Robert Wilhelm Bunsen und sein Heidelberger Laboratorium
Photochemische Untersuchungen
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- Erste Darstellung eines Bunsen-Brenners. Aus: Robert Bunsen u. Henry Roscoe, „Photochemische Untersuchungen. Zweite
- Friedrich Veith, Bleistiftzeichnung, 21,3 x 31 cm, bez.: f. Hofrath Bunsen [18]60 für Geh. R. Bunsen. 1860. Universitätsarchiv Heidelberg. Spektralanalyse
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Während die gasanalytischen Methoden auf eine jahrzehnte- lange Beschäftigung Bunsens mit diesem Thema zurückgehen, die Wurzeln für die Arbeiten zur Elektrochemie in Marburg und diejenigen zur Jodometrie in Breslau gelegt wurden, können die photochemischen Untersuchungen und die Spektralanalyse als genuin Heidelberger Leistungen bezeichnet werden. Mit Henry Roscoe, der 1853 zur Fortsetzung seines Studiums von London nach Heidelberg gekommen war, begann Bunsen um 1855 eine Kooperation zur Erforschung chemischer Reak- tionen, die durch die Einwirkung von Licht ausgelöst werden. Diese als „Photochemische Arbeiten“ bekannt gewordenen Untersuchungen sollte Wilhelm Ostwald (1853–1932), erster Inhaber eines Lehrstuhls für Physikalische Chemie, 1892 als „das klassische Vorbild für alle späteren experimentellen Arbeiten auf dem Gebiete der physikalischen Chemie“ bezeichnen. Die Arbeiten entstanden im Kontext des um die Mitte des 19. Jahrhunderts neu entstandenen Forschungsfeldes von ‚Strah- lungsphänomenen’ im Zusammenhang mit den neuen Vorstel- lungen von Energie und Materie. Von den Autoren selbst wurde es in den Kontext der Erforschung kosmischer Energiebilanzen und der universalen Geltung des Satzes von der Energieerhal- tung gestellt. In insgesamt sechs Abhandlungen, die zwischen 1855 und 1862 zunächst in Poggendorffs Annalen, bald darauf aber auch in den Philosophical Transactions und anderen Zeitschriften erschienen, widmeten Bunsen und Roscoe sich zwei thematischen Schwer- punkten: In den ersten drei Abhandlungen geht es im Wesent- lichen um die Erforschung lichtinduzierter Kettenreaktionen in wässrigen Lösungen von Jod, Brom und v.a. Chlor, von der Beschreibung des Phänomens und einer genauen quantitativen Bestimmung, über Testreihen mit verschiedenen Lichtquellen bis hin zur Erklärung des verzögerten Eintretens der Reaktionen („photochemische Induktion“). Die vierte Abhandlung leitet in den zweiten Teil der Untersuchungen über. Darin gehen Bunsen und Roscoe der Natur der Strahlung (Licht vs. „Chemische Strahlen“) nach und fragen, „ob bei dem Acte der photochemi- schen Verbindung eine Arbeit geleistet werde, für welche eine äquivalente Menge Licht verschwindet, oder ob es sich dabei gleichsam nur um eine Auslösung handelt, welche durch die chemischen Strahlen ohne merklichen Lichtverbrauch vermittelt wird“. Auf dieser Grundlage suchten sie anschließend, die Wirkung des Sonnenlichts als Energiequelle auf chemische und physiologische Vorgänge quantitativ zu bestimmen. Fast zehn Jahre dauerte diese Zusammenarbeit, die teils ge- meinsam in Heidelberg und teils, räumlich getrennt, in Baden und England ausgeführt wurde. Roscoe verbrachte, nachdem er 1856 Lecturer am University College London und 1857 Chemieprofessor in Manchester geworden war, wiederholt Teile seiner Ferien in Heidelberg. Die gesamte Zeit über hielten sich die beiden Forscher gegenseitig brieflich über ihre Arbeiten auf dem Laufenden. Die komplexen, methodisch raffinierten Untersuchungen fanden unter den Zeitgenossen große Beachtung. Viele der von Bunsen und Roscoe aufgeworfenen Fragen konnten erst ein halbes Jahrhundert später abschließend beantwortet werden. Die nach- haltige Bedeutung ihrer gemeinsamen Arbeiten liegt wesentlich in den von ihren Arbeiten ausgehenden Impulsen, die weitere Forschungen auf diesem Gebiet anregten, sowie in der Bewälti- gung experimenteller Schwierigkeiten und den damit verbunde- nen apparativen Innovationen, von denen der 1857 publizierte Bunsenbrenner die bekannteste ist. Ganz und gar ungewöhnlich für die Zeit ist auch die jahrelange Kooperation zweier etablier- ter Experimentalforscher über große Distanzen hinweg.
Das spektakulärste Ergebnis aus Bunsens Heidelberger Zeit war zweifellos die Entwicklung der Spektralanalyse, d.h. die Anwen- dung spektroskopischer Methoden auf analytisch-chemische Fragestellungen. Wie keine andere Entdeckung steht sie für ein wissenschaftliches Milieu, in dem die Zusammenarbeit von Forschern unterschiedlicher Disziplinen an der Tagesordnung war, wobei häufig gerade Instrumente den Methodentransfer über Fachgrenzen hinweg leisteten. Bereits zu Beginn des 19. Jahrhunderts hatten William Hyde Wollaston (1766–1828) und Joseph Fraunhofer (1787–1826) darauf hingewiesen, dass das Sonnenspektrum von dunklen Linien unterbrochen ist. Die Rezeption der nach ihrem Entdecker benannten ‚Fraunhoferschen Linien’ war zunächst verhalten – nur wenige Forscher verfügten in dieser Zeit über so gute op- tische Apparaturen, dass Fraunhofers Beobachtung allgemein nachvollzogen werden konnte. Allerdings richtete sich dessen Aufmerksamkeit auf die Absorptions-, Kirchhoffs und Bunsens Interesse jedoch vornehmlich auf Emissionsspektren, wobei Bunsen auf seine Erfahrung mit den Flammenfärbungen als Hilfsmittel der qualitativen Analyse aufbauen konnte. Damit war der Weg zur Identifizierung der für die einzelnen Spektral- linien verantwortlichen Elemente frei.
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