Bildung + Gesellschaft

Prof.Dr.

Für die Ammoniaksynthese, so wie sie Anfang des 20. Jahrhunderts als großtechnischer Prozess entwickelt wurde, gibt es Modellexperimente. Diese lassen Lernende auch die historische Entwicklung nachvollziehen.
Chemieunterricht thematisiert das chemische Gleichgewicht in der Regel am Beispiel chemisch-technischer Prozesse. Oft steht dabei die Prozessführung im Mittelpunkt, und Lehrkräfte diskutieren die Verfahren im Unterricht theoretisch.Im Fall des Haber-Bosch-Verfahrens zur Ammoniaksynthese lassen sich bekannte Experimente einbinden und ergänzen. Diese bieten den Schülern einen experimentellen und einen geschichtlichen Zugang.<h2>Stickstoff chemisch binden – eine Chronologie</h2>Im 19. Jahrhundert wurde Salpeter (Natriumnitrat) für Düngemittel aus Chile importiert. Allerdings waren die Vorkommen begrenzt, und um die Jahrhundertwende wuchs in Europa die Bevölkerung und damit die Nachfrage nach Stickstoffdünger in der Landwirtschaft. Zugleich waren viele Länder bestrebt, von Chile unabhängig zu werden.Im Jahr 1898 prophezeite der englische Chemiker William Crookes eine Hungersnot für die folgenden zwanzig bis dreißig Jahre, wenn es nicht gelänge, Stickstoffdüngemittel künstlich herzustellen, und er führte dazu aus: „Die Bindung atmosphärischen Stickstoffs ist eine der großen Entdeckungen, die auf die Genialität der Chemiker wartet.“Im Jahr 1897 gelang es den deutschen Wissenschaftlern Fritz Rothe, Adolph Frank und Nikodem Caro (Frank-Caro-Verfahren) Kalkstickstoff (CaCN2 + C) aus Calciumcarbid und Stickstoff im technischen Maßstab bei 900 °C herzustellen. Kalkstickstoff wurde mit Wasser zu Ammoniak umgesetzt. Die Prozesszeit war relativ lang und die Ausbeute an Ammoniak gering. Zugleich traten temperaturbedingte Werkstoffprobleme auf, sodass die Produktion wieder eingestellt wurde.Wilhelm Ostwald arbeitete ebenfalls an einem Verfahren für die Ammoniakherstellung. Im April 1900 leiteten seine Laborassistenten ein Gemisch von drei Raumteilen Wasserstoff und einem Teil Stickstoff über erhitzte Eisenbündel und wiesen Ammoniak nach. Ostwald meldete in der Folge ein Patent zur „Herstellung von Ammoniak und Ammoniakverbindungen aus freiem Stickstoff und Wasserstoff“ an und verkaufte es an die chemische Industrie. Damit hatte er die Grundlage für die Ammoniaksynthese nach Haber und Bosch gelegt.Im Jahr 1902 stellten die Norweger Kristian Birkeland und Sam Eyde über elektrische Entladung Stickoxide aus Stickstoff und Sauerstoff her, was sehr energieaufwendig war. Da in Norwegen genügend Wasser zur Verfügung stand, nutzten die Entwickler Wasserkraft, um Energie zu gewinnen.In Deutschland führte Carl Bosch Anfang des 20. Jahrhunderts Versuche zur Bildung von Ammoniak im Lichtbogen durch. Diese Forschungsarbeiten unterstützte ab 1904 der Chemiker Alwin Mittasch. Es gelang ihnen zwar, Ammoniak herzustellen, jedoch war die Ausbeute so gering, dass sie im Jahr 1908 den Versuchsbetrieb einstellten.Im gleichen Zeitraum entwickelte die Société Generale des Nitrures in Paris ein Verfahren, um durch Hydrolyse aus Metallnitriden Ammoniak zu gewinnen, das Serpek-Verfahren. Die Herstellung des Metallnitrids war ein teurer, aufwendiger und energiereicher Prozess, und die Ammoniakausbeute war zu gering, als dass sie die Nachteile hätte ausgleichen können. Hinzu kamen Probleme mit der Beständigkeit der Öfen, die bis zu 2000 °C standhalten mussten (Kasten). Damit war das Verfahren großtechnisch nicht einsetzbar. Das Verdienst des Erfinders Ottokar Serpek bestand in der Erkenntnis, dass die Reaktionsgeschwindigkeit hoch genug für einen technischen Prozess ist.<h2>Aus dem Archiv der BASF: Ottokar Serpek über die Ammoniaksynthese</h2>„Mein teurer Freund,ich habe ein Verfahren entdeckt, um aus Magnesiumnitrid Ammoniak herzustellen. Es ist sichtlich einfach, man muß es nur mit Wasser in Berührung bringen.Magnesiumnitrid + Wasser 1 Ammoniak + MagensiumhydroxydAllerdings habe ich große Bedenken, dieses in industriellem Maßstab umzusetzen. Es braucht extrem hohe Temperaturen, um alleine das Magnesiumnitrid herzustellen (über 2000°C). Ich befürchte, dass die riesigen Öfen in den Fabriken den Temperaturen nicht stand halten können. Auch der Kapitalaufwand ist gewaltig. Die Kosten für 100 kg Magnesium belaufen sich zur Zeit auf 4000 Mark. Wenn es doch nur eine Möglichkeit gäbe, Ammoniak ohne Umwege über das Magnesiumnitrid herzustellen.Hochachtungsvoll, dein alter Freund Ottokar SerpekLudwigshafen, den 11.04.1902“<h2>Das Serpek-Verfahren im Chemieunterricht</h2>Schüler der Sekundarstufe I kennen aus dem Chemieunterricht die Experimente Verbrennen von Magnesium und Redoxreaktion von Magnesium mit Wasser. Hier ist das didaktische Ziel, herauszuarbeiten, wie Magnesiumoxid entsteht – alle weiteren Reaktionsprodukte werden zunächst nicht betrachtet.Werden die Experimente jetzt in der Sekundarstufe II noch einmal eingesetzt, erweitert sich das didaktische Ziel: Die Lernenden erkunden und vergleichen die Reaktionsprodukte. Dazu beginnen sie mit der Reaktion zwischen Magnesium und Wasser und stellen dann Magnesiumnitrid her. Wie beim Serpek-Verfahren setzen sie das Nitrid weiter zu Ammoniak um und können es als Reaktionsprodukt nachweisen.Detaillierte Versuchsvorschriften sowie die Reaktionsgleichungen finden sich im Begleitmaterial unter <a href="https://nachrichtenausderchemie.de/downloads" target="_blank">nachrichtenausderchemie.de/downloads</a>.<h2>Magnesium, Wasser, Stickstoff</h2>Um Magnesium mit Wasser umzusetzen, werden in ein Borsilikatverbrennungsrohr zwei Magnesiarinnen mit Magnesiumspänen gegeben, das Rohr zirka 10 cm hoch mit angefeuchtetem Sand beschickt und mit einem Stopfen verschlossen. Anschließend erhitzen die Experimentatoren mit einem Brenner den feuchten Sand und leiten so den Wasserdampf über die glühenden Magnesiumspäne (Abbildung 1).<figure><img src="https://media.graphcms.com/2K74ox5vTdWf9SAq85Oc"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Experimentieranordnung für die Reaktion von Magnesium mit Wasserdampf.</figcaption></figure>
Um Magnesiumnitrid herzustellen, werden in einer Metallschale Magnesiumspäne als Kegel positioniert und die Kegelspitze wird mit der Brennerflamme entzündet (Abbildung 2).<figure><img src="https://media.graphcms.com/yHtO9C2NSFejRuVjXiSr"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Experimentieranordnung zur Herstellung von Magnesiumnitrid.</figcaption></figure>
Nach der Reaktion muss das Reaktionsprodukt abkühlen, bevor es mit einer Pinzette herumgedreht und auseinandergebreitet wird. Dabei sind neben weißen gelblich-grüne Stoffportionen zu sehen. Im Verbrennungsrohr ist ausschließlich ein weißer Feststoff sichtbar.Der weiße Stoff ist Magnesiumoxid, der gelblich-grüne Stoff ist Magnesiumnitrid. Magnesium reagiert beim Verbrennen an der Luft nicht nur mit dem Sauerstoff, sondern auch mit dem Stickstoff der Luft. Obwohl der Anteil von Stickstoff in der Luft um das Vierfache höher ist als der von Sauerstoff, reagiert Magnesium zuerst mit dem Sauerstoff.Erst wenn der Sauerstoff verbraucht ist, reagiert das Magnesium mit dem Stickstoff. Durch die Anordnung der Magnesiumspäne in der Metallschale werden Luftportionen im Inneren des Kegels durch die entstandenen Magnesiumoxidportionen eingeschlossen und der Stickstoff reagiert mit dem Magnesium zu Magnesiumnitrid. Damit kann die experimentelle Arbeit fortgeführt und wie beim Serpek-Verfahren Magnesiumnitrid mit Wasser umgesetzt werden.<h2>Ausgangsmaterial Magnesiumnitrid</h2>Um Ammoniak herzustellen, geben die Schüler drei Spatellöffel Magnesiumnitrid aus dem Vorgängerexperiment in ein 100-mL-Becherglas. Das Becherglas decken sie dann mit einem Uhrglas ab, auf dessen Innenseite ein angefeuchteter Streifen Universalindikatorpapier haftet. In das Becherglas wird etwas Wasser getropft, und das Uhrglas wieder darübergelegt (Abbildung 3). Die Mischung im Becherglas beginnt zu schäumen, der Indikatorstreifen färbt sich blau, und es riecht nach Ammoniak.<figure><img src="https://media.graphcms.com/sXOppqFOQdWPfevUbdTU"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Experimentieranordnung für die Synthese von Ammoniak aus Magnesiumnitrid und den Nachweis der alkalischen Reaktion der wässrigen Lösung von Ammoniak.</figcaption></figure>
Hält man einen mit Salzsäure benetzten Glasstab in die obere Hälfte des Becherglases, bildet sich Ammoniumchlorid, das als weißer Rauch zu beobachten ist. Magnesiumnitrid reagiert mit Wasser zu Ammoniak und Magnesiumhydroxid.<h2>Der Weg zum Haber-Bosch-Verfahren</h2>Seit dem Jahr 1903 beschäftigte sich Fritz Haber damit, Ammoniak direkt aus Stickstoff und Wasserstoff herzustellen. Stickstoffmoleküle zu spalten, erfordert hohe Temperaturen, bei denen bereits gebildete Ammoniakmoleküle wieder zerfallen. In Zusammenarbeit mit Walter Nernst, der wesentliche wissenschaftliche Grundlagen zur Ammoniaksynthese erarbeitet hatte, wurde die Reaktion unter hohem Druck durchgeführt, um die Ammoniakausbeute zu steigern. Um die Reaktion bei niedrigeren Temperaturen ablaufen lassen zu können, verwendete Haber einen Katalysator, über den er die Gase wiederholt leitete.Aufgrund der extremen Reaktionsbedingungen hielt die BASF das Verfahren zunächst nicht für technisch beherrschbar, stimmte jedoch zu, den Prozesses weiterzuentwickeln.Am 2. Juli 1909 gelang die kontinuierliche Synthese von acht Gramm Ammoniak in der Stunde. Als optimaler Katalysator stellte sich Eisen heraus, dem Tonerde und Kalium zugesetzt waren.Im Gegensatz zu den Versuchsöfen hielten die großtechnischen Öfen dem Druck auf Dauer nicht stand: Nach achtzig Stunden platzten sie, da der heiße Wasserstoff Kohlenstoff aus dem Stahl herausgelöst hatte. Bosch löste das Problem, indem er kohlenstoffarmen und damit weichen Stahl für ein Futterrohr verwendete und es mit einem Mantel aus härterem, kohlenstoffhaltigem Stahl umgab.Im September 1913 ging in Oppau die erste Ammoniakfabrik weltweit in Betrieb. Die Tagesproduktion betrug mehr als drei Tonnen je Hochdruckofen.Heute werden jährlich weltweit mehr als 150 Millionen Tonnen Ammoniak produziert. Mit etwa 80 Prozent geht der größte Teil nach wie vor in die Herstellung von Düngemitteln. Über 90 Prozent des produzierten Ammoniaks entsteht in der Direktsynthese über das Haber-Bosch-Verfahren. Die Produktion setzt pro Kilogramm Ammoniak mehr als ein Kilogramm CO2 frei. Darüber hinaus führt der Düngemitteleintrag zu Umweltbelastungen. Im Unterricht sind neben diesen Fakten die Leistungen Habers sowie sein Wirken im ersten Weltkrieg und seine Rolle im Gaskrieg zu problematisieren.<h2>Modellexperiment zur Ammoniakherstellung</h2>Um die Lernenden die Herstellung von Ammoniak aus Stickstoff und Wasserstoff, die Notwendigkeit eines Katalysators und den Einfluss der Temperatur experimentell erkunden zu lassen, eignet sich folgendes Modellexperiment:Die Experimentatoren versetzen zunächst 100 mL destilliertes Wasser mit 25 mL konzentrierter Schwefelsäure und geben von der Lösung 20 mL und einige Kupfersulfatkristalle in ein Unterteil einer Waschflasche (Abbildung 4).<figure><img src="https://media.graphcms.com/KXupZYXvTAalvoi5Ffrq"><figcaption><label>Abb. 4: </label>Experimentieranordnung: Modellexperiment zur Herstellung von Ammoniak aus den Elementen.</figcaption></figure>
Anschließend beschicken sie ein Halbmakroreagenzglas mit 7 mL gekühlter Ammoniumchloridlösung und 1,4 mL ebenfalls kalter, gesättigter Natriumnitritlösung und stellen es in die Waschflasche. Danach werden fünf große Zinkgranalien in die Schwefelsäurelösung gegeben und sechs Tropfen konzentrierte Essigsäure in das Halbmakroreagenzglas. Die Essigsäure verstärkt die oxidierende Wirkung der Natriumnitritlösung.Die Reaktion von Zink und Schwefelsäure setzt nicht nur Wasserstoff, sondern auch Wärme frei, sodass im Reagenzglas Stickstoffentwicklung einsetzt. Die Gase aus der Waschflasche strömen in das Borosilikatverbrennungsrohr.Vor der eigentlichen Reaktion ist mit der Knallgasprobe zu prüfen, ob die Apparatur sauerstofffrei ist. Erst dann darf der Katalysator aus Aluminiumoxid und Eisenpulver im Borsilikatverbrennungsrohr zum Glühen gebracht werden. Das Reaktionsprodukt strömt in ein Reagenzglas mit Indikatorlösung. Sobald sich diese pink färbt, wird das Reagenzglas mit dem Winkelrohr entfernt. Ein Kolben, der vorher mit konzentrierter Salzsäure ausgeschwenkt wurde, wird unter das Winkelrohr gestellt. Ammoniak reagiert mit HCl zu Ammoniumchlorid, das im Rundkolben als weißer Rauch zu beobachten ist.<figure><img src="https://media.graphcms.com/EhYrlpkZT02vBazSru0b"><figcaption><label>Abb. 5: </label>Von Mg zum Haber-Bosch-Verfahren.</figcaption></figure>
<h2>Die Autoren</h2>Diesen Beitrag haben Mareike Dittmer, Marc Sören Homeyer (Fotos) und Brigitte Duvinage verfasst. Dittmer unterrichtet Chemie und Biologie an der Anna-Seghers-Schule, bildet Lehrer aus und habilitiert über individuelles experimentelles Lernen mit multimedialer Unterstützung. Homeyer hat an der Universität Potsdam über Photometrie im Chemieunterricht promoviert, im Januar 2020 seinen Vorbereitungsdienst beendet und unterrichtet seitdem Chemie und Biologie an der Katholischen Schule Bernhardinum in Fürstenwalde (Spree). Duvinage leitete von 2001 bis 2019 als außerplanmäßige Professorin die Chemiedidaktik an der Universität Potsdam.<div><img src="https://media.graphcms.com/AnzBTk9BTI26BTp8z9DS">

</div><div><img src="https://media.graphcms.com/1yxJ4PyeTGOQUNtoAv6B">

</div><h2>AUF EINEN BLICK</h2>Bevor sich das Haber-Bosch-Verfahren zur Ammoniaksynthese in der Industrie etablierte, gab es einige Vorgänger, darunter das Serpek-Verfahren.Im Chemieunterricht lassen sich diese früheren Überlegungen und Entwicklungen anhand von Experimenten mit Magnesium nachvollziehen.Die Experimente für die Sekundarstufe II bauen dabei auf solchen auf, die Schüler bereits aus der Sekundarstufe I kennen.Wissenschaftler aus der experimentell-konzeptionellen Chemiedidaktik stellen hier regelmäßig ihre Arbeiten vor.
<ul><li>
1 A. Mittasch, Geschichte der Ammoniaksynthese, Verlag Chemie, Weinheim, 1951</li><li>
2 D. Stoltzenburg, Fritz Haber – Chemiker, Nobelpreisträger, Deutscher Jude, VCH, Weinheim, 1994</li><li>
3 P. Vageler, Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff und Stickstoff als Pflanzennährstoffe, Verlag von Johann Ambrosius Barth, Leipzig, 1909</li><li>
4 W. Glöckner, W. Jansen, R. G. Weissenhorn, Handbuch der experimentellen Chemie – Sekundabereich II, Band I, Aulis Verlag Deubner&amp;CoKG, Köln, 2002</li><li>
5 M. Szöllösi-Janze, Fritz Haber – 1868–1934, C.H. Beck Verlag, München, 1998</li><li>
6 Ostwalds Klassiker der exakten Naturwissenschaften, ab 1889, 275 Bände bis 1987, Nachdruck: Frankfurt am Main ab 1995</li></ul>

Artikel

Vom Magnesium zum Haber‐Bosch‐Verfahren

Für die Ammoniaksynthese, so wie sie Anfang des 20. Jahrhunderts als großtechnischer Prozess entwickelt wurde, gibt es Modellexperimente. Diese lassen Lernende auch die historische Entwicklung nachvollziehen. Chemieunterricht thematisiert das chemische Gleichgewicht in der Regel am Beispiel chemi...

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Prof.Dr.Dr.h.c.

Alfred Lottermoser, dessen 150. Geburtstag und 75. Todestag in diesem Jahr begangen werden, gehört zu den Pionieren der Kolloidchemie. Das erste Institut für Kolloidchemie in Deutschland – gegründet an der TH Dresden im Jahr 1923 – geht auf seine Initiative zurück.
Es war sein Doktorvater Ernst von Meyer (1847–1916), der Alfred Lottermoser zu Untersuchungen über kolloidales Silber anregte. Diese prägten seine wissenschaftliche Laufbahn, denn diese erste Beschäftigung mit Kolloiden „brachte ihn mitten in die Kolloidchemie hinein, und zwar in das Gebiet, in dem er neben R. Zsigmondy [Richard Zsigmondy (1865–1929), Professor für Anorganische Chemie an der Universität Göttingen, Nobelpreis für Chemie 1925] bald zum besten Kenner und Könner wurde, in das Gebiet der anorganischen Kolloide“.2)Es ist kein Zufall, dass sich Lottermosers erste, gemeinsam mit Ernst von Meyer 1897 und 1898 verfassten, kolloidchemischen Publikationen mit dem kolloidalen Silber beschäftigten.3) Dieses wurde seinerzeit vom Dresdner Mediziner und Militärarzt im Sanitätskorps der Königlich-Sächsischen Armee Benno Credé (1847–1929) als ein Therapeutikum in der Gynäkologie und der Augenheilkunde eingesetzt. Credés Vater, der Leipziger Gynäkologe und Universitätsprofessor Carl Credé (1819–1892), hatte kolloidales Silber erstmals in die therapeutische Anwendung eingeführt und die prophylaktische Wirkung (Credéisieren) bei Augenentzündungen von Neugeborenen nachgewiesen. Unter der Bezeichnung „Careysches Silber“ (seit 1899 Collargol) wurde es in der Salicylsäurefabrik Dr. F. Heyden hergestellt.4) Die Synthese dieses Silbersols hatte erstmals Matthew Carey Lea (1823–1897) im Jahr 1891 beschrieben; Eisen(II)-citrat wirkt dabei als Schutzkolloid.5)<h2>Erste kolloidchemische Arbeiten</h2>In den Folgejahren beteiligte sich auch Lottermoser, dann schon als Professor für Kolloidchemie an der TH Dresden, an der Entwicklung von Heilmittelrezepturen auf Basis anorganischer Sole. Dabei erwiesen sich die ersten kolloidchemischen Arbeiten von Lottermoser „nicht nur für die medizinische Praxis, sondern auch für die wissenschaftliche Kolloidchemie, die es damals freilich noch kaum gab, bedeutungsvoll“.2) Darin beschrieb Lottermoser präzise die Herstellungsmethoden, die Stabilitätsbedingungen und andere Eigenschaften kolloidaler Silberpräparate, die er systematisch und sorgfältig untersucht hatte. Er zeigte erstmals wissenschaftlich fundiert die Schutzwirkung hydrophiler kolloidaler Systeme, nachdem er gefunden hatte, „daß ein Zusatz von Eiweißlösung zur Lösung des Carey Lea´schen Silbers die sonst prompt eintretende Fällung durch Elektrolyte verhindert, und daß die Reduktion einer alkalischen Silberlösung in Gegenwart von Eiweiß zu tiefbraunen Lösungen kolloidalen Silbers führt“.6)Bald darauf folgten Abhandlungen über kolloidales Quecksilber, Bismut und Kupfer.7) Diese Untersuchungen fasste Lottermoser unter dem Titel „Über Anorganische Colloide“ zu einer Habilitationsschrift zusammen, die er an der Königl. Sächsischen Technischen Hochschule zu Dresden am 17. November 1900 einreichte. Das Habilitationsverfahren schloss er mit der am 20. Februar 1901 für den 27. Februar 1901 angekündigten Antrittsvorlesung an der TH Dresden erfolgreich ab.<h2>Berufung zum Professor</h2>Die Arbeiten Lottermosers zu kolloidalen Metallsalzen sowie zu Halogenverbindungen des Silbers8) machten ihn international bekannt und zur unangefochtenen Autorität der noch jungen Kolloidwissenschaft. Lottermosers hohe Wertschätzung in der Fachwelt blieb auch dem sächsischen Kultusministerium nicht verborgen: Aufgrund seiner Verdienste in Lehre und Forschung wurde er am 4. Dezember 1905 zum außeretatmäßigen a.o. Professor für Kolloidchemie an der TH Dresden ernannt.Obgleich die Kolloidchemie damals noch kein etabliertes Wissenschaftsgebiet war, erkannte Lottermoser, dass die Kolloidchemie an der TH Dresden nur durch ein selbstständiges kolloidchemisches Institut gestärkt würde. Doch bis seine Pläne Wirklichkeit wurden, musste er fast 15 Jahre warten, „denn das Verständnis für die Notwendigkeit, daß jeder Chemiker wenigstens einen Einblick in die Lehren der Kolloidchemie, und zwar nicht nur durch Vorträge, sondern auch durch experimentelle Betätigung haben müßte, war noch nicht bis zu den zuständigen Stellen durchgedrungen“.6)Erst nach Ende des ersten Weltkriegs nahm das Vorhaben Konturen an, gefördert in erster Linie durch die chemische und chemieverwandte Industrie. Diese hatte den anwendungstechnischen Nutzen der Kolloidchemie erkannt, das zuständige Kultusministerium gewährte Lottermoser hingegen keine Geldmittel. Daraufhin ist Lottermoser „bei der chemischen Industrie betteln gegangen, die [ihm] aus der Not half“. Mit deren „namhaften Beträgen“ rüstete er das geplante Institut mit wissenschaftlichen Geräten und Laborzubehör aus.6) So erhielt er von der Gerbereifirma Cornelius Heyl in Worms, die er beriet, allein 100 000 Mark, und die Chemische Fabrik Dr. F. von Heyden spendete 20 000 Mark für die Beschaffung eines Ultramikroskops. Weitere sächsische Firmen, darunter etwa die Porzellanmanufaktur Meißen, steuerten Spenden bei. Die nicht exakt bezifferbare Gesamtsumme eingeworbener Finanzmittel relativiert sich durch die grassierende Inflation in jenen Jahren. Durch die Spenden ließ sich aber das erträumte Institut „in den bescheidenen Kellerräumen gebrauchsfähig“ machen.Auf Betreiben einflussreicher Vertreter der Industrie Sachsens unter Führung von Volkmar Klopfer (1874–1943), Direktor des gleichnamigen Nahrungsmittelwerks in Dresden-Leubnitz, wurde schließlich das Laboratorium für Kolloidchemie im Jahr 1923 in ein selbstständiges Institut umgewandelt (Planzeichnung S.21). Als Leiter hatte Lottermoser auch die Aussicht auf die Ernennung zum planmäßigen Extraordinarius. Offiziell war es am 1. März 1924 so weit: Lottermoser wurde „planmäßiger außerordentlicher Professor“ an der TH Dresden.<h2>Dresden als Zentrum der Kolloidchemie</h2>Das Institut gewann rasch an Renommee und zog viele junge Chemiker an – zeitweise bis zu 30 Diplomanden und Doktoranden. Eine Erweiterung und Verlagerung wurde erforderlich. Da kamen Lottermoser die im Bau befindlichen und bereits kurz vor der Vollendung stehenden neuen Laboratorien der chemischen Institute gerade zur rechten Zeit. Nach Entwürfen des Architekten Martin Dülfer (1859–1942), Professor für Entwerfen von Hochbauten an der TH Dresden, und in Abstimmung mit Lottermoser wurde im neuen Gebäude des Instituts für Elektrochemie und Physikalische Chemie das Dachgeschoss, das zunächst nur als Reserve für dieses Institut vorgesehen war, zum „Institut für Kolloidchemie“ ausgebaut (Abbildung 2). Nach einem zweijährigen Interimsdasein des kolloidchemischen Laboratoriums im Keller des alten Hauptgebäudes zog das jüngste und nunmehr selbständige Institut zu Weihnachten 1925 in den Neubau um.Lottermoser leitete das „unter schwierigen Verhältnissen … durch die werktätige Mithilfe der Industrie“6) geschaffene Institut für Kolloidchemie bis zu seiner Emeritierung im Jahr 1937. Während dieser Zeit entwickelte sich das Institut zu einem Zentrum der kolloidchemischen Forschung und Lehre in Deutschland. Dies lag nicht zuletzt an Lottermosers Fachwissen und seinem bescheidenen, umsichtigen und zuverlässigen Wesen. Über die Rolle Lottermosers resümierte sein Schüler und langjähriger Wegbegleiter Erich Buchholz (1901–1957): „Es gibt da kaum ein Gebiet der angewandten Kolloidchemie, auf welches seine Ideen nicht anregend und befruchtend gewirkt hätten“.9) Tatsächlich beschränkten sich seine kolloidchemischen Forschungsarbeiten nicht nur auf anorganische Kolloide, „in dem er neben R. Zsigmondy bald zum besten Kenner und Könner wurde“2) als Pionier der anorganischen Kolloidchemie, sondern auch auf zahlreiche organisch-kolloidchemische Fragen. Dazu gehörten zum Beispiel die Aufklärung über die Vorgänge bei der Erstarrung von Gelatinesol zum Gel analog dem Festwerden einer Schmelze und die Schutzwirkung von oberflächenaktiven Stoffen, den Tensiden, bei der Herstellung stabiler Dispersionen und Suspensionen (Schutzkolloide).Zudem setzte Lottermoser konsequent physikalisch-chemische Methoden ein, um kolloidchemische Probleme zu lösen. Dabei befasste er sich mit elektrochemischen Messungen an Solen, Röntgenstrukturuntersuchungen an Gelen, photographischen Untersuchungen an Silbersolen, der potenziometrischen Chlorbestimmung sowie mit den Studien der Eigenschaften von Viskoselösungen der Alkalicellulose unter Einsatz der Viskosimetrie.Ebenso führte er eine Reihe anwendungsorientierter Arbeiten durch und setzte so wissenschaftliche Erkenntnisse in die Praxis um.Besonders hervorzuheben sind seine praxisrelevanten Ergebnisse zur Fadenbildung der Alkalicellulose im Prozess des Verspinnens, zum oberflächenchemischen Verhalten von Hautsubstanzen bei den Färberei- und Gerbungsprozessen sowie zu den Quellungs- und Adsorptionsvorgängen in Baumwolle.10,11)<h2>Nachahmer, Nachfolger und Bewunderer</h2>Dem Zeitgeist folgend richtete auch Wolfgang Ostwald (1883–1943), ein Sohn Wilhelm Ostwalds, mit Unterstützung Leipziger Industriefirmen 1922 eine „Kolloid-Abteilung“ am Physikalisch-chemischen Institut der Universität Leipzig ein. Er erhielt im Jahr 1923 ein planmäßiges Extraordinariat für Kolloidchemie. Somit gab es neben dem Institut für Kolloidchemie in Dresden eine zweite Forschungseinrichtung für Kolloidchemie in Sachsen. Beide befanden sich in Kooperation und Konkurrenz zueinander und befruchteten sich damit gegenseitig in besonderer Weise. Ostwald würdigte Lottermosers wissenschaftliche Leistungen zu dessen 60. Geburtstag 1930 mit den anerkennenden Suggestivfragen: „Wer hat wohl zuerst die … Peptisationserscheinungen einer eingehenden quantitativen Analyse unterzogen? Wer hat zuerst die physikalisch-chemischen Bedingungen der Peptisation gefunden, die Notwendigkeit der Einstellung bestimmter Ionenkonzentrationen …, dass je nach Art und Konzentration des aufladenden Ions, je nach Reihenfolge ihres Zusammentretens, aus denselben Komponenten positive oder negative Hydrosole entstehen?2)Die zahlreichen, von Alfred Lottermoser ausgebildeten Diplomanden und Doktoranden bildeten seine „Dresdner Schule der Kolloidchemie“. Sie waren gesuchte Spezialisten der Kolloidchemie, wirkten erfolgreich in der betrieblichen Praxis und verhalfen kolloidchemischen Erkenntnissen zum breiten Durchbruch. Nach Lottermosers Emeritierung im Jahr 1937 wurde Erich Manegold (1895–1972), ein Schüler von Richard Zsigmondy (Universität Göttingen), ordentlicher Professor für Kolloidchemie und Direktor des Dresdener Instituts.Die Erkenntnisse aus seiner Forschungstätigkeit band Lottermoser direkt in seine kolloidchemischen Lehrveranstaltungen ein. Die Hörer seiner Vorlesungen und seine Praktikanten im kolloidchemischen Praktikum wie auch viele Fachkollegen bezeugten ihm unisono didaktisches Geschick und sprachliche Klarheit selbst bei der Darstellung sehr komplexer Vorgängen. So schrieb Wolfgang Ostwald zum 60. Geburtstag von Lottermoser: „Für lange Zeit wird der berühmte Lottermoser‘sche Jodsilber-Versuch in Vorlesung und Praktikum gezeigt werden als einer der demonstrativsten Hinweise auf den Zusammenhang zwischen Stabilität, Ladung und Ionenkonzentration, den wir bisher kennen.“2)<h2>Anerkennung und Nachruhm</h2>Das wissenschaftliche Werk Lottermosers und seine herausgehobene Stellung als einer der Pioniere der Kolloidwissenschaften in Deutschland erfuhren in der Fachwelt hohe Anerkennung und Wertschätzung. Im Jahr 1927 erhielt er aus den Händen des Ersten Vorsitzenden der Kolloid-Gesellschaft Wolfgang Ostwald den Laura-R.-Leonard-Preis der Kolloid-Gesellschaft. Lottermoser war einer der Mitbegründer der Gesellschaft und ab 1941 Ehrenmitglied; ab 1928 fungierte er als stellvertretender Vorsitzender und nach dem Tod von Wolfgang Ostwald von 1943 bis 1945 als geschäftsführender Vorsitzender. Die Ausnahmestellung von Lottermoser unter den damaligen Kolloidwissenschaftlern zeigte sich auch in seiner Wahl zum Mitglied der Leopoldina im Jahr 1939.Seine langjährigen Erfahrungen hinterließ Lottermoser der Nachwelt mit seinem Lehrbuch „Kurze Einführung in die Kolloidchemie“ (Coverabbildung, links). Das Werk beruhte auf seinen Vorlesungen; Lottermoser stellte es erst nach seiner Emeritierung und Abberufung fertig.Die Zerstörung des Kolloidchemieinstituts, seines Lebenswerks beim Bombenangriff auf Dresden im Februar 1945 setzte dem 75-jährigen Lottermoser sehr zu, und sein Gesundheitszustand verschlechterte sich drastisch. Er starb kurz vor Kriegsende am 24. April 1945 in der kleinen Ortschaft Schellerhau im Osterzgebirge. Ein schlichtes Holzkreuz, von seiner Tochter geschnitzt, erinnert dort an seine letzte Ruhestätte.<figure><img src="https://media.graphcms.com/AREeJLTQRjSPua1e7o1l"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Alfred Lottermoser – einer der Pioniere auf dem Gebiet der Kolloidchemie in Deutschland. Foto: Archiv TU Dresden</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/zszhtKZPRS4U1pv37wj1"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Grundriss des Instituts für Kolloidchemie im Dachgeschoss des im Jahr 1925 bezogenen neuen Gebäudes (heute Erich-Müller-Bau). Quelle: Die neuen Chemischen Institute der Technischen Universität Dresden zur Erinnerung an die Einweihung am 12. Juni 1926, Theodor-Steinkopff-Verlag Dresden, 1926, S. 64</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/fLAhbzPZRh6NRGJnfmwY"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Handschriftliche Aufzeichnungen von Lottermoser zum Inhalt seiner Vorlesung über die Kolloidchemie. Quelle: Personalakte A. Lottermoser, Universitätsarchiv der TU Dresden</figcaption></figure>
<figure><img src="https://media.graphcms.com/qciBof56RISyxBjsovDO"><figcaption><label>Abb. 4: </label>Deckblatt des Lehrbuchs „Kurze Einführung in die Kolloidchemie“. Das Buch brachte es auf drei Auflagen. Quelle: Privatarchiv W. Reschetilowski</figcaption></figure>
<h2>Alfred Lottermoser: Werdegang bis zur Promotion</h2>Carl August Alfred Lottermoser wurde als Sohn des Architekten Ernst Lottermoser († 1877) und dessen Ehefrau Clara, geb. Heyde (1842–1916), am 17. Juli 1870 in Dresden geboren.Zunächst besuchte er eine Privatschule, später wurde er in das Gymnasium zum Heiligen Kreuz in Dresden aufgenommen und legte dort 1889 das Abitur ab. Ursprünglich wollte Lottermoser Mathematik studieren und ging zunächst für ein Semester nach Genf. Nach seiner Rückkehr und dem Militärdienst studierte er 1890/91 zwei Semester die Allgemeinen Wissenschaften an der TH Dresden, bevor er sich endgültig für die Chemie entschied.Sein Chemiestudium setzte Lottermoser zunächst für drei Semester bei Wilhelm Ostwald (1853–1932) und Johannes Wislicenus (1835–1902) in Leipzig fort. 1893/94 – wiederum in Dresden – besuchte er Lehrveranstaltungen von Walther Hempel (1851–1916), Ernst von Meyer (1847–1916) und Fritz Foerster (1866–1931). Da die TH Dresden damals wie alle technischen Universitäten noch kein Promotionsrecht hatte, wechselte Lottermoser erneut nach Leipzig, wo er 1896 mit einer Arbeit über die Einwirkung von Natrium auf aromatische Nitrile promovierte, die „im organischen Laboratorium der technischen Hochschule zu Dresden unter Leitung des Hrn. Prof. Dr. von Meyer grösstentheils ausgeführt und in dem I. Universitätslaboratorium zu Leipzig unter Leitung des Hrn. Geheimrath Prof. Dr. Wislicenus zu Ende geführt“ wurde.1)<h2>Die Autoren</h2>Den Beitrag verfassten Wladimir Reschetilowski (Foto oben) und Lothar Beyer. Reschetilowski, Jahrgang 1950, ist emeritierter Professor für technische Chemie der TU Dresden und Chemiehistoriker. Für die Nachrichten aus der Chemie verfasst er zusammen mit Yvonne Remane die „Meilensteine der Chemie“. Beyer, Jahrgang 1936, ist emeritierter Professor für anorganische Chemie der Universität Leipzig und Chemiehistoriker. <email><a href="mailto:wladimir.reschetilowski@tu-dresden.de">wladimir.reschetilowski@tu-dresden.de</a></email><div><img src="https://media.graphcms.com/skXRCA8oSfW9F52K98iQ">

</div><div><img src="https://media.graphcms.com/xNVQsSJJTOegTh6VxYNe">

</div><email><a href="mailto:beyinorg@chemie.uni-leipzig.de">beyinorg@chemie.uni-leipzig.de</a></email><h2>AUF EINEN BLICK</h2>Alfred Lottermoser etablierte Anfang des 20. Jahrhunderts die Kolloidchemie als eigenständiges chemisches Fachgebiet.Lottermoser war maßgeblich an der Gründung des ersten Instituts für Kolloidchemie in Deutschland beteiligt: Es entstand an der TH Dresden im Jahr 1923.Nach seiner Emeritierung verfasste er das Lehrbuch „Kurze Einführung in die Kolloidchemie“.
<ul><li>
1 a) A. Lottermoser, Zur Kenntnis der Einwirkung von Natrium auf aromatische Nitrile. Dissertation, Universität Leipzig, 1896, S. 35; b) A. Lottermoser, Journal f. prakt. Chemie 1896, 53, 143 und 1896, 54, 113</li><li>
2 Wo. Ostwald, Kolloid-Zeitschrift, 1930, LII, Heft 2, 129</li><li>
3 A. Lottermoser, E. von Meyer, Journal f. prakt. Chemie 1897, 56, 241 und 1898, 57, 540</li><li>
4 A. Schumann, Zur Geschichte der Chemischen Fabrik von Heyden. In: GDCh-Monographie 38, Zeitzeugenberichte VIII – Chemische Industrie, 2006</li><li>
5 K. Beneke, Alfred Lottermoser und kolloidale Sole. In: Beiträge zur Geschichte der Kolloidwissenschaften VII, Mitteilungen der Kolloid-Gesellschaft, Verlag Reinhard Knof, Nehmten, 1998</li><li>
6 A. Lottermoser, Kolloid-Zeitschrift 1942, 100, Heft 1, 58</li><li>
7 A. Lottermoser, a) Journal f. prakt. Chemie 1898, 57, 484; b) Journal f. prakt. Chemie 1899, 59, 489</li><li>
8 A. Lottermoser, a) Journal f. prakt. Chemie 1903, 68, 341; b) Journal f. prakt. Chemie 1905, 72, 39; c) Journal f. prakt. Chemie 1905, 73, 374</li><li>
9 E. Buchholz, Kolloid-Zeitschrift 1949, 115, 9</li><li>
10 H. Hegewald, H.-D. Dörfler, T. Wolff, 100 Jahre Kolloidchemie an der Technischen Universität Dresden. In: 100 Jahre Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie [Hrsg.: W. Plieth], TU Dresden, 2000, S. 26–44</li><li>
11 W. Reschetilowski, L. Beyer, Mitt. d. Wilhelm-Ostwald-Gesellschaft e.V. 2020, 25, 8</li></ul>

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