Chemie im Mittelalter

Die Chemie im europäischen Mittelalter und der anschließenden Frühen Neuzeit existierte zunächst ähnlich der Chemie in der Antike in Form antiken, tradierten, praktischen Wissens über chemische Fertigkeiten und Techniken sowie ebenfalls antiker alchimistischer Anschauungen, die vom antiken China über den islamischen Raum bis in das mittelalterliche Abendland nach Europa gelangten. Die Geschichte der Chemie ist im Mittelalter zunächst die Geschichte der Alchimie aus der in einem allmählichen Übergang die neuzeitliche Forschung mit wissenschaftlichen Methoden entsteht.

Chemie und Alchimie im Mittelalter (ca. 650–1650 n. Chr.)

Die Alchimisten des Mittelalters übernahmen die von den arabischen Gelehrten aus der Antike tradierten Ansichten des Aristoteles, seinen Elementbegriff wie auch die Phlogistontheorie (griech.: „phlox“ = die Flamme + „phlogiston“ = das Feuerteilchen).

Hinzu kamen Bezüge zur Astrologie (siehe auch: Geschichte der Astronomie), die schon die Babylonier (Chaldäer) benutzt hatten: Entsprechend den sieben wichtigsten bekannten Metallen gab es sieben Planeten – also mussten die Metalle unter dem Einfluss der Planeteneigenschaften ineinander umwandelbar sein:

Sonne – Gold (gelb, hell, schön, königlich)
Mond – Silber (hellglänzend, kalt)
Mars – Eisen (rostrotglänzend bzw. rötlich rostend, kriegerisch)
Merkur – Quecksilber (flink, schnell, flüchtig)
Jupiter – Zinn (kühl glänzend, majestätisch)
Saturn – Blei (schwerfällig, langsam)
Venus – Kupfer (schön strahlend).

Schwefel in Gips aus der Gipsgrube Weenzen

Jedoch gelang die magische „Goldmacherei“ der Alchimisten mit Hilfe eines „Stein der Weisen“ (der einem Katalysator gleich die Veredlung oder „Transmutation“ der Metalle beschleunigen sollte) nicht, da sich die Atome anderer Metalle nicht in Goldatome umwandeln ließen (die Alchimisten gingen entsprechend Aristoteles davon aus, Metalle seien Atomgemische). Lediglich Falschgold konnte hergestellt werden, so z. B. bei Al-Razi (860–940 n. Chr.): Man „verröte“ Quecksilber (das „weibliche“ Prinzip: quirlig und flink-flüssig) durch zehnstündiges Kochen mit Schwefel (dem „männlichen“ Prinzip: feurig-brennbar, erdig, trocken) und „vermähle“ ein Teil dieses „Koitusproduktes“ (Zinnober, HgS) mit 10 Teilen Silber. Ibn Sina (Avicenna, 980–1037) widersprach: Nur die Natur könne unter dem Einfluss von Sonne und Mond Silber und Gold heranwachsen lassen…

Unter dem gesuchten Stein der Weisen (lat.: Lapis philosophorum; arab.: El Iksir, daraus im Deutschen „Elixier“) stellten sich die alchemistischen Philosophen seit der Spätantike eine Substanz vor, durch die man unedle Metalle in Gold oder Silber verwandeln könne. Die Verwandlung der unedlen Metalle sollte durch Zusatz einer geringen Menge dieser Substanz möglich sein. Aus dem „Stein der Weisen“ sollte sich auch, vor allem in den Vorstellungen der Araber, eine Universalmedizin gewinnen lassen, die auf den menschlichen Körper heilend, stärkend und verjüngend wirken sollte.

roter Phosphor

1669 entdeckte Hennig Brand, ein deutscher Apotheker und Alchemist, auf der Suche nach dem Stein der Weisen das chemische Element Phosphor als er Urin destillierte und den Rückstand glühte. Ebenfalls auf der Suche nach dem Stein der Weisen erfand der Alchemist und Chemiker Johann Friedrich Böttger zusammen mit dem Naturwissenschaftler Ehrenfried Walther von Tschirnhaus im Dezember 1707 das europäische Pendant des chinesischen Porzellans.

Albertus Magnus; Fresko (1352), Treviso, Italien

Ab dem 12. Jahrhundert erlebte die Alchemie durch Kontakte zu den arabischen Alchimisten eine Blütezeit in Europa: 1085 schrieb Gerhard von Cremona in Toledo das erste Chemiebuch Europas: „Das Buch der Alaune und Salze“ , 1193–1280 forschte Albertus Magnus in Köln und selbst der Kirchengelehrte Thomas von Aquin betrieb unter dem Rückgriff auf Aristoteles und die Bibel „studiae alchymicae“. Roger Bacon (1210–1292) führte das Experiment als wichtigste Arbeitsmethode der Alchimisten ein („Sine experientia nihil sufficienter sciri potest“: Ohne Erfahrungen kann nichts genügend gewusst werden), die Waage jedoch blieb ein Gerät zur Abmessung der Ausgangssubstanzen. Erst bei Lavoisier wurde sie ab 1775 zum Mittel der messenden Erforschung.

Chemische Fertigkeiten und Kenntnisse des Mittelalters und der Frühen Neuzeit

Kupfervitriol – ein ehemaliger Rohstoff für Schwefelsäure

Im Mittelalter wurden zahlreiche neue Entdeckungen im Bereich der Chemie gemacht: 1250 das Schwarzpulver (Salpeter, Kohle und Schwefel im Gemisch 6:2:1), erste Brandraketen (1258, Köln) und Kanonen (1300, erste Pulverfabrik: 1340, Augsburg), die Destillation von Rosenwasser (ca.1250) und „Lebenswasser“ (Alkohol; um 1500 in Padua), von Ether, Ölen und Drogen, ab ca. 1250 die Trockendestillation von „oleum sulfuricum“ = Schwefelsäure (aus Alaun und Vitriol) und „Scheidewasser“ (es konnte Silber vom Gold scheiden, selbst aus Legierungen: Schwefelsäure mit konzentrierter Salpetersäure – aus Salpeter, Alaun und Vitriol in Tonkolben, später aus nassem Schwefel und Salpeter) und ab dem 15. Jh. in Venedig das „Königswasser“ (Salmiaksalz, gelöst in Scheidewasser: Es löste selbst Gold, den König der Metalle, da in ihm Salzsäure und schließlich atomares Chlor entstand). Auch Glauber nutzte das Vitriol zur Herstellung eines neuen Stoffes, der Salzsäure (aus Kochsalz und Vitriol, Abfallprodukt Glaubersalz: Natriumsulfat). Ab dem 16. Jahrhundert stellte man so Königswasser auch aus Salzsäure her, nutzte Letzteres zudem zur Herstellung von Eisenchlorid und Berliner Blau sowie zur Chlorbleiche.

Georg Agricola – „Vater“ der Mineralogie

Aus zielloser Probierkunst wurde so zielgerichtetes, methodisches Experimentieren.

Auch in der Metallurgie gab es schon vor der industriellen Revolution große Fortschritte: Vom 13. Jahrhundert an nutzte man Blasebälge, stellte aus Metallverbindungen Glas, Soda, Zucker, Farben, Keramik und Porzellan her, aber auch edle Metalle (Zementation in der Kupfer-Metallurgie, Amalgamierung sulfidischer Erze, Quecksilberdestillation aus Zinnober und Eisen) und frischte das Roheisen ab 1760 durch „puddling“ (Umrühren) auf. Für die Köhlerei wurden ganze Wälder abgeholzt. In Venedig existierte vom 13.–17. Jahrhundert ein Monopol der Glasmacherei (aus Sand, Quarz, Kieseln und Soda, zur Anfärbung: Braunstein, Gummi, Kupferoxid, Eisen-III-oxid, Kobaltoxid, Kohlenstaub, Silber- und Goldstaub). Das erste europäische Porzellan (in China: Seit dem 7. Jahrhundert n. Chr.) entstand aber erst 1703/15 (aus Kaolin, Quarz und Feldspat). Die ersten Alaunwerke (Zulieferer der Vitriolsiedereien) eröffneten im 16. Jahrhundert in Spanien, Marokko und Italien (Monopol zuvor: Ägypten), das Rein-Alaun wurde aus einem basischen Kalium-Aluminium-Sulfat-Urin-Gemisch produziert. Soda wurde aus Glaubersalz und Essig durch „Kalzinieren“ gewonnen.

Alchimistische Arbeitsgeräte

Produktionsmittel für Chemikalien der Alchimisten waren: Öfen (zum Schmelzen, Kalzinieren und Destillieren), Brennspiegel und -lupen (aus Kupfer, Silber und Glas), Sandbäder, Dungpackungen (für gelinde Heiztemperaturen), Steingutgefäße, Glas (ab 13. Jahrhundert), Metallgefäße (Nachteil: Oft mit Kupfer-, Blei- und Zinnvergiftung der Lebensmittel), das Lötrohr (ab 1660) und die pneumatische Wanne (ab 18. Jahrhundert).

Chemiekenntnisse in Spätmittelalter und beginnender Neuzeit: Anfänge der Chemie

Mit Ausgang des Mittelalters, zu Beginn der Neuzeit, wurden praktische Chemiekenntnisse und alchimistische Theorien auf der Basis neuer, naturwissenschaftlicher Arbeitsmethoden zu der Naturwissenschaft Chemie vereinigt.

Gase

Gase kannte man schon in der Antike (Schwefeldämpfe aus Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid, Gärgas = Kohlendioxid - aus Kalkbrennerei und dem Aufguss von Essig auf Soda- und Kalkpulver bekannt, sowie „giftige Rauchgase“ = Kohlenmonoxid), und Paracelsus stellte fest, dass „Luft“ aufbraust, wenn Schwefelsäure auf Eisenpulver trifft: „Es brauset auff dy Lufft – unt es herrscheth sodann dass Chaos!“ Johan Baptista van Helmont (1577–1644) entwickelte aus dem „Chaos“ die erste Definition für „Gas“. Nach Otto von Guericke (1602–1686, erfand 1641 die Luftpumpe, entdeckte das „Gas“ Luft) entdeckten Torricelli (1608–1647) 1643 den Luftdruck und Robert Boyle und Edme Mariotte Möglichkeiten zur Berechnung des Luftdruckes („es seyen constant das Product des Druckes und des Volumens der Lufft“). Scheele entdeckte 1774 den Sauerstoff („dephlogistierte Luft“) , Priestley die Gase Chlorwasserstoff, Ammoniak und Schwefelwasserstoff, Cavendish 1766 den Wasserstoff, 1785 die „Restluft“ (Edelgase) sowie Methoden zur Dichtebestimmung von Gasen und Daniel Rutherford 1772 den Stickstoff.

Analytik

In der Analytik – der Lehre von den Nachweisreaktionen bestimmter Stoffe in unbekannten Substanzen – kannte schon Plinius den Nachweis für Eisensalze im Grünspan (mit Galläpfelsaft). Libavius entdeckte 1597 die erste Methode für eine Nachweisreaktion gelösten Ammoniaks in Wasser (mit Kupfersalzlösungen als Kupfertetrammin-Komplex). Die erste Versuchsvorschrift für eine qualitative Analyse unbekannter Chemikalien und Lösungen lieferte Boyle 1685 (siehe unter Analytische Chemie und Kationentrenngang).

Salze

Tachenius definierte Salze im 17. Jahrhundert als Verbindungen aus Alkalien (= Basen, von arabisch „al-kalja“ = die Asche) und Säuren, und im 18. Jahrhundert bekannte Reagenzien waren: Lackmus, Veilchensaft, Galläpfelextrakt, Schwefel- und Oxalsäure, Pottasche, gelöschter Kalk bzw. Kalkwasser, Silbernitrat, Bleiacetat, Spiritus (nach Bergmann, 1780).

Grundgesetze der Chemie

Mit der Entdeckung des Gesetzes von der Erhaltung der Masse (Lavoisier), des Gesetzes der konstanten Proportionen der Elemente in chemischen Verbindungen (L. Proust, 1755–1826, von Dalton dann atomistisch erklärt) und der Entwicklung der Stöchiometrie (J.B. Richter, 1762–1807) wurde aus der Alchimie endgültig eine Wissenschaft. Claude L. Berthollet (1748–1822) konnte so 1803 eine erste Äquivalentgewichtstabelle erstellen. Bis dahin jedoch existierten unterschiedlichste Theorien. Noch 1625 war es in Paris bei Todesstrafe verboten, die antiaristotelische Atomistik des Demokrit zu vertreten, trotzdem wagten Daniel Sennert und Angelus Sala 1617 die Erklärung der „Transmutation“ (Redoxreaktion) von Eisen in Kupfervitriollösung als Austausch von Eisen- gegen Kupferatome, und seit Boyle, 1661, existierte die „Corpusculartheorie“: Beim Kalzinieren (Verbrennen) von Metallen würden Luft-Korpuskeln mit Haken und Zacken an Metallkorpuskeln hängen bleiben – daher seien kalzinierte Metalle (Oxide) schwerer als das Metall. Säurekorpuskeln hätten Spitzen, die in Metalle und Alkalien dringen könnten.

Erste Erkenntnisse über die atomare Struktur der Materie halfen so, von alchimistischen Anschauungen abzurücken, hin zur naturwissenschaftlichen Theoriebildung auf der Grundlage experimentellen Arbeitens.

Chronologie mittelalterlicher Chemiekenntnisse

Um 1250/Albertus Magnus: Entdeckung des „Scheidewassers“ (Salpetersäure, Herstellung aus Vitriol, Salpeter und Alaun durch Trockendestillation), des Arsens und Arseniks sowie der Möglichkeit, Gold in Scheidewasser-Salmiaksalz-Gemischen aufzulösen
Um 1360/Berthold Schwarz: (Wieder-)Entdeckung des Schwarzpulvers in Europa
1450: Erstherstellung von Schwefelsäure durch Verschmelzen von Schwefel und Salpeter
Um 1530/Paracelsus (Theophrastus Bombastus von Hohenheim): Begründung der „Iatrochemie“ (Probierglaschemie statt bisheriger Alchimie)
Um 1550/Prinz Chuo-ting unter Mitarbeit des Jesuiten Matteo Ricci alias Li Ma-Tou (1552-1610): Das Lehrbuch „Pentsao kang mu“ erscheint mit Beschreibung von über 2000 Tier- und Pflanzenarten, Grundlagen der Pharmazie, der Pockenimpfung (etwa gleichzeitig wirkte in Europa der Arzt und Astrologe Nostradamus, gestorben 1556/57)
1556,21.11/Georgius Agricola: Tod des Agricola, er verfasste das Buch „De re metallica“, ein erstes Lehrbuch über Bergbau und Mineralogie inkl. Metallgewinnung (Hüttenwesen / Metallurgie); kannte u. a. Zink, Bismut und über 100 diverse Salze
1597/Andreas Libavius: In Frankfurt erscheint das erste Chemielehrbuch über die Gewinnung von Mineralsäuren, Pottasche (aus Weinstein und Salpeter), Ammoniumsulfat (aus Ammoniak alias „spiritus urinae“ und Schwefelsäure) und den analytischen Nachweis von Kupfer (mit Ammoniak), die Mineralwässer-Analyse, Lötrohrprobe u. a.
1600/Gilbert/Johan Baptista van Helmont: Gilbert prägt bei der Untersuchung des Magnetismus erstmals das Wort „Elektrizität“, van Helmont entdeckt „Liquor silicium“ (wasserlösliches Kaliumsilikat)

Siehe auch

Literatur

Dr. Wilhelm Strube: Der historische Weg der Chemie, Band I, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 4. Aufl., Leipzig 1984, VLN 152-915/81/84.
Ernst F.Schwenk: Sternstunden der Chemie. Von Johann Rudolph Glauber bis Justus von Liebig, Verlag C.H. Beck, München 1998, ISBN 3-406-42052-4.
Heinz Haber: Der Stoff der Schöpfung. Rowohlt Taschenbuch Verlag, Reinbek bei Hamburg 1968, ISBN 3-499-16625-9.
Lucien F. Trueb: Die chemischen Elemente. Ein Streifzug durch das Periodensystem. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2005, ISBN 3-7776-1356-8.
Michael Wächter: Stoffe, Teilchen, Reaktionen. Verlag Handwerk und Technik,Hamburg 2000, S.1–5, 10+11, ISBN 3-582-01235-2.