Thomas Graham (Chemiker)

Thomas Graham, Lithographie von Rudolf Hoffmann, 1856

Thomas Graham

Thomas Graham (* 21. Dezember 1805 in Glasgow; † 11. September 1869 in London) war ein britischer Chemiker und Physikochemiker. Graham untersuchte die Strömungsgeswindigkeiten von Gasen durch ein sehr dünnes Loch in ein Vakuum. Die Strömungsgeschwindigkeit war umgekehrt proportional zur Wurzel der Molekülmasse des Gases. Ferner hat er die Diffusion von Salzen in Flüssigkeiten bestimmt. Graham hat auch die Grundlagen für die Diffusion von Stoffen durch eine Membran (Dialyse) erforscht, Kolloide (makromolekulare Stoffe) konnten die Membran nicht durchdringen.

Lebenslauf

Thomas Graham war der Sohn eines erfolgreichen Fabrikanten in Glasgow. Sein Vater wünschte, dass er Pfarrer werden sollte. Thomas hatte jedoch dazu keine Neigung, er wünschte Naturwissenschaften zu studieren - später kam es dadurch zum Bruch der Beziehung zwischen Vater und Sohn. Ab 1819 beschäftigte er sich mit Studien der Mathematik, Physik und Chemie in der Universität von Glasgow. Graham schloss seine Studien der Naturwissenschaften mit dem "Master of Arts" ab, erhielt jedoch keine finanziellen Zuwendungen mehr vom reichen Vater.

Nach mehreren ärmlichen Assistentenjahren wurde er 1830 Professor der Chemie am Andersons College in Glasgow und ging 1837 als Professor der Chemie an das Universitäts-College in London. Seine Vorträge waren unter den Studenten sehr beliebt, sodass er hohe Kollegieneinnahmen hatte. 1841 verfasste Graham ein Lehrbuch für Chemie, das viele Jahrzehnte das beste Chemielehrbuch ("Elements of Chemistry") in englischer Sprache blieb. Auch die deutsche Übersetzung von Otto wurde ein Standardlehrbuch für Chemie in Deutschland. Schon 1836 war Graham Mitglied der Royal Society, 1838-1841 war er in Deutschland für Liebig's Annalen der Chemie und Pharmacie tätig, 1841 gründete er mit anderen Chemikern die Chemical Society von London und wurde ihr erster President (Vorstand). August Wilhelm von Hofmann, der Graham gut kannte, war seit 1845 ebenfalls Mitglied dieser britischen Society und 1861-1863 deren Vorstand. 1867 gründete Hofmann nach britischem Vorbild die Deutsche Chemische Gesellschaft zu Berlin. Grahams Vater söhnte sich nach seinen wissenschaftlichen und beruflichen Erfolgen langsam mit Thomas wieder aus.

1854 übernahm er auch die Leitung der Royal Mint (die vor ihm auch Isaac Newton und John Herschel geleitet hatten), d. h. ihm wurde die Aufsicht über die Geldherstellung übertragen. Von 1854 bis 1860 arbeitete Graham nicht mehr in der wissenschaftlichen Forschung.

Wissenschaftliche Leistungen

1831 publizierte Graham eine Arbeit über salzartige Verbindungen aus Alkohol und Salz (Alkoholate) und ihr Kristallwasser.

1833 klärte Graham die Verschiedenartigkeit der Phosphorsäure und ihrer verschiedenen Arten der Salzbildung mit verschieden hohen Wasserstoffanteilen auf. Einige Phosphorsäuresalze gaben sogar im Wasser eine saure Reaktion. Das Wasser fungiert als Base, die Wasserstoff von der bestimmten Phosphorsäuresalzen aufnimmt. Stärkere Basen nahmen noch mehr Wasserstoff auf. Es mussten folglich unterschiedlich viele Wasserstoffatome an der Phosphorsäure vorhanden sein.

Diffusion von Gasen

1832 veröffentlichte er das nach ihm benannte Grahamsche Gesetz, das die Wechselwirkung bei der Diffusion von Gasen behandelt. Döbereiner hatte einen leicht angebrochenen Messzylinder mit Wasserstoffgas umgekehrt in ein Wasserbecken gestellt. Die Flüssigkeitssäule stieg im Messzylinder an. Das Gas, das bei gleichem Druck durch den feinen Riss austrat, musste schneller sein als das Gas welches einströmte (Ausströmungsgesetz). Graham untersuchte nun auf ähnliche Weise verschiedene Gase, die durch ein sehr dünnes Glasrohr voneinander getrennt waren. Dabei stellte er fest, dass die Wurzel Gasdichte (das bedeutet die Molekülmasse der Gasteilchen) umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit des Gases ist. ^[1] Dieses Gesetz bildete die Grundlage für die spätere kinetische Gastheorie.

Diffusion von Salzen in Flüssigkeiten

Graham interessierte sich nun auch für Flüssigkeiten und eine mögliche Übertragung von einer salzhaltigen Lösung in eine wenig salzhaltige. Da er immer noch über sehr wenig Geld für aufwendige Versuche verfügte, nahm er ein Präparateglas und füllte dies bis zum Rand mit einer konzentrierten Salzlösung. Das Präparateglas wurde nun in ein größeres Glas gestellt und anschließend goß er vorsichtig Wasser in das größere Glas bis knapp über den Rand des kleineren Präparategläschens. Nun ließ er die Versuchsanordnung stehen und notierte die Zeit. Schließlich destillierte er das Wasser des äußeren Glases ab und bestimmte die Masse. Aus der Salzlösung war Salz in das Wasser diffundiert. Je nach Art der Stoffe konnte er auch Unterschiede bei der Wanderungsgeschwindigkeit feststellen, so dass er auch Salze voneinander trennen konnte (z. B. Chloride von Sulfaten, Karbonaten, Kaliumsalze von Natriumsalzen).

Kolloide

Aufbauend auf die Diffusionsexperimente untersuchte Graham nun die Wanderung von gelösten Stoffen durch eine Membran. Damit entwickelte er die chemische Dialyse. Er verwendete planiertes Papier, das durch Eintauchen in Schwefelsäure oder Zinkchlorid zu Pergamentpapier wurde. Das Pergamentpapier wurde auf ein glockenförmiges Glasgefäß mit einem mittigen Glasrohr gesetzt (Osmometer). Kristalline Stoffe konnten hindurchdiffundieren, andere leimartige Stoffe - die Kolloide - wanderten nicht durch diese Membran. Diese Entdeckung machte er bereits 1854, hatte jedoch erst im Jahr 1861 genug Zeit die Entdeckung aufzuschreiben.

Ab 1866 untersuchte Graham, ob sich verschiedene Gase durch eine Membran (Kautschukscheidewand) trennen lassen.

In seinem Todesjahr 1869 entdeckte Graham noch die Verbindung zwischen gasförmigen Wasserstoff mit Palladiummetall ("On the relation of hydrogen to Palladium, and on Hydrogenium"), er vermutete, dass es eine Wasserstoff-Palladium-Bindung geben müsse.

Nach ihm wurde der Thomas-Graham-Preis der Kolloid-Gesellschaft benannt.

Quellen

Literatur

Günther Bugge: Das Buch Der Grossen Chemiker, Verlag Chemie GmbH, Weinheim 1974, ISBN 3-527-25021-2

Weblinks

• Artikel von/über Thomas Graham im Polytechnischen Journal