Beck Wissen - Materie - Von der Urmateria zum Leben

vor, die von der jeweils im Labor möglichen Unterteilbarkeit der Stoffe ausgeht. Die Chemie hatte mit Lavoisier ihren Newton gefunden.
    Allerdings führte erst John Dalton (1766–1844) die Atomtheorie zur Deutung chemischer Vorgänge ein. 1803 äußerte er in einer Untersuchung über die Absorption von Gasen durch Wasser den Gedanken, daß bei Gasgemischen das Gewicht und die Anzahl kleinster Partikel (ultimate particles) eine Rolle spielen. Er entwarf eine mechanistische Auffassung von kugelförmigen Atomen, die Verbindungen eingehen können und deren relatives Gewicht berechenbar sei. Chemische Elemente wurden nun als Atome aufgefaßt, die im 19. Jahrhundert nach gemeinsamen Eigenschaften geordnet werden sollten. Neben den relativen Gewichten suchten Chemiker wie z.B. der Graf Avogadro nach der relativen Zahl der Atome in einem Stück Materie. William Prout war überzeugt, daß die Atomgewichte der verschiedenen Elemente einer arithmetischen Ordnung ganzer Zahlen gehorchen. John Newlands bemerkte, daß bei einer Anordnung der Elemente nach ihren Atomgewichten bestimmte Muster chemischer Eigenschaften in regelmäßigen Abständen wiederkehrten.
    Wenige Jahre später entwarfen Mendelejew und Meyer (1868–71) das Periodensystem der Elemente, in dem die Eigenschaften chemischer Elemente einer charakteristischen ‚Periodizität‘ gehorchten. Obwohl die Chemie bereits Ende des 19. Jahrhunderts erfolgreich mit dem Periodensystem arbeitete, lieferte später erst die physikalische Elektronentheorie passende Erklärungen. Zwar hatte bereits 1811 Berzelius unter dem Eindruck der Elektrolyse den Eindruck gewonnen, daß das Phänomen der chemischen Bindung auf elektrische Kräfte zurückzuführen sei. Die chemische Bindung konnte allerdings erst auf elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Atomkernen zurückgeführt werden, als die klassische Mechanik durch die Quantenmechanik ersetzt wurde.
     
     
2. Materie und Molekularchemie
     
    Chemie wird häufig als Brücke zwischen der Materie der Mikro- und Makrowelt verstanden. Sie handelt nämlich nicht nur von Elektronen, Atomen und Molekülen, sondern auch von makroskopischen Objekten wie z.B. Kristallen und Gaswolken. Nachdem die Chemiker gelernt hatten, zwischen Molekülen und Atomen zu unterscheiden, stellte sich die Frage, wie der Aufbau der Moleküle aus Atomen räumlich vorzustellen sei. Kristallographien wie Bravais gingen zunächst noch von kleinen regelmäßigen Bausteinen aus, aus denen die Kristalle zusammengesetzt seien, ohne dabei an Atome zu denken. Ein Hinweis auf einen möglichen 3-dimensionalen Aufbau von Molekülen aus Atomen findet sich zwar schon 1847 in Gmelins Handbuch der theoretischen Chemie. Der entscheidende Anstoß kam jedoch durch Louis Pasteurs experimentelle Untersuchungen über die optische Aktivität der Weinsäure.
    Pasteur erkannte, daß der Zusammenhang von Spiegelungssymmetrie und optischer Aktivität nicht von der Kristallstruktur eines Stoffes abhängt. Bei gewissen wasserlöslichen Kristallen kann nämlich die Spiegelungssymmetrie sowohl im festen als auch im flüssigen Zustand nachgewiesen werden. Pasteur untersuchte die Weinsäure und fand eine links- und eine rechtsdrehende Form,  die L-Weinsäure  und  die D-Weinsäure (D = dextro = rechts) genannt wurden. Zudem isolierte er eine dritte Form der Weinsäure (Meso-Weinsäure), die. sich nicht in eine der beiden links- oder rechtsdrehenden Exemplare aufspalten läßt. Zur Erklärung der optischen Aktivität mußte also auf tieferliegende Strukturen als die Kristalle, eben die Moleküle und Lagerung der Atome, zurückgegriffen werden.
    Entscheidend für die Annahme einer 3-dimensionalen Molekülstruktur wurden die Arbeiten von van’t Hoff und Le Bei, die 1874 unabhängig voneinander eine Beziehung zwischen dem optischen Drehvermögen und der Lagerung der Atome im Raum herstellten. Ausgangsbeispiel war das Kohlenstoffatom, dessen vier Valenzen in Form eines Tetraeders angeordnet wurden. Eine tetraedische Anordnung mit dem Kohlenstoffatom in der Mitte ermöglicht die Existenz optischer Spiegelbilder. Van’t Hoffs Stereochemie über den räumlichen Bau der Atome mußte zunächst als spekulative Idee erscheinen, die eine gewisse Nähe zu platonischen Formen der Materie verrät. Van’t Hoffs Erfolge bei der experimentellen Erklärung und Prognose machten seine Geometrie und Algebra der Moleküle bald zur akzeptierten Methode des Chemikers. {54}
    Eine physikalische