Michael
Faraday
geboren am 22. September
1791 in Newington bei London
gestorben am 25.
August 1867 im königlichen Park von Hampton Court
Lebenslauf:
Michael Faraday wurde als drittes Kind
eines Hufschmiedes geboren und kam aus armen Verhältnissen. Im Alter
von 14 Jahren wurde er Buchbinderlehrling. Der junge Faraday pflegte die
Bücher zu lesen, die er einband. Dabei zogen ihn zwei besondere Bücher
an: Isaac Watts „The Improvement of the Mind“, das wohl den Grundstock
für Faradays penible Arbeitsweise legte, und die "Conversations on
Chemistry" von Frau Dr. Marcet. Besonders die in dem Buch von Frau Marcet
vorliegende Gesprächsform faszinierte den jungen Faraday.
Er besuchte mit Begeisterung naturwissenschaftliche
Abendvorträge und eignete sich sein Wissens autodidaktisch an. Das
Wissen schrieb er in selbst angelegte Heften nieder, ordnete sie dabei
eigenständig neu und ging auch andere Wege der Darstellung. Diese
Aufzeichnungen sollten ihm den Weg für eine interessante Arbeitsstelle
ebnen. Im Jahre 1813 stellte ihn Humphry Davy
als Laboratoriumsgehilfen bei der Royal Institution in London ein. Nach
Feierabend und in seiner Freizeit konnte sich Faraday ganz seiner Wissenschaft
widmen, denn er hatte sich vertraglich zusichern lassen, dass er die Laborgeräte
des Instituts dafür benutzen durfte. Die Beziehung zu Davy war nicht
ganz unproblematisch, denn Frau Davy aus den englischen feinen Kreisen
achtete auf die damals sorgfältig gepflegte Distanz und der bereits
anerkannte Chemiker Davy wollte die Leistungen seines Laborgehilfen nicht
anerkennen, wenn Faraday eigene Entdeckungen gelungen waren.
Erst mit der aufkommenden Krankheit und
dem späteren Tod Davys änderte sich dieser für Faraday kaum
erträglicher Zustand. Faraday wurde 1821 Verwalter des Labors, ab
1825 Direktor der Institution und 1827 Professor. Während seiner Arbeit
ging Faraday aber rücksichtslos mit seinen eigenen gesundheitlichen
Ressourcen um, so dass er im Alter von 48 Jahren eine schweren Zusammenbruch
erlitt. Eine Reise durch die Schweiz stellt die Kräfte wieder her,
doch Faradays Gedächtnis litt zunehmend an Vergesslichkeit, die er
im Anfang systematisch zu kompensieren verstand. Als 70jähriger trat
er von seinen Ämtern aufgrund seiner Gedächtnisschwäche
zurück. Sechs Jahre später starb er in seinem Haus im königlichen
Park von Hampton Court.
Werk:
Während der ausgiebigen Reisen von
Humphry Davy konnte Faraday in dem Labor der
Royal Institution ungehindert experimentieren. Im Jahre 1825 entdeckte
er in geleerten Gasflaschen einer Fabrik eine neue Flüssigkeit, die
später den Namen Benzol erhalten
sollte (vgl. Herstellung von Benzol).
Berühmt wurde Faraday jedoch durch
die Verursachung und Beschreibung eines elektromagnetischen Phänomens.
Im Jahre 1821 hatte der dänische Chemiker Hans Christian Oersted (1777-1851)
den Elektromagnetismus entdeckt. Faraday führte vertiefende Experimente
durch: Beim Leiten von elektrischem Strom durch eine ringförmige Anordnung
trat um den Draht eine magnetische Kraft in kreisförmiger Bewegung
auf. Faraday nannte diese zunächst "Elektromagnetische Rotation".
Diese Beobachtung führte schließlich zur Entdeckung der elektromagnetischen
Induktion im Jahre 1831. So konnte Faraday danach als erster einen
stromerzeugenden Generator (Dynamo) bauen.
Im Jahre 1832 folgten die Gesetze der
Elektrolyse, die auch als Faradaysche Gesetze
bekannt wurden. Faraday elektrolysierte veschiedene Lösungen und variierte
die Stromstärke, die Dauer und bestimmte die entstandenen Stoffmengen.
Als Ergebnis konnte er festhalten:
1. Faradaysches Gesetz: Die bei
einer Elektrolyse an den Elektroden abgeschiedenen Stoffmengen sind proportional
zu der durch die Elektrolytlösung geflossenen Elektrizitätsmenge,
also der Stromstärke und der Zeitdauer. Heute würde man sagen:
Die Stoffmengen sind proportional zu der durch die Elektrolytlösung
gegangenen Ladung Q. Bei der Elektrolyse einer Zinkiodidlösung entsteht
die doppelte Menge an Zink, wenn die Elektrolysedauer t oder die Stromstärke
I verdoppelt wird: Q = I . t
2. Faradaysches Gesetz: Die durch
die gleiche Elektrizitätsmenge in Elektrolytlösungen erzeugten
Stoffmengen unterschiedlicher Stoffe sind chemisch äquivalent. In
heutiger Formulierung: Um ein Mol Stoffmenge eines Stoffes zu erhalten,
benötigt man die Ladung
Q = 1mol . z .
F
z wäre die Zahl der Elektronen, die
bei der Entstehung eines Teilchens ausgetauscht werden und F ist die Faradaykonstante
1F = 96485,309 C/mol (Anm.: C, Coulomb, elektrische Ladung, es gilt auch
die Beziehung C = s . A).
1845 entdeckte er den nach ihm benannten
Faraday-Effekt, bei dem die Ausbreitung
von Licht durch ein Magnetfeld beeinflusst wird. Dazu legte er einen Stab
aus schwerem Bleiglas in eine Drahtspule. Die Schwingungsebene von linear
polarisiertem Licht drehte sich beim Stromdurchfluss durch das entstehende
Magnetfeld. Die Entdeckung wurde von Faradays Überzeugung geleitet,
dass Wärme, Licht, Elektrizität und Magnetismus in einem engen
Zusammenhang stehen müssen.
Obwohl Faraday zeit seines Lebens zahlreiche
Ehrungen erhielt, erkannte man das Potential seiner Entdeckungen erst nach
seinem Tod. In einer Vorlesung zu den Erscheinungen der Induktion fragte
ihn einmal ein Zuhöher, wozu "diese Dinge nützen". Faraday stellte
die Gegenfrage: "Wozu ist ein Kind nütze?". Nicht nur die Elektrochemie
begründet sich auf Faraday, sondern auch die Kolloidchemie. Faradays
Arbeiten über die kolloiden Goldlösungen sind von Bedeutung.
Heute gebräuchliche Begriffe der Elektrochemie wie Elektrolyt, Elektrode,
Ionen, Anionen oder Kationen wurden
von Faraday geprägt. Die elektrische Einheit der Kapazität Farad
ist nach Faraday benannt.
Durch Experimente fand Faraday auch heraus,
dass sich die Ladung bei elektrischen Leitern nur an der Außenseite
konzentriert. Daraus konnte ein metallischer Käfig aus einem Drahtgeflecht
konstruiert werden, bei dem der Innenraum von äußeren elektrischen
Feldern und elektromagnetischen Wellen abgeschirmt ist. Ein heutiges Auto
stellt beispielsweise einen solchen Faradayschen
Käfig dar. Bei einem Blitzeinschlag sind die darin befindlichen
Personen nicht gefährdet. Heute gibt es dazu auch zahlreiche andere
praktische Anwendungen. So schützt bei den Koaxialkabeln für
den Fernsehempfang eine Umhüllung aus Kabelgeflecht den Innenleiter
vor Störungen. Auch Blitzableiter stellen einen Faradayschen Käfig
dar.
Von chemiedidaktischer Bedeutung sind
Faradays Abhandlungen und Vorlesungen über die chemische Geschichte
einer Kerze (Chemical History of a Candle, 1861). Dieses brillant ausgearbeitete
Lehrstück wird bis heute von Didaktikern im Unterricht
in zahlreichen Variationen eingesetzt.
Empfehlenswerte Literaturquellen:
|