Wilhelm Ostwald

Bedeutung und Lebensweg

Wilhelm Friedrich Ostwald (21. August jul. / 2. September greg. 1853 in Riga – 4. April 1932 in Leipzig) war ein deutschbaltischer Chemiker, Philosoph, Soziologe, Wissenschaftsorganisator, Wissenschaftstheoretiker und Wissenschaftshistoriker. Er gilt als einer der Begründer der Physikalischen Chemie. Von 1887 bis 1906 lehrte er an der Universität Leipzig und machte sein 1898 eingeweihtes Physikalisch-chemisches Institut zu einem Zentrum dieser neuen Disziplin. 1909 erhielt er den Nobelpreis für Chemie für Arbeiten über Katalyse, chemische Gleichgewichte und Reaktionsgeschwindigkeiten.

Ostwald studierte ab 1872 Chemie an der Kaiserlichen Universität Dorpat. Nach seiner Promotion wurde er 1880 Privatdozent für physikalische Chemie in Dorpat und 1881 Professor am Polytechnikum Riga. 1882 heiratete er Helene (Nelly) Mathilde von Reyher; das Paar hatte fünf Kinder. In Leipzig arbeitete Ostwald eng mit internationalen Wissenschaftlern zusammen, darunter Svante Arrhenius, Jacobus Henricus van ’t Hoff und Walther Nernst. Nach Konflikten mit der Universität wurde er 1906 emeritiert und zog nach Großbothen, wo er im Haus „Energie“ als „freier Forscher“ weiterarbeitete. Dort starb er 1932; seine Urne wurde im Steinbruch des Landsitzes beigesetzt, der seit 2009 Wilhelm-Ostwald-Park heißt.

Beiträge zur physikalischen Chemie und Katalyse

Ostwald entwickelte ein Pyknometer zur Dichtebestimmung und konstruierte später unter anderem einen Thermostaten, einen Rheostaten und ein Viskosimeter. Bei Untersuchungen zur Hydrolyse von Methylacetat und zur Leitfähigkeit von Säuren und Salzen bestimmte er sogenannte Affinitätskonstanten beziehungsweise K_S-Werte. Diese Arbeiten führten zum 1888 veröffentlichten Ostwaldschen Verdünnungsgesetz. Ostwald zeigte an organischen Säuren, dass nur ein kleiner Anteil der Teilchen dissoziiert. Gemeinsam mit Arrhenius und unter Einbeziehung der Arbeiten van ’t Hoffs zum osmotischen Druck trug er zur Begründung der Dissoziationstheorie und der Physikalischen Chemie bei.

1892 übersetzte und veröffentlichte Ostwald die „Thermodynamischen Studien“ von Josiah Willard Gibbs und machte dessen Ideen im deutschen Sprachraum bekannt. Ab 1893 verwendete er die Kalomel-Elektrode als Normalelektrode für potentiometrische Messungen. 1897 beschrieb er die Ostwald-Reifung: In einem geschlossenen System schrumpfen kleine Kolloide, während große weiterwachsen, weil kleine Tropfen nach dem Gibbs-Thomson-Effekt einen größeren Dampfdruck besitzen. Die Ostwaldsche Stufenregel besagt, dass ein System bei einer Reaktion meist nicht unmittelbar vom energiereichen in den energetisch günstigsten Zustand übergeht, sondern Zwischenstufen durchläuft. Unter bestimmten Bedingungen können Zwischenstufen übersprungen werden.

Ostwald definierte einen Katalysator später als einen Stoff, der die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht, ohne selbst verbraucht zu werden und ohne die endgültige Lage des thermodynamischen Gleichgewichts zu verändern. Seine frühere Kurzfassung lautete: „Katalyse ist die Beschleunigung eines langsam verlaufenden chemischen Vorgangs durch die Gegenwart eines fremden Stoffes.“ Ab 1894 untersuchte er anorganische, organische und biochemische Katalyse und deutete viele Lebensvorgänge als katalytische Prozesse.

Gemeinsam mit Eberhard Brauer untersuchte Ostwald ab 1900 die katalytische Umsetzung von Ammoniak zu Salpetersäure und entwickelte das Ostwald-Verfahren. In einer Versuchsanlage begann 1902 die Produktion; ab 1905 wurde sie in Gerthe bei Bochum erweitert. 1906 konnten dort täglich 300 kg Salpetersäure hergestellt werden. Diese Arbeiten begünstigten auch die Entwicklung des Haber-Bosch-Verfahrens.

Energetik und Wissenschaftsorganisation

Um 1895 entwickelte Ostwald die Energetik, eine naturphilosophische Weltanschauung. Sie sollte den naturwissenschaftlichen Materialismus und die mechanistisch verstandene Atomhypothese überwinden. Ostwald vertrat die These, Materie sei nur eine besondere Erscheinungsform der Energie und Energie daher primär. Er kritisierte den Atombegriff, obwohl er ihn in der chemischen Praxis weiter verwendete und 1897 Mitglied der Atomgewichtskommission wurde. Auf der Naturforscherversammlung in Lübeck 1895 kam es darüber zu einer heftigen Auseinandersetzung mit Ludwig Boltzmann.

Zu den Grundsätzen der Energetik gehörten: Alles Geschehen sei letztlich eine Veränderung der Energie; ein perpetuum mobile zweiter Art sei unmöglich; Energiearten seien durch feste Regeln miteinander verknüpft; Dissipation, also die Zerstreuung von Energie, gebe natürlichen Vorgängen eine eindeutige Richtung. Energiesätze seien notwendig, aber für die Beschreibung konkreter Erscheinungen nicht hinreichend und müssten durch aufgabenspezifische Sätze ergänzt werden. Aus dem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik leitete Ostwald die Irreversibilität des Wärmeflusses und die Zunahme der Entropie ab. Sein energetischer Imperativ lautete: „Vergeude keine Energie – verwerte sie!“ Er erwartete langfristig eine gleichmäßige Verteilung der Energie und einen Wärmetod.

Diese Übertragung des Energiebegriffs auf Kultur, Politik und Wirtschaft wurde unter anderem von Max Weber kritisiert. Nach dem Ersten Weltkrieg verlor der Energetismus in philosophischen Standardwerken weitgehend an Bedeutung. Ostwald veröffentlichte von 1901 bis 1921 die „Annalen der Naturphilosophie“ in 14 Bänden.

Ostwald organisierte Wissenschaft durch Lehrbücher, Zeitschriften, Reihen und Fachgesellschaften. 1887 gründete er die „Zeitschrift für physikalische Chemie, Stöchiometrie und Verwandtschaftslehre“, die er bis 1922 herausgab und die 100 Bände umfasste. 1889 begann die Reihe „Ostwalds Klassiker der exakten Wissenschaften“; bis Dezember 1893 erschienen 43 Bände, insgesamt sind bisher mehr als 280 Titel erschienen. Von 1894 bis 1898 war Ostwald Vorsitzender der Deutschen Elektrochemischen Gesellschaft, von 1906 bis 1916 Mitglied der internationalen Kommission zur Festsetzung der Atomgewichte und ab 1912 Präsident der „Internationalen Assoziation der chemischen Gesellschaften“.

1911 gründete er mit Karl Wilhelm Bührer und Adolf Saager die Vereinigung „Die Brücke – Internationales Institut zur Organisation der geistigen Arbeit“. Sie wollte das gesamte Wissen katalogisieren, nutzte dafür die Decimal Classification und propagierte ein Weltformat für Druckerzeugnisse. Dieses wurde später Grundlage des in DIN 476 festgelegten Papierformats. Die geplanten Vorhaben, darunter auch die Vereinheitlichung von Maßen und Gewichten, konnten nur teilweise verwirklicht werden; 1914 war „Die Brücke“ insolvent.

Farblehre, Weltsprache und politisches Engagement

Ab 1914 entwickelte Ostwald im Auftrag des Deutschen Werkbundes eine wissenschaftlich fundierte Farblehre. Sein Ostwaldscher Doppelkegel hatte eine weiße obere und eine schwarze untere Spitze; farbtongleiche Dreiecke lagen dazwischen. Eine Farbe wurde durch die Nummer der Vollfarbe sowie zwei Buchstaben für Schwarz- und Weißanteil bestimmt. Diese Bezeichnung nannte Ostwald Farbnorm. Die größte Farborgel enthielt 2520 gemessene Farben: einen 24-teiligen Farbkreis, eine Grauachse mit 15 Stufen und 105 Farben in jedem farbtongleichen Dreieck. Für praktische Anwendungen hielt er eine Farborgel mit 680 Farben für ausreichend. Die Farbenfibel erschien 1917 und erreichte bis 1930 insgesamt 14 Auflagen. Ostwalds Farbnormung wurde jedoch unterschiedlich beurteilt, 1921 in München erneut verworfen und 1925 für den Zeichenunterricht an preußischen Schulen verboten.

Ostwald setzte sich seit 1901 für eine internationale Hilfssprache ein, zunächst besonders für Esperanto. Er forderte eine Sprache mit eindeutiger Bedeutung, maximaler Internationalität und phonetischer Rechtschreibung. 1907 entschied sich ein in Paris tagendes Komitee für Esperanto mit Änderungen in Richtung der Plansprache Ido. Da die Vermittlung zwischen der Esperanto-Bewegung und den Befürwortern von Ido scheiterte, trat Ostwald im Februar 1908 aus der „Delegation“ aus. Danach setzte er sich bis zu seinem Lebensende für Ido ein. 1909 wurde er Ehrenpräsident der Uniono dil Amiki di la Linguo Internaciona. 1915 schlug er vorübergehend „Weltdeutsch“ als Weltsprache vor.

Von 1911 bis 1915 war Ostwald Vorsitzender des Deutschen Monistenbundes. Er forderte unter anderem die Abschaffung der Staatskirche und lehnte kirchliche Eingriffe in Forschungs- und Lehrfreiheit sowie die verpflichtende Teilnahme am konfessionellen Religionsunterricht ab. Vor dem Ersten Weltkrieg setzte er sich für Frieden ein, weil Krieg für ihn eine große Energieverschwendung war. Zu Beginn des Krieges unterstützte er jedoch die deutsche Beteiligung und gehörte zu den 93 Unterzeichnern des „Aufrufs an die Kulturwelt“.

Ostwald kritisierte außerdem das deutsche Schulwesen. Der neunjährige Gymnasialunterricht halte begabte Jugendliche in „geistiger Gefangenschaft“; das klassische Lateingymnasium berücksichtige den Fortschritt der Naturwissenschaften zu wenig. Er verlangte, Begabte früh zu entdecken und zu fördern. 1909 hielt er den Vortrag „Wider das Schulelend – Ein Notruf“ und nahm 1920 an der Reichsschulkonferenz teil.

Ehrungen, Nachlass und Erinnerung

Neben dem Nobelpreis für Chemie von 1909 erhielt Ostwald zahlreiche Mitgliedschaften, Ehrendoktorwürden und wissenschaftliche Auszeichnungen, darunter die Faraday-Lecture 1904 und die Wilhelm-Exner-Medaille 1923. Nach ihm wurden unter anderem das Wilhelm-Ostwald-Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Leipzig, Straßen, Schulen, ein Mondkrater und 2007 der Asteroid (11844) Ostwald benannt.

Der Nachlass im Archiv der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften umfasst 24 laufende Meter Akten, erschlossen durch 9 Findbücher. In 8 Kopierbüchern sind Briefe aus den Jahren 1890 bis 1913 überliefert. Der Bestand wurde 1966 bis 1980 schrittweise aus Großbothen nach Berlin gebracht. Im Wilhelm-Ostwald-Park in Großbothen werden außerdem Ostwalds wissenschaftliche Bibliothek mit etwa 14.000 Titeln in 22.000 Bänden, 10.000 Sonderdrucke, historische Laborausstattung und etwa 3000 Farblehrestudienblätter betreut. Die Wilhelm-Ostwald-Gesellschaft zu Großbothen kümmert sich seit 1990 um Erhaltung, Pflege und Nutzung des Nachlasses.

Zu Ostwalds 100. Geburtstag fanden 1953 Feiern in Großbothen und am Physikalisch-Chemischen Institut der Universität Leipzig statt. Weitere Kolloquien und Symposien folgten unter anderem 1978, 1982, 1996, 1998 und 2004. Behandelt wurden dabei seine Beiträge zur Chemie, zur wissenschaftlichen Kommunikation, zur Interlinguistik, zur Farblehre, zur Energetik und zur Wissenschaftsgeschichte.