FRANZÖSISCHER CHEMIKER UND PHYSIKER
1778-1850
Joseph-Louis Gay-Lussac war einer der großen Wissenschaftler des Industriezeitalters. Er wurde am 6. Dezember 1778 in St. Léonard in Zentralfrankreich geboren und war das älteste von fünf Kindern. Sein Vater war Staatsanwalt und Richter, und die politischen Unruhen im Zusammenhang mit der Französischen Revolution spielten eine frühe Rolle in der Entwicklung des jungen Joseph. Als sein Vater 1794 als Mitglied des bürgerlichen Establishments verhaftet wurde (er wurde später freigelassen), wurde Gay-Lussac auf ein Internat in Paris geschickt.
Drei Jahre später wurde Gay-Lussac an der neu gegründeten und elitären École Polytechnique in Paris aufgenommen, wo er zunächst Mathematik und Ingenieurwesen studierte. Doch schon bald verliebte er sich in die Wissenschaft und insbesondere in die Chemie. Dies war nicht zuletzt dem Einfluss des berühmten Wissenschaftlers Claude-Louis Berthollet (1748-1822) zu verdanken, der an der École lehrte und ein Zeitgenosse von Antoine Lavoisier war. Es war Berthollet, der Gay-Lussac als seinen Schüler und Laborassistenten unter seine Fittiche nahm.
Die Forschungen, für die Gay-Lussac vielleicht am berühmtesten ist, betreffen die Experimente mit Gasen, die er zu Beginn seiner wissenschaftlichen Karriere durchführte. Nach seinem Abschluss an der École im Jahr 1800 blieb er Assistent von Berthollet und war häufig Gast in dessen Landhaus in Arcueil bei Paris. Mit der Ermutigung von Berthollet, dem Mathematiker Pierre-Simon de Laplace und anderen begann Gay-Lussac im Winter 1801 und 1802 mit eigenen Forschungen.
Zu Gay-Lussacs frühen Arbeiten gehörte eine umfangreiche Untersuchung darüber, wie sich das Volumen verschiedener Gase mit der Temperatur ändert. Der englische Wissenschaftler John Dalton untersuchte unabhängig das gleiche Phänomen. Beide fanden heraus, dass das Volumen V aller untersuchten Gase mit steigender Temperatur T in ähnlicher Weise zunahm, wenn der Druck P konstant gehalten wurde (VαT bei konstantem P). Beide veröffentlichten ihre Ergebnisse um 1802, wobei Gay-Lussacs experimentelle Arbeit sowohl gründlicher als auch präziser war als die von Dalton. Das Verdienst für diese Entdeckung gebührt jedoch in der Regel weder Dalton noch Gay-Lussac, sondern Jacques Charles. Charles hatte 1787 erste Arbeiten über die thermische Ausdehnung von Gasen durchgeführt. Obwohl Charles die Ergebnisse seiner Experimente nie veröffentlichte, bestätigte Gay-Lussac in seinen eigenen wissenschaftlichen Memoiren, von Charles‘ Arbeit gehört zu haben. Daher ist das Gesetz über die thermische Ausdehnung von Gasen, auch wenn es manchmal Gay-Lussacs Gesetz genannt wird, weitgehend als Charles‘ Gesetz bekannt geworden.
Die Studien von Gay-Lussac beschränkten sich nicht auf die physikalischen Eigenschaften von Gasen. Im Jahr 1804 nutzte Gay-Lussac das wachsende Interesse der Welt an der Ballonfahrt und unternahm mehrere Flüge, um sowohl das Magnetfeld der Erde als auch die Veränderungen der Temperatur und der Zusammensetzung der Atmosphäre mit zunehmender Höhe zu untersuchen. Bei seinem zweiten Flug nahm er Luftproben, während er in einem Wasserstoffballon eine Höhe von 23.018 Fuß erreichte – ein Rekord, der fast fünfzig Jahre lang Bestand hatte. Nach seiner Rückkehr zur Erde verglich er die Gasproben mit denen, die er am Boden entnommen hatte, und kam zu dem Schluss, dass sie im Wesentlichen identisch waren – und das, obwohl er während des Fluges Kopfschmerzen verspürte, die sehr wahrscheinlich auf den geringeren Sauerstoffgehalt in großer Höhe zurückzuführen waren.
Im Jahr 1808 veröffentlichte Gay-Lussac sein „Gesetz über die Kombination von Gasvolumina“. Er stellte fest, dass die Reaktion verschiedener Gase immer in kleinen ganzzahligen Verhältnissen stattfindet (z. B. reagieren zwei Volumen Wasserstoff mit einem Volumen Sauerstoff zu H 2 O). Dies war einer der größten Fortschritte seiner Zeit und bildete die Grundlage für die spätere Atomtheorie und die Art und Weise, wie chemische Reaktionen ablaufen.
Zusammen mit seinem Kollegen Louis-Jacques Thénard (1777-1857) führte Gay-Lussac umfangreiche elektrochemische Arbeiten durch, um bedeutende Mengen von elementarem Natrium und Kalium herzustellen, hochreaktive und nützliche Substanzen, die zur Isolierung und Entdeckung des Elements Bor verwendet wurden. Gay-Lussac führte auch umfangreiche Studien über Säuren und Basen durch und war der erste, der feststellte, dass es neben den bekannten sauerstoffhaltigen Säuren wie Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) auch binäre Säuren (aus zwei Elementen) wie Salzsäure (HCl) gibt. Außerdem konnte er die chemische Zusammensetzung der Blausäure als Blausäure (HCN) bestimmen und galt als der führende Praktiker der organischen Analyse.
In späteren Jahren trieb Gay-Lussac die Wissenschaft weiter voran. Er entwickelte eine präzise Methode zur Analyse des Alkoholgehalts von Spirituosen und patentierte ein Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure. Seine letzte Veröffentlichung über Königswasser (eine Mischung aus Salpeter- und Salzsäure, die Gold oder Platin auflöst) erschien im Jahr vor seinem Tod 1850. Gay-Lussac war ein hochkarätiger Experimentator und Theoretiker. Mehr als fünfundzwanzig Jahre nach Gay-Lussacs Tod sagte der prominente Chemiker Marcellin Bertholet (1827-1907) einmal: „Wir alle lehren … die Chemie von Lavoisier und Gay-Lussac“ (Crosland, S. 248), eine treffende Würdigung zweier herausragender Wissenschaftler der damaligen Zeit.