William Ramsay

Bedeutung

William Ramsay (* 2. Oktober 1852 in Glasgow; † 23. Juli 1916 in High Wycombe) war ein schottischer Chemiker. Er ist vor allem wichtig, weil er mehrere Edelgase entdeckte und ihren Platz im Periodensystem bestimmte. Edelgase sind gasförmige Elemente, die chemisch sehr reaktionsträge sind; Ramsay nannte Argon zum Beispiel ein „gänzlich unreaktives Gas“.

Für diese Arbeiten erhielt Ramsay 1904 den Nobelpreis für Chemie. Geehrt wurde er für die Entdeckung der Edelgas-Elemente Argon, Krypton, Xenon, Neon und Helium sowie für deren Einordnung in das Periodensystem. Außerdem entwickelte er Ideen zum Atombau der Elemente, wies beim radioaktiven Zerfall Helium nach und fand eine chemische Synthese von Pyridin aus Cyanwasserstoff und Acetylen.

Ausbildung und Laufbahn

Ramsay wurde in Glasgow als Sohn von William Ramsay und Catherine Ramsay, geborene Robertson, geboren. Sein Onkel war der schottische Geologe Sir Andrew Ramsay. Ramsay besuchte zunächst die Glasgow Academy und studierte anschließend an den Universitäten Glasgow, Heidelberg und Tübingen. In Heidelberg arbeitete er 1870 bei Robert Bunsen. In Tübingen wohnte er bei dem Mathematiker Ferdinand Kommerell und schrieb seine Doktorarbeit bei Rudolph Fittig; dort wurde er promoviert.

1880 wurde Ramsay Professor für Chemie in Bristol. 1887 wechselte er an das University College London, wo er bis 1912 arbeitete. 1881 heiratete er Margaret Johnstone Marshall, geborene Buchanan, die Tochter von George Stevenson Buchanan. Das Ehepaar hatte eine Tochter und einen Sohn.

Frühe Forschung

Ramsay beschäftigte sich zuerst mit Pyridinbasen. 1876 entwickelte er eine Synthese von Pyridin aus Cyanwasserstoff, auch Blausäure genannt, und Acetylen. Ab 1877 wandte er sich der physikalischen Chemie zu, also der Untersuchung chemischer Stoffe mit Methoden und Begriffen der Physik.

Er untersuchte unter anderem die Dissoziation von Metallhydroxiden. Dissoziation bedeutet hier das Zerfallen oder Auftrennen eines Stoffes in kleinere Bestandteile. Ramsay bestimmte mit neuen Methoden das spezifische Gewicht eines Stoffes am Siedepunkt, das Atomgewicht von Metallen und die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten bis zu ihrem kritischen Punkt.

Ab 1887 untersuchte Ramsay Dampfdrucklinien von organischen und anorganischen Stoffen. Dabei fand er, dass der Gasdruck bei konstantem Volumen proportional zur Temperatur ist. Die im Artikel angegebene Beziehung lautet: p = b · T − a.

Entdeckung der Edelgase

1892 berichtete Lord Rayleigh, dass Luftstickstoff und chemisch hergestellter Stickstoff unterschiedliche Dichten haben. Der synthetische Stickstoff war nach einem von Ramsay vorgeschlagenen Verfahren aus Ammoniak gewonnen worden. Die Abweichung des spezifischen Gewichtes war unerwartet. Ramsay schloss daraus, dass Luft noch ein weiteres Gas mit höherer Dichte enthalten müsse.

Aus den spezifischen Wärmen bei konstantem Volumen und konstantem Druck folgerte Ramsay, dass dieses Gas einatomig sein müsse. Ein einatomiges Gas besteht aus einzelnen Atomen und nicht aus Molekülen mit mehreren Atomen. Er nannte das reaktionsträge Gas Argon.

Ein anderes unreaktives Gas war zuvor vom deutschen Mineralogen William Hillebrand in Gesteinen, genauer in Uranerzen, entdeckt worden. Ramsay konnte es spektroskopisch nachweisen, also durch charakteristische Linien im Lichtspektrum. Solche Linien waren zuvor von Jules Janssen im Sonnenspektrum beobachtet worden. Ramsay bestimmte für das Gas das Atomgewicht 4 und nannte es 1895 Helium.

Aufgrund der neuen Gase und ihrer Bedeutung für das Periodensystem vermutete Ramsay weitere Edelgase und spekulierte sogar, dass es ein Element mit der Atommasse 20 geben müsse. Gemeinsam mit Morris William Travers fand er bis 1898 die restlichen Edelgase Krypton, Neon und Xenon. Alle Edelgase ordnete Ramsay in das Periodensystem ein.

Radioaktivität und Atombau

Nach 1898 experimentierte Ramsay mit Frederick Soddy an Radiumsalzen. Dabei konnten sie Heliumgas nachweisen. Die Umwandlung von Radium in Helium zeigte, dass Atome in andere Atome umgewandelt werden können. Ernest Rutherford und Frederick Soddy vermuteten, dass diese Umwandlung mit Radioaktivität verbunden ist und dass die Strahlung wahrscheinlich eine Masse hat.

Zusammen mit Alexander Thomas Cameron untersuchte Ramsay die Krebsheilung mit radioaktiven Elementen. Außerdem stellte Ramsay erste Gleichungen zur radioaktiven Stoffumwandlung auf. Er entwickelte Hypothesen zum Atombau, indem er annahm, der Kern sei ein positives Ion und das Elektron habe eine unabhängige Existenz.

Ramsay hielt Chemie für eine volkswirtschaftlich besonders wichtige Grundlage eines Landes. Von ihm stammt der Satz: „Das Land und das Volk, welches den anderen in der Chemie überlegen ist, wird auch das erste an Reichtum und allgemeinen Wohlstand sein.“ Bei seinen Arbeiten setzte er sich starker radioaktiver Bestrahlung aus. Er erkrankte an Nasenkrebs und starb daran.

Ehrungen und Schriften

Ramsay erhielt zahlreiche wissenschaftliche Ehrungen. 1888 wurde er Mitglied der Royal Society. 1895 erhielt er die Barnard-Medaille und wurde korrespondierendes Mitglied der Académie des sciences; seit 1910 war er dort auswärtiges Mitglied. Weitere Mitgliedschaften und Ehrungen erhielt er unter anderem von der Preußischen Akademie der Wissenschaften, der American Philosophical Society, der Russischen Akademie der Wissenschaften, der National Academy of Sciences, der Royal Society of Edinburgh, der Accademia Nazionale dei Lincei, der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, der Königlich Niederländischen Akademie der Wissenschaften und der Accademia Nazionale delle Scienze.

1902 wurde Ramsay zum Knight Commander des Order of the Bath ernannt und damit als Knight in den persönlichen Adelsstand erhoben; er durfte die Anrede „Sir“ führen. 1903 erhielt er die Ehrendoktorwürde der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg. 1904 bekam er den Nobelpreis für Chemie „als Anerkennung des Verdienstes, das er sich durch die Entdeckung der indifferenten gasförmigen Grundstoffe in der Luft und die Bestimmung ihres Platzes im periodischen System erworben hat“. 2019 ehrte Google ihn mit einem Doodle zum 167. Geburtstag. Nach Ramsay ist außerdem ein Mondkrater benannt: Ramsay, bei 40° 12' S, 144° 30' O, mit einem mittleren Durchmesser von 81 km.

Zu Ramsays Schriften gehören Lehr- und Fachbücher wie „Elementary systematic chemistry for the use of schools and colleges“ von 1891, „The gases of atmosphere, the history of their discovery“ von 1896, „Introduction to the study of physical chemistry“ von 1904, „Modern chemistry“ in zwei Bänden von 1900 und „Elements and electrons“ von 1912.