Robert Boyle

Robert Boyle (1627–1692)

Robert Boyle (* 25. Januar 1626^jul./ 4. Februar 1627^greg. in Lismore, Grafschaft Waterford, Irland; † 31. Dezember 1691^jul./ 10. Januar 1692^greg. in London) war ein irischer Naturforscher. Er war Mitbegründer des modernen Elementbegriffs, der modernen Physik und Chemie, sowie der auf detailliert veröffentlichten Experimenten beruhenden Naturwissenschaften allgemein. Er entdeckte den nach ihm benannten Zusammenhang zwischen Druck und Volumen eines Gases.

Leben

Gedenktafel am Schloss Lismore

Robert Boyle wurde als 14. Kind des Richard Boyle, 1. Earl of Cork (Great Earl of Cork) (1566–1643) auf Schloss Lismore im County Waterford im Süden Irlands geboren. Mit acht Jahren wurde er in das Eton College geschickt. Als Zwölfjähriger ging er nach Genf, später nach Florenz. Zunächst lernte er Recht, Philosophie, Mathematik, alte Sprachen, Medizin und Theologie. Sein Interesse galt den Naturwissenschaften. Während der Revolution in England verlor er kurzzeitig alle Geldmittel. In Italien studierte er Werke Galileo Galileis, der 1642 bei Florenz gestorben war. Nach dem Tod seines Vaters lebte er nach 1644 in seinem Landsitz in Stalbridge. Dort schrieb er sein Buch Ethik. Bereits 1648 muss Boyle auch auf chemischen Gebiete geforscht haben. 1655 ließ er sich in Oxford nieder, 1668 in London. Da Boyle vermögend war, musste er keinem Broterwerb nachgehen, sondern konnte sich ganz den naturwissenschaftlichen Studien widmen.

Robert Boyle starb in der Nacht zum 31. Dezember 1691 in London, eine Woche nach dem Tod seiner Schwester. Auf seinem Grabstein soll er als „Vater der Chemie und Onkel des Earl of Cork“ bezeichnet worden sein. Begraben wurde er auf dem Gelände der Kirche St. Martin's-in-the-Fields, die später zerstört wurde, sodass heute keine Spur mehr von seiner Grabstätte existiert. Bei der Bestattung im Januar 1692 war Isaac Newton anwesend.

Persönliches

Boyle war groß und schlank. Er hatte keine robuste körperliche Verfassung, sondern litt an seiner schwachen Gesundheit. Ab dem Alter von 62 Jahren musste er sich zunehmend aus dem öffentlichen Leben zurückziehen. Er war nie verheiratet und lebte ab 1668 mit einer seiner Schwestern zusammen. Robert Boyle war ein Bruder des irischen Staatsmannes Roger Boyle (1621–1679).

Forschergemeinschaften

Boyle war Mitglied in der Gruppe „Invisible College“ in Oxford, aus der die Royal Society in London hervorging. Er war Gründungsmitglied und ab 1680 Präsident dieser Gesellschaft.

Hinterlassenschaft

Nach dem Tode Boyles entstand eine Korrespondenz zwischen Isaac Newton und John Locke um eine mysteriöse Hinterlassenschaft Boyles, die sie als „red earth“ bezeichneten. Am 21. Januar 1692 schrieb Newton an Locke und bat um die Rücksendung seiner „Two Notable Corruptions“. Worum es sich hierbei handelte, lässt sich aus der Antwort Lockes schließen, die einen Teil von Boyles „red earth“ und deren Herstellungsrezept enthalten haben soll. Nach dem Empfang schrieb Newton: „This receipt I take to be that thing for the sake of which Mr. B. produced the repeal of the Act of Parliament against Multipliers“ (Newton bezog sich hier auf ein Gesetz von König Heinrich IV, das die damals für real angenommene Transmutation von Metallen in Gold oder Silber verbot). Am 2. August 1692 schrieb Newton einen Brief an Locke, wobei er den Begriff „red earth“ benutzte. Aus der veröffentlichten Korrespondenz wird klar, dass Newton niemals versucht hat, mit der „red earth“ Gold herzustellen, dass er jedoch ein Jahr später, im August 1693, einen Selbstversuch gewagt und etwas von der „red earth“ eingenommen hat, was ihm dann in den nächsten Wochen einen emotionalen Zusammenbruch herbeiführte (vgl. Isaac Newton Correspondence, III:215 f; Dewhurst, John Locke physician and philosopher).

Bedeutende Leistungen

Boyles „Pneumatic engine“

Gesetz von Boyle und Mariotte und andere Gaseigenschaften

Galilei hatte bereits versucht, das Gewicht der Luft zu messen. Otto Guericke hatte bereits Luft aus geschlossenen Räumen herausgepumpt. Riccioli vermutete, dass die Luftsäule über der Erde etwa 75 km in die Höhe reicht, und Pascal vermutete dass der Luftdruck auf hohen Türmen und Bergen geringer als auf der Erde sein müsste.

Robert Boyle verbesserte zusammen mit Robert Hooke die Luftpumpe, und nach ihrer Vollendung 1659 begann er eine Reihe von Experimenten über die Eigenschaften der Luft. Im Jahr 1660 machte Boyle seine wichtigen Versuche zur Bestimmung des Luftdruckes, die er in New Experiments, Physico-Mechanical, touching the Spring of the Air publizierte. Boyle füllte ein einseitig verschlossenes Rohr mit Wasser und stellte das Rohr mit der Öffnung nach unten in eine Sperrflüssigkeit (Wasser, Quecksilber). Einige wenige Luftblasen waren im Rohr vorhanden. Nun brachte er die Anordnung unter eine Glasglocke und saugte mit einer Luftpumpe die Luft heraus. Dabei sank die Füllhöhe der Sperrflüssigkeit im Rohr, weil sich die eingeschlossenen Luftblasen im Rohr ausdehnten. Boyle wandelte die Versuchsanordnung ab, in dem er ein U-förmig gebogenes Glasrohr mit ungleich langen Schenkeln benutzte. Er füllte zunächst Quecksilber in das Rohr, dann Wasser. Aufgrund des höheren spezifischen Gewichtes von Quecksilber wurde die Wassersäule heruntergedrückt. Mit dieser Anordnung konnte er das spezifische Gewicht von Quecksilber in Relation zum Wasser bestimmen, der Faktor betrug etwa 13,54.

Boyle nutzte dann das U-förmige Rohr zur Luftdruckmessung indem er den kurzen Schenkel mit Wachs verschloss und Quecksilber in das Rohr einfüllte. Mit einem aufgeklebten kalibrierten Papierstreifen konnte er so den Luftdruck bestimmen. Mit der Luftpumpe verminderte er nun den Luftdruck und konnte zeigen, dass Luftdruck und Volumen immer umgekehrt proportional sind. Dieses Ergebnis veröffentlichte Boyle 1662. 1676 entdeckte Edme Mariotte unabhängig von Boyle den Zusammenhang noch einmal. Der nach beiden als Gesetz von Boyle-Mariotte benannte Zusammenhang für ideale Gase lautet:

$V = const \cdot \frac{1}{p}$ oder $\textstyle p \cdot V = const$ $\textstyle (p = Druck, V = Volumen).$

Es ist ein Spezialfall des allgemeinen Gasgesetzes.

Bei seinen Versuchen zeigte Boyle, dass Schall sich im Vakuum nicht ausbreiten kann.

Fallgesetz

Indem er mithilfe seiner Pumpe ein Vakuum herstellte, konnte Robert Boyle 1659 das von Galileo Galilei aufgestellte Gesetz bestätigen, dass alle Körper mit derselben Geschwindigkeit zu Boden fallen, wenn man den Luftwiderstand vernachlässigen kann (siehe freier Fall).

Elementbegriff und Analytische Chemie, Naturphilosophie

Im Jahr 1661 veröffentlichte Boyle sein zweites Werk The Sceptical Chemist (Der skeptische Chemiker). Boyle erwähnt in seinem Buch, dass er der deutschen Sprache nicht mächtig sei, so dass in seinem Werk keine deutschen Literaturstellen zur Theorie von Elementen angegeben (z.B. Joachim Jungius) wurden. In The Sceptical Chymist unterstrich Boyle die Forderung von Francis Bacon, in naturwissenschaftlichen Bereichen gründliche experimentelle Methoden anzuwenden (Empirie). Die Beobachtungen müssen geprüft und erst dann dürfen Theorien gemacht werden. Boyle machte die Erforschung der Eigenschaften der Stoffe zu einer wissenschaftlichen Aufgabe. Er erblickte somit in der Chemie erstmals eine selbstständige Wissenschaft. Er gilt auch als Begründer der analytischen Chemie, das Wort Analyse (Auflösung) hat er geprägt. Er hat Indikatoren (Lackmus, Veilchen) verwendet. Er verwendete diese Indikatoren zum Nachweis von Säuren und Basen in Salzen. Vermutlich entdeckte er bei seinen Destillationen Aceton (durch Erhitzen von Bleiessig) und Methanol (durch Erhitzen von Holz), da noch keine Elementaranalyse entwickelt worden war, gelten spätere Forscher als deren Entdecker. Boyle nutzte auch erstmalig eine Vakuumdestillation.

In Abschnitt 3 und 6 seines Buches werden wichtige Fragen zum Elementbegriff gestellt. Wer hat Gold in seine Elemente zerlegt? Wer hat Glas in seine Elemente zerlegt? Waren diese nicht zerlegbaren Stoffe möglicherweise Elemente?

Destillierte Boyle Holz, so erhielt er den Holzessig, eine damals nachweisbare Säure. Wurde Holz aber über Korallen destilliert, so erhält er ein anderes nichtsaures Destillat (etwas Methanol (Holzgeist)). Welche Gründe gab es für die Entstehung unterschiedlicher Stoffe?

Boyle erkannte durch Wägung, dass bei der Metallverkalkung (starke Erhitzung eines Metalls mit Feuer und Luft, dabei entstehen Metalloxide) das Gewicht des salzartigen Stoffes gegenüber dem reinen Metall zunahm. Diese Erkenntnis sprach gegen die später aufgekommene Phlogistontheorie.

Für Boyle war Chemie die Wissenschaft der Zusammensetzung der Substanzen, und er trug zum heutigen Verständnis der chemischen Elemente als die (chemisch) unzerlegbaren Bausteine der Materie bei. Da er den Unterschied zwischen Gemisch und Verbindung erkannte, konnte er beträchtliche Fortschritte in der Bestimmung der Bestandteile machen, ein Prozess, den er Analyse nannte (zum heutigen Begriff vgl. unter Kationentrennungsgang, Nachweisreaktion). Er kann daher als Mitbegründer der Analytischen Chemie gelten. Diese nasschemische Analysentechnik wendete er auch auf Erzproben an.

1660 konnte er zeigen, dass eine Maus in einer geschlossenen Kammer, in der eine Kerze brennt, in demselben Augenblick stirbt, wie die Kerze erlischt. Dem dafür verantwortlichen Sauerstoff(mangel) kam man erst um 1770 auf die Spur.

Der experimentell arbeitende Boyle lehnte die auf Aristoteles zurückgehende Lehre der vier Elemente – Erde, Luft, Feuer und Wasser – ab, ebenso die Lehre des Paracelsus über die drei Prinzipien (Salz, Schwefel, Quecksilber). So wurde der auch als Naturphilosoph bezeichnete Boyle mit zum Wegbereiter der modernen Chemie, auch wenn er selbst noch alchimistische Bestrebungen der Elementumwandlung verfolgte.

Boyle war ein tief religiöser Mann; er vertrat die Meinung, dass Wissenschaft und Glaube sich nicht ausschließen.

Schriften (Auswahl)

• New experiments physico-mechanicall, touching the spring of the air and its effects. Oxford 1660, (online).
• The Sceptical Chymist. 1661. (online), dt. Der skeptische Chemiker, ISBN 3-8171-3229-8.
• Certain Physiological Essays. 1661. - 5 Essays
• A Defence of the Doctrine Touching the Spring and Weight of the Air. Oxford 1662, (online).
• Experiments Touching Colours. 1664. (online).
• New Experiments and Observations Touching Cold or an Experimental History of Cold, Begun. London 1665, (online).
• Hydrostatical paradoxes, made out by new experiments… 1666. (online).
• Boyle Papers University of London

Literatur

• Thomas Birch: The works of the Honourable Robert Boyle. 6 Bände, 1. Auflage 1744, 2. Auflage 1772.
• R. E. W. Maddison: The life of the honourable Robert Boyle F.R.S.. Taylor & Francis, London 1969.
• Robert Boyle: Das Buch der Grossen Chemiker, Band I, Verlag Chemie GmbH, Weinheim 1955, S. 173 ff.

Siehe auch

• Boyle-Temperatur

Weblinks

 Commons: Robert Boyle – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Literatur von und über Robert Boyle im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek

• Druckschriften von und über Robert Boyle im VD 17
• Eintrag, in: Stanford Encyclopedia of Philosophy (englisch, inklusive Literaturangaben)Vorlage:SEP/Wartung/Parameter 1 und weder Parameter 2 noch Parameter 3
• The Robert Boyle Project (Birkbeck College, University of London) – hervorragende Seite zum Thema unter der Leitung von Professor Michael Hunter
• Englische Werke als E-Book
• Eintrag im Archiv der Royal Society

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