bodenstein untersucht. Mit Dr. Brauer untersuchte er ab 1901 die katalytische Umsetzung des Ammoniaks zu Salpetersäure (Ostwald-Verfahren).

Der katalytische Einfluss führt mitunter zu gekoppelten Reaktionen, die nicht immer das stabilste Produkt sondern das nächstliegende Produkt bilden. So kann durch Reaktion von Phosphor mit Sauerstoff das energetisch höherstehende Ozon durch katalytischen Einfluss gebildet werden. Diese Reaktion ist sogar in wässrigen Milieu durch Bildung von Wasserstoffperoxid möglich. Einzelne Reaktionszwischenprodukte können bei einer Reaktion eine thermodynamisch höhere Energie annehmen, wenn im weiteren Reaktionsverlauf das Endprodukt zu einer Verminderung der Freien Energie gegenüber dem Ausgangsstoff führt.

Ostwald gehörte zu den Mitbegründern der Deutschen Elektrochemischen Gesellschaft. In seinem Vortrag Die wissenschaftliche Elektrochemie der Gegenwart und die technische der Zukunft propagierte er den zukünftigen Einsatz von Brennstoffzellen und im Artikel Die Energiequellen der Zukunft die Nutzung von Sonnenenergie.

Ostwald lehnte es lange Zeit ab, Denkansätzen der Thermodynamik auch auf atomarer Ebene zu betrachten, insbesondere Boltzmanns kinetische Gastheorie.

1906 bis 1916 wirkte Ostwald in der internationalen Kommission zur Festsetzung der Atomgewichte mit.

Ostwald bemühte sich um eine bessere internationale Zusammenarbeit von Wissenschaftlern. Dieses Bemühen mündete im Jahre 1912 in der Internationalen Assoziation der Chemischen Gesellschaften, deren erster Präsident er war. Es erfolgten von 1911 bis 1913 Tagungen in den Hauptstädten.

Durch seine Lehrbücher und die Herausgabe der ersten Zeitschrift für physikalische Chemie gilt Ostwald als Begründer und Organisator der physikalischen Chemie.

1909 wurde Ostwald der Nobelpreis für Chemie für seine Forschungen auf dem Gebiet der Katalyse, sowie für seine grundlegenden Untersuchungen über chemische Gleichgewichtsverhältnisse und Reaktionsgeschwindigkeiten verliehen.

Lehrsätze zur Katalyse:

„Katalyse ist die Beschleunigung eines langsam verlaufenden chemischen Vorgangs durch die Gegenwart eines fremden Stoffes.“

– 1894

„Ein Katalysator ist jeder Stoff, der, ohne im Endprodukt einer chemischen Reaktion zu erscheinen, ihre Geschwindigkeit verändert.“

– 1901

Ostwalds Arbeiten gelten als Grundlage für das auf Katalysatoren aufbauende Haber-Bosch-Verfahren. Durch das Ostwaldverfahren wurde sein Name verewigt. 1911 bis 1913 setzte er sich für das Projekt Die Brücke ein.

 

Ostwaldscher Doppelkegel

 

Ostwald war Mitbegründer und erster Mitherausgeber der Zeitschrift für physikalische Chemie.

Ab 1914 widmete sich Ostwald der Farbenlehre. 1917 erschien der „Ostwaldsche Farbenatlas“, 1921 die Zeitung „Die Farbe“.

Ostwald hatte eine Vielzahl akademischer Schüler, unter ihnen Georg Bredig; zu seinen Schülern zählt auch der Begründer des in DIN 476 festgelegten Papierformats, Walter Porstmann.

Der Lehrer

Im Jahr 1885 erschien sein erstes Lehrbuch der allgemeinen Chemie, welches auch als der große Ostwald bezeichnet wurde. Es gab den Erkenntnisstand über die physikalische Chemie vom Jahr 1885 wieder.

Im Jahr 1889 schrieb er den Grundriß der allgemeinen Chemie. 1894 folgte das Buch Wissenschaftliche Grundlagen der analytischen Chemie. Ostwald führte in diesem Buch Dissoziationskonstanten, Löslichkeitsprodukt, Ionenprodukt, Wasserstoffionenkonzentration und Indikatorgleichgewichte in die analytische Chemie ein.

Im Jahr 1896 erschien Ostwald Buch Elektrochemie. Ihre Geschichte und Lehre. Dieses Werk war das umfassendste über Elektrochemie in seiner Zeit.

Zwischen 1895-1897 beschäftigte sich Ostwald intensiv mit den Gedanken von Josiah Willard Gibbs zur Thermodynamik. Im Jahr 1892 erschienen die Thermodynamischen Studien von Ostwald, wodurch die Ideen von Gibbs auch im deutschsprachigen Raum bekannt wurden (Gibbs-Energie). Ostwald prägte den Satz: Ein perpetuum mobile zweiter Art ist unmöglich. Es kann keine Maschine konstruiert werden, die verschiedene Energien vollständig ineinander umwandelt.

1900 erschien von ihm noch das Buch Grundlinien der anorganischen Chemie.

Seit 1889 gibt er auch Originalschriften von berühmten Wissenschaftlern Ostwalds Klassiker der exakten Wissenschaften heraus. Vom Verlag Harri Deutsch wird diese Reihe bis zum heutigen Tage weitergeführt.

Unter Ostwald wurden mehrere hundert Physikochemiker ausgebildet. Darunter waren 70 Chemiker, die später selbst Professuren erhielten. Der Chemiker Walther Nernst entwickelte bei Ostwald die „osmotische Theorie der galvanischen Elemente“, welche heute besser als Nernst-Gleichung bekannt ist. Frederick George Donnan entwickelte bei Ostwald die erste Glaselektrode und Robert Behrend nahm die erste potentiometrische Titration vor. Weitere bedeutende Chemiker, die aus Ostwalds Schule hervorgingen waren Paul Walden, Max Le Blanc (Bestimmung der Zersetzungsspannung von Elektrolytlösungen), Herbert Freundlich, Alwin Mittasch, Max Bodenstein, Ernst Otto Beckmann (Entwickler des Beckmann-Thermometers, Molekulargewichtsbestimmung mit kryoskopischen Messungen), Robert Luther, G. Bredig, C. Drucker.

1906 legte Ostwald sein Lehramt nieder und zog sich als freier Forscher und Kulturphilosoph auf seinen Landsitz nach Großbothen bei Leipzig zurück.

Philosophie und Weltanschauung

Mit Ernst Haeckel war Ostwald seit 1910 eine der führenden Figuren der „kirchenfreien“ Weltanschauungsgemeinschaft Deutscher Monistenbund, der sich für ein wissenschaftlich begründetes Weltbild einsetzte. Von 1911 bis 1915 war Ostwald Vorsitzender des Deutschen Monistenbundes und in jener Zeit auch mit anderen freigeistigen Organisationen im Kontakt. Schon vorher hatte Ostwald versucht, mit seiner ‚Energetik‘ eine philosophische Lehre zu entwickeln. Demnach vertrat er bereits seit 1890 die Auffassung, Energie sei die Primärsubstanz und Materie eine besondere Erscheinungsform derselben. Ostwald befasste sich auch mit anderen Themen, etwa Goethe oder mit Malerei. Er malte auch selbst. Seit 1910 engagierte er sich für die Etablierung weltweiter Standards, etwa bei der Währung, des Wissens oder von Sprachen. Zahlreiche Initiativen verfolgte Ostwald beispielsweise mit Welthilfssprachen wie Esperanto, später Ido, auch schlug er 1916 den Versuch einer Weltsprache auf der Grundlage des Deutschen vor (Weltdeutsch).

Im Jahr 1911 ist Ostwald in die Freimaurerloge Zu den drei Ringen in Leipzig aufgenommen worden. Er war abgeordneter Großmeister und ab 1914 Ehrengroßmeister des Freimaurerbundes Zur aufgehenden Sonne.

Im Zusammenhang mit seinen praktischen Erfahrungen bei eigenen Bildern trieb er seine Beschäftigung mit den Farben voran. Dabei war seine Absicht, einerseits ein wissenschaftlich fundiertes Farbsystem zu schaffen. Zum anderen sollte seine Forschung zu Farbharmonien dem handwerklichen Malergewerbe eine Richtlinie zum Farbeneinsatz geben. Ein Vorgänger des Farbkörpers nach Rösch ist der Ostwaldsche Doppelkegel.

Ostwald war ferner Gründer und erster Präsident der Organisation „Die Brücke – Institut zur Organisation der geistigen Arbeit“, welche das gesamte bekannte Wissen katalogisieren und organisieren wollte. Geplante Projekte waren in diesem Zusammenhang unter anderem das Weltformat, die Einführung von "Weltgeld", die Etablierung einer Plansprache, sowie die Erstellung einer "Weltregistratur" als Generalbibliographie allen bestehenden menschlichen Wissens. Es wurden jedoch nur Ansätze realisiert, da das Institut 1914 wegen finanzieller Probleme geschlossen wurde.

Zu Beginn des Ersten Weltkriegs verteidigte Ostwald die deutsche Beteiligung am Krieg und äußerte sich zunehmend nationalistisch. Er gehörte zu den 93 Unterzeichnern des Aufrufs an die Kulturwelt.

Ostwald wollte auf seinen Energiebegriff auch die ökonomischen Wissenschaften und die Kulturwissenschaften gründen. Nach seiner Ansicht ist die einzig solide Basis in der Thermodynamik zu finden. Auf diesen Ansatz wird auch in jüngster Zeit zurückgegriffen, so etwa von Georgescu-Roegen. Max Weber und andere führende Nationalökonomen kritisierten Ostwald für diese Ausdehnung des Energiebegriffes energisch.

Ostwald-Schulen

Folgende Schulen sind nach Ostwald benannt:

• Die Wilhelm-Ostwald-Grundschule in Großbothen
• Grundschule „Wilhelm Ostwald“ Grimma
• Das Wilhelm-Ostwald-Gymnasium (WOG) in Leipzig
• Die Wilhelm-Ostwald-Schule, das OSZ Farbtechnik und Raumgestaltung in Berlin

Weitere Ehrungen

• In der Bundesstadt Bonn ist die „Wilhelm-Ostwald-Straße“ nach ihm benannt.
• In Berlin ist die „Wilhelm-Ostwald-Straße“ nach ihm benannt.
• 2005 würdigte ihn die GDCh mit einer Gedenktafel an seinem Haus in Großbothen im Rahmen des Programmes „Historische Stätten der Chemie“.

Zitate

„Ein Chemiker, der kein Physiker ist, ist gar nichts.“

– W. Ostwald

„Groß ist die Aufgabe, die vor mir steht und bescheiden sind die Kenntnisse und Kräfte, die für ihre Bewältigung ausreichen sollen. Aber Aufgaben sind da, um gelöst zu werden, und welcher Schlachtruf wäre wohl besser geeignet, den Ermatteten mit neuem Mut zu erfüllen, als das Wort: Energie?“

– W. Ostwald

„Je mehr wir vom Schüler fordern, um so mehr wird er leisten.“

– W. Ostwald

„Vergeude keine Energie, verwerte sie!“

– W. Ostwald