Atome, Struktur

1901
Die ersten Nobelpreise wurden verliehen. Zu den ersten Preisträgern gehörte der Physiker WILHELM CONRAD RÖNTGEN (1845-1923) in Anerkennung der von ihm entdeckten neuen Strahlen. Den ersten Nobelpreis für Chemie erhielt JACOBUS HENRICUS VAN'T HOFF (1852-1911) für die Entdeckung der Gesetze der chemischen Dynamik und des osmotischen Drucks in Lösungen.

Der österreichische Arzt und Bakteriologie KARL LANDSTEINER (1868-1943) entdeckte die Blutgruppen des Menschen und stellte das A-B-0-System auf.

FRIEDRICH STOLZ gelang die erste synthetische Darstellung eines Hormons, des L-Adrenalins. Das Produkt wurde von der Firma HOECHST als Blutdruck steigerndes Medikament verkauft. Der Begriff Hormon wurde jedoch erst 3 Jahre später für diese speziellen Biokatalysatoren verwendet.

1902
WILHELM OSTWALD (1853-1932) entwickelte das nach ihm benannte großtechnische Verfahren zur Salpetersäureherstellung durch Umsetzung von Ammoniak mit Sauerstoff. Dadurch wurde Deutschland unabhängig vom Chile-Salpeter (siehe auch HABER-BOSCH-Verfahren) und konnte ab 1910 Düngemittel und Sprengstoffe fast vollständig aus einheimischen Rohstoffen gewinnen.

EMIL FISCHER (1952-1919) erkannte, dass Eiweiße aus Aminosäuren aufgebaut sind, die über Amidbindungen miteinander verknüpft sind. Er prägte den Begriff Polypeptide und beschäftigte sich mit der Synthese von Peptiden. FISCHER gilt als Begründer der Peptidchemie.

1903
Der englische Physiker JOSEPH JOHN THOMSON (1856-1940), der auch als Entdecker des Elektrons gilt, schlug ein Atommodell vor. Demnach besteht ein Atom aus einer kugelförmigen Wolke positiver Ladungen, in die die Elektronen eingebettet sind. Völlig offen war dabei aber, wie viel Elektronen einem Atom zugeordnet werden mussten.

1905
Der 26-jährige Physiker ALBERT EINSTEIN (1879-1955) entwickelte aus der planckschen Quantentheorie die Lichtquantentheorie. Er formulierte als Erster die These, dass sich Licht aus Lichtquanten einer bestimmten Frequenz oder Photonen einer bestimmten Energie zusammensetzt.
In seiner ebenfalls 1905 veröffentlichten Doktorarbeit fand er eine neue Methode zur Messung von Molekülgrößen und erklärte die von dem Botaniker ROBERT BROWN (1773-1858) entdeckte Bewegung kleinster Teilchen, die brownsche Molekularbewegung.
In der dritten berühmten Arbeit aus dem Jahr 1905 „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“ schuf er die Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie. Aus der Relativitätstheorie folgt auch die Äquivalenz von Masse und Energie, die berühmte Gleichung $E=m·c^2$.

1906
Der Chemiker WALTHER NERNST (1864-1941) formulierte den 3. Hauptsatz der Thermodynamik. Dieser besagt, dass die Entropie aller Stoffe bei einer Temperatur von 0 K gegen null geht, dass aber der absolute Nullpunkt der KELVIN-Temperaturskala praktisch nicht erreicht werden kann.

1907
Der belgische Chemiker LEO H. BAEKELAND (1863-1944) realisierte die erste Kunststoffsynthese, indem er aus Phenol und Methanal ein stabiles makromolekulares Phenoplast erzeugte. Der Duroplast erhielt den Handelsnamen Bakelit® und wurde ab 1910 weltweit produziert.

ab 1907
Der amerikanische Genetiker THOMAS HUNT MORGAN (1866-1945) führte an Taufliegen umfangreiche genetische Experimente durch. Er erkannte die Bedeutung der Chromosomen als Träger der Vererbung und erhielt dafür 1933 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

1908
Dem amerikanischen Erfinder WILLIAM DAVID COOLIDGE gelang es, Glühlampen mit Wolframleuchtdrähten herzustellen.

1908 bis 1911
Der englische Physiker ERNEST RUTHERFORD (1871-1937) entdeckte die α-Strahlung als weitere Art der radioaktiven Strahlung. Ab 1909 führten HANS GEIGER (1882-1945) und ERNEST MARSDEN (1889-1970) in RUTHERFORDS Laboratorium die berühmten Streuversuche mit α-Strahlen durch. Auf der Grundlage dieser Untersuchungen wurde das rutherfordsche Atomodell entwickelt, das dem Planetenmodell ähnelt: Um einen massereichen, positiv geladenen Atomkern kreisen negative Elektronen.

1909
Der amerikanische Physiker ROBERT ANDREWS MILLIKAN (1868-1953) bestimmte experimentell die elektrische Elementarladung mit einer verblüffenden Genauigkeit und erhielt dafür 1923 den Nobelpreis für Physik.

Der Däne SÖREN PETER LAURITZ SÖRENSEN (1868-1939) definierte den pH-Wert (lat. = potentia hydrogenii) als den negativen dekadischen Logarithmus der Konzentration von Wasserstoff-Ionen.

Nach langjährigen vergeblichen Versuchen vieler großer Chemiker, Ammoniak aus Luftstickstoff herzustellen, hatten FRITZ HABER (1868-1934) und CARL BOSCH (1847-1940) endlich Erfolg (HABER-BOSCH-Verfahren). HABER fand mit Osmium den ersten ausreichend wirksamen Katalysator und entwickelte im Labor das erste Hochdruck-Verfahren für die chemische Industrie. Die technische Umsetzung des Patents war das Verdienst von BOSCH. ALWIN MITTASCH testete mehrere Tausend Katalysatoren und fand darunter einen Eisenkatalysator, der dem Osmium weit überlegen ist und heute noch für die Ammoniaksynthese verwendet wird.

1911
Der Niederländer HEIKE KAMMERLINGH ONNES (1853-1926) entdeckte die Supraleitfähigkeit von reinem Quecksilber. Das Metall leitet elektrischen Strom bei Temperaturen von weniger als 4 K widerstandsfrei.

1912
PETER DEBYE (1884-1966) stellte die berühmte Dipoltheorie auf. Danach haben Moleküle, deren positive und negative Ladungsschwerpunkte nicht zusammenfallen, ein permanentes Dipolmoment. Aus diesem Dipolmoment ergeben sich besondere Stoffeigenschaften, so z. B. die besonderen Eigenschaften des Wassers als Lösungsmittel.

Auf Anregung von MAX VON LAUE (1879-1960) führten WALTHER FRIEDRICH (1883-1968) und PAUL KNIPPING (1883-1935) Bestrahlungen von Kristallen mit Röntgenstrahlen durch. Sie entdeckten dabei die von LAUE vermuteten Röntgenstrahlinterferenzen, also typische Beugungserscheinungen. Damit war nicht nur der Wellencharakter von Röntgenstrahlen nachgewiesen, sondern auch die regelmäßige Anordnung von Atomen bzw. Ionen in Kristallen. Aus dieser Entdeckung entwickelte sich die Röntgenstrukturanalyse, eine Methode, mit der die Struktur aller kristallinen Verbindungen aufgeklärt werden kann.

Von RUDOLF FISCHER (1881-1957) wurde in Berlin ein Patent für einen Mehrschichten-Farbfilm eingereicht. Im Jahr 1936 kamen dann erstmals Mehrschichten-Farbfilme für Kleinbildkameras auf den Markt. Damit begann der Siegeszug der Farbfotografie.

1912 bis 1915
RICHARD WILLSTÄTTER (1872-1942) befasste sich mit der Struktur des grünen Blattfarbstoffs und erkannte die starke Ähnlichkeit zwischen der Struktur des Chlorophylls und der des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin. Er trennte den Blattfarbstoff in die beiden Komponenten Chlorophyll a und Chlorophyll b, ohne die Struktur aber vollständig aufzuklären. Dies gelang erst Jahre später durch HANS FISCHER (1818-1945), der mit verbesserten Methoden sowohl die Struktur des Hämoglobins als auch die des Chlorophylls bestimmte und WILLSTÄTTERs Ergebnisse bestätigte.

1913
Der Physikochemiker MAX BODENSTEIN (1871-1942) beschrieb umfassend den Mechanismus radikalischer Reaktionen. Er führte den Begriff „Kettenreaktion“ ein und entwickelte ein Verfahren zur Berechnung der Reaktionsgeschwindigkeit.

THOMSON und RICHARDS untersuchten in ihrem Massenspektrografen Neon und fanden die ersten nicht radioaktiven Isotope. Die Massenspektrometrie wurde daraufhin zu einer wichtigen Methode zur Entdeckung neuer Isotope und sogar neuer Elemente. Heute wird die Massenspektrometrie zur Strukturanalyse unbekannter Substanzen oder zum Nachweis von Stoffen, z. B. in der Kriminaltechnik genutzt.

Dem deutschen Chemiker FRIEDRICH BERGIUS (1884-1949) gelang die katalytische Hydrierung von Kohlenstoff zu Kohlenwasserstoffen. Mit dieser „Kohleverflüssigung“ kann aus Koks theoretisch die ganze Palette von Kohlenwasserstoffen hergestellt werden.

JAMES FRANCK (1882-1964) und GUSTAV HERTZ (1887-1975) führten Experimente durch, bei denen durch Elektronenstoß Quecksilberatome angeregt werden. Es konnte mit diesen Experimenten nachgewiesen werden, dass Atome nur bestimmte Energiebeträge (Energiequanten) absorbieren.

Der aus Polen stammende und in London tätige Biochemiker CASIMIR FUNK (1884-1967) prägt den Begriff „Vitamin“ (von lat. vita = Leben und Amin) und benennt die Vitamine nach dem Alphabet. Seitdem wird dieser Begriff in der Medizin und darüber hinaus genutzt.

Der Däne NIELS BOHR (1885-1962) entwickelte ein neues Atommodell unter Einbeziehung der Quantentheorie. Beim bohrschen Atommodell bewegen sich die Elektronen auf Kreisbahnen (Schalen) um den Atomkern, wobei jeder Kreisbahn eine bestimmte Energie zugeordnet wird. Mithilfe des bohrschen Schalenmodells lassen sich eine Reihe experimenteller Ergebnisse erklären, z. B. die Entstehung der Spektrallinien des Wasserstoffs oder die Emission und Absorption von Licht. Auch das Periodensystem der Elemente und die Elektronenkonfigurationen lassen sich mit diesem Modell einfach interpretieren.

1913 bis 1916
MOSELEY und VAN DEN BROEK fanden heraus, dass die Ordnungszahl der Elemente im PSE mit der rutherfordschen Kernladungszahl übereinstimmt. MOSELEY wies nach, dass die Elemente nicht nach ihrem Atommasse, sondern nach der Kernladungszahl geordnet sind.

1916
GILBERT NEWTON LEWIS und WALTHER KOSSEL formulierten die Valenztheorie. Sie erklärten das Zustandekommen stabiler Verbindungen damit, dass die Elemente durch die Bildung der Verbindung eine stabile Edelgaskonfiguration erreichen (Oktettregel).

ARNOLD SOMMERFELD (1868-1951) entwickelte das bohrsche Atommodell weiter. Er ging davon aus, dass die Elektronen sich auf elliptischen Bahnen um den Kern bewegen und konnte viele Zusammenhänge zwischen dem Atombau und dem Periodensystem erklären.

1917
In den USA wurde der erste in Farbe hergestellte Kinofilm aufgeführt. Grundlage war das Technicolor-Verfahren. Es konnten aber zunächst nur zwei Farben wiedergegeben werden.

1919
Bei Untersuchungen zu Atomen entdeckte ERNEST RUTHERFORD bei der Auswertung von Nebelkammeraufnahmen die erste künstliche Kernumwandlung. In einer mit Stickstoff gefüllten Nebelkammer verschmolz ein α-Teilchen mit dem Kern eines Stickstoffatoms. Es bildete sich Fluor, das sich spontan in Sauerstoff umwandelte.

Der Physiker MAX BORN und der Chemiker FRITZ HABER fanden eine Möglichkeit, Gitterenergien von Ionenkristallen aus bekannten thermodynamischen Größen zu berechnen (BORN-HABER-Kreisprozess).

1920
In Rom fand die konstituierende Hauptversammlung der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) statt. Zu den Aufgaben der IUPAC gehört es, die Zusammenarbeit zwischen den nationalen chemischen Gesellschaften zu fördern und die für die Chemiker so wichtige Nomenklatur zu vereinheitlichen.

ab 1920
HERMANN STAUDINGER (1885-1961) begann mit der systematischen Erforschung der Struktur der neuen Werkstoffe des 20. Jahrhunderts – der Kunststoffe. Er erkannte, dass Polymere kettenförmig aufgebaut sind und aus einer riesigen Anzahl kovalent verbundener Atome bestehen. 1922 verwendete er als Erster den Begriff „Makromolekül“.

FRANCIS WILLIAM ASTON (1877-1945), ein britischer Physiker und Chemiker, untersuchte mit dem von ihm entwickelten Massenspektrometer eine große Anzahl stabiler Isotope. Mit einem verfeinerten Spektrometer konnte ASTON ab 1925 eine präzisere Bestimmung der Massenzahlen von Isotopen durchführen und bereitete damit den Weg für den Nachweis neuer Elemente.

1921
Die Kanadier FREDERICK GRANT BANTING (1891-1941) und C. H. BEST isolierten aus den von dem Deutschen LANGERHANS 1869 entdeckten „Inselzellen“ der Bauchspeicheldrüse das Hormon dieser Zellen, das Insulin. Sie stellten auch das erste künstliche Insulin zur Behandlung der Zuckerkrankheit her. Der erste Diabetiker, der erfolgreich mit Insulin behandelt wurde, war im Januar 1922 ein 14-jähriger Junge. Die Struktur des Insulins wurde in den 40er-Jahren aufgeklärt. Erst seit 1980 ist es möglich, Humaninsulin gentechnologisch aus Bakterien und Hefen herzustellen.

Am 21.09.1921 kam es bei der BASF in Ludwigshafen zu einem industriell verursachten Chemieunfall. Bei routinemäßigen Lockerungssprengungen einer Vorratshalde von Ammoniumsulfatsalpeter explodierten 4 500 Tonnen dieses Düngemittels, das einen zu großen Anteil an Ammoniumnitrat enthielt. 560 Menschen starben und viele Hundert wurden verletzt. Mit dieser Katastrophe wurde die Wichtigkeit des Sicherheitsaspekts in der chemischen Industrie auf tragische Weise deutlich.

1923
Unabhängig voneinander entwickelten THOMAS LOWRY (1874-1936) und JOHANNES BRÖNSTED (1879-1947) eine leistungsfähige Säure-Base-Theorie. Danach sind Säuren Protonendonatoren und Basen Protonenakzeptoren. Mit dieser Theorie konnten auch Säure-Base-Reaktionen in nicht wässrigen Systemen, z. B. in organischen Lösungsmitteln erklärt werden.
GILBERT NEWTON LEWIS stellte eine gleichwertige Theorie auf, in der er zwischen Elektronenpaarakzeptoren (Säuren) und Elektronenpaardonatoren (Basen) unterschied.

1924 bis 1927
In seiner Dissertation stellte der junge Physiker LOUIS DE BROGLIE (1892-1987) die Hypothese auf, dass beschleunigten Elementarteilchen Welleneigenschaften zukommen. Drei Jahre später wurde der Welle-Teilchen-Dualismus von Elektronen durch die amerikanischen Physiker CLINTON J. DAVISSON (1881-1958) und LESTER H. GERMER (1896-1971) bestätigt. Diese wiesen experimentell nach, dass bei Kristallen, die mit Elektronenstrahlen bestrahlt werden, Interferenzerscheinungen auftreten. Das war der Beweis dafür, dass Elektronen (wie andere Elementarteilchen) auch Wellencharakter haben.

ab 1924
WOLFGANG PAULI (1900-1958) untersuchte die Feinstruktur von Atomspektren und schloss daraus, dass Atomkerne einen Eigendrehimpuls, den sogenannten Spin, besitzen. 1925 veröffentlichte er eine Arbeit, in der er nachwies, dass der Spin auch eine Eigenschaft der Elektronen ist. Er führte die Spinquantenzahl als vierte Quantenzahl ein und formulierte das PAULI-Prinzip, nach dem sich alle Elektronen in einem Atom in mindestens einer Quantenzahl unterscheiden müssen.

1925
FRIEDRICH HUND (1896-1997) erkannte, dass die Besetzung gleicher (entarteter) Energieniveaus immer in der Weise erfolgt, dass sich die Elektronenspins parallel ausrichten. Diese hundsche Regel, das PAULI-Prinzip und das seit BOHR und SOMMERFELD bekannte Aufbauprinzip erklärten die Elektronenverteilung in der Atomhülle unter völlig neuen Gesichtspunkten. Nach diesen Prinzipien konnte die Elektronenkonfiguration mithilfe des quantenmechanischen Atommodells aufgestellt werden.

Der schwedische Chemiker THEODOR SVEDBERG (1884-1971) bestimmte mit einer speziell konstruierten Ultrazentrifuge die relative Molekülmasse von Eiweißen.

1926
ERWIN SCHRÖDINGER (1887-1961) betrachtete Elektronen als stehende Wellen, denen er durch die Quantenzahlen charakterisierte Wellenfunktionen zuordnete. Zu jeder Wellenfunktion eines Elektrons im Wasserstoffatom konnte er mit der SCHRÖDINGER-Gleichung die diskrete Energie des Elektrons berechnen. Damit waren die mathematischen Grundlagen des quantenmechanischen Atommodells geschaffen. Dieses komplizierte Atommodell war dem einfachen bohrschen Modell weit überlegen. Es erlaubte Aussagen zur chemischen Bindung, z. B. zur Struktur von Molekülen und erklärte viele Naturerscheinungen, deren Ursachen bislang im Dunkeln geblieben waren.
Ein Beispiel ist die Ursache der Farbigkeit der seit Jahrtausenden bekannten organischen Farbstoffe.

Die amerikanischen Biochemiker SUMNER und NORTHORP gewannen die Enzyme Urease und Pepsin in reiner Form.

1927
Der in Leipzig tätige Physiker WERNER HEISENBERG (1901-1976) entdeckte die Unschärferelation, nach der sich Elektronen nicht auf diskreten Bahnen bewegen, sondern nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit im Raum. Mit seinen viel tiefer gehenden mathematischen Betrachtungen lieferte er eine weitere Bestätigung der Richtigkeit des quantenmechanischen Atommodells.

Amerikanische Chemiker um LINUS PAULING (1901-1994) entwickelten die Valence-Bond-Theorie der kovalenten Bindung. Mit dem quantenmechanischen Modell der Hybridisierung von Atomorbitalen konnte die Raumstruktur von Molekülen erklärt, aber auch die Bindungsenergie näherungsweise berechnet werden. PAULING wendete das VB-Modell auch auf konjugierte $\pi \text{-}\text{Systeme}$ an und schaffte somit die Grundlagen zur Erklärung der Farbigkeit von Molekülen mit solchen Elektronensystemen.

Im gleichen Jahr fanden MULLIKEN und HUND ein Verfahren zur Berechnung der Bindungsenergien von Molekülorbitalen (MO) mithilfe der SCHRÖDINGER-Gleichung. Ihre MO-Theorie ging von anderen Bedingungen aus als das VB-Modell, war diesem aber trotzdem ebenbürtig. Bis heute wird die MO-Theorie zur Beschreibung der kovalenten Bindung genutzt. Aber auch das Bändermodell der Metallbindung und die Ligandenfeldtheorie der Komplexbindung stützen sich auf die MO-Theorie.

In Deutschland wurde der erste vollwertige Synthese-Kautschuk („Buna“) entwickelt. Der Name „Buna“ ergibt sich aus den Anfangsbuchstaben von Butadien und Natrium, denn der Kautschuk entsteht durch Polymerisation von Butadien-Molekülen zu Molekülketten in Anwesenheit von Natrium als Katalysator.

1928
In der Kunststoffindustrie wurden entscheidende Fortschritte erzielt. So gelang W. REPPE die Umsetzung von Ethin zu Vinylverbindungen, die wichtige Zwischenprodukte bei der Kunststoffherstellung sind. Eine dieser Vinylverbindungen, das Vinylchlorid, lässt sich unter Druck und bei erhöhter Temperatur polymerisieren. Mit dieser Druckpolymerisation von VOSS und DICKHÄUSER begann die industrielle Produktion des meist genutzten Kunststoffs des 20. Jahrhunderts – Polyvinylchlorid bzw. PVC.
Die lang verlachte Theorie STAUDINGERs von den Makromolekülen fand zunehmend Anerkennung.

Auch die Biochemie entwickelte sich rasant weiter. Der britische Bakteriologe ALEXANDER FLEMING (1881-1955) entdeckte das Penicillin, das erste Antibiotikum, dessen Toxizität für den Menschen sehr gering ist.
Der Ungar SZENT-GYÖRGYI isolierte erstmals das Vitamin C und nannte die Substanz Ascorbinsäure.

Bei der Suche nach neuen grenzflächenaktiven Stoffen – Tensiden – stießen verschiedene Chemiker auf die Fettalkohole. Durch Sulfatierung der Fettalkohole erhielt man das erste synthetische Waschmittel, das neutral reagierte und wenig empfindlich gegen hartes Wasser war. Das erste Feinwaschmittel FeWa enthielt diese Fettalkoholsulfate als Waschrohstoffe. Aus Fettalkoholen wurden in der Folgezeit viele neue Tenside hergestellt, die die Waschmittelindustrie revolutionierten.

1929
Der deutsche Forscher K. LOHMANN (1898-1978) erforschte als Erster die Struktur und die Funktion von ATP (Adenosintriphosphat). ATP ist ein universeller Energieüberträger in den lebenden Zellen.

ab 1929
Der deutsche Biochemiker ADOLF BUTENANDT (1903-1995) isolierte das erste Sexualhormon, das Oestron, aus weiblichem Harn. Zwei Jahre später folgte die Isolierung des männlichen Sexualhormons Androsteron. In den Jahren 1933 bis 1935 entdeckte er das Schwangerschaftshormon Progesteron sowie das männliche Keimdrüsenhormon Testosteron. Ab 1935 erforschte er die Wirkungsweise und die Synthese der gefundenen Hormone und erhielt für seine Arbeiten 1939 den Nobelpreis.

1930
Der Amerikaner E. O. LAWRENCE konstruierte einen Teilchenbeschleuniger für Ionen, das Cyclotron, das sich zu einem bedeutenden Hilfsmittel für die Kernphysiker entwickelte.

1931
WOLFGANG PAULI sagte die Existenz eines neutralen Teilchens mit Elektronenmasse, des Neutrinos, voraus. Die Theorie war so einleuchtend, dass die Existenz von Neutrinos allgemein anerkannt wurde. Experimentell wurde dieses Elementarteilchen erst 1956 nachgewiesen.

Die Chromatografie wurde durch den deutschen Chemiker RICHARD KUHN (1900-1967) wiederentdeckt. KUHN isolierte mit dieser Trennmethode die drei Isomere des Carotins aus dem Farbstoff der Karotten. Danach entwickelte sich die Chromatografie zu einem der wichtigsten Trennverfahren in der organischen Chemie.

ERICH HÜCKEL (1896-1980) stellte die nach ihm benannte HÜCKEL-Regel für die Anzahl der $\pi \text{-}\text{Elektronen}$ in aromatischen Systemen auf. Mithilfe quantenmechanischer Überlegungen leitete er die Schlussfolgerung ab, dass planare, cyclische Systeme mit (4n+2) p-Elektronen thermodynamisch besonders stabil sind.

Der Franzose EUGENE HOUDRY führte das katalytische Cracken von Erdöldestillaten zur großtechnischen Reife. Auf diese Weise konnte der wertvolle Rohstoff Erdöl viel effektiver verarbeitet und Kraftstoffe höherer Qualität konnten gewonnen werden.

1932
Der Mediziner und Biochemiker HANS ADOLF KREBS (1900-1970) klärte zusammen mit seinem Schüler KURT HENSELEIT (1908-1973) den Harnstoffzyklus auf. Dies war die erste große Entdeckung auf dem Gebiet zyklischer Stoffwechselvorgänge im Organismus.

In diesem Jahr wurden zwei neue Elementarteilchen entdeckt, deren Existenz man bereits aufgrund theoretischer Überlegungen vermutet hatte: Der amerikanische Physiker CARL DAVID ANDERSON (1905-1991) entdeckte das von PAUL DIRAC (1902-1984) zwei Jahre vorher vorausgesagte Positron. Der englische Physiker JAMES CHADWICK (1891-1974) fand das Neutron.

WERNER HEISENBERG sowie die russischen Physiker IWANENKO (1904-1994) und TAMM (1895-1971) entwickelten unabhängig voneinander ein neues Modell vom Aufbau der Atomkerne. Beide gingen davon aus, dass Atomkerne aus positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen bestehen. HEISENBERG nannte die Kernbausteine Nukleonen.

MAX KNOLL (1897-1969) und ERNST RUSKA (1906-1988) bauten das erste Elektronenmikroskop. Damit erschloss sich eine völlig neue Welt der Beobachtung, denn mithilfe dieses Mikroskops können Teilchen und Strukturen in der Größenordnung von wenigen Nanometern untersucht werden.

LINUS PAULING definierte die Elektronegativität chemischer Elemente. Er kam zu dem Schluss, dass Salze aus Elementen mit großer Elektronegativitätsdifferenz bestehen. In Molekülen ist die Differenz der Elektronegativitäten der unterschiedlichen Atome dagegen gering.

1933
Die amerikanischen Chemiker CHRISTOPHER INGOLD (1893-1970) und LINUS PAULING erkannten, dass Aromaten und andere Moleküle mit delokalisierten $\pi \text{-}\text{Elektronen}$ sich in einem energiearmen, stabilen Zustand befinden. Sie beschrieben diesen Zustand durch den Begriff der Resonanz bzw. der Mesomerie.

Die Biochemiker GUSTAV EMBDEN (1874-1933) und OTTO FRITZ MEYERHOF (1884-1951) beschrieben unabhängig voneinander die Intermediärprodukte der Glykolyse. Sie erkannten den unter Gewinn von energiereichem ATP ablaufenden Abbau von Kohlenhydraten zu Pyruvat (Brenztraubensäure). Unter anaeroben Bedingungen schließt sich daran die Umsetzung des Pyruvats im Muskel zu Milchsäure an (Milchsäuregärung).

RICHARD KUHN (1900-1967) und PAUL KARRER (1889-1971) isolierten die Stoffe Riboflavin, Lactoflavin und das Vitamin B2 aus 50 000 Litern Molke. Sie erkannten, dass das Vitamin eine dem Enzym Cytochrom-Oxidase sehr ähnliche Struktur hat und untersuchten das Wirkprinzip des Vitamins genauer. Daraus zog der schwedische Biochemiker HUGO THEORELL (1903-1982) 1934 die wichtige Schlussfolgerung, dass Vitamine einen katalytischen Effekt haben und als Coenzyme wirken können.

1934
Vor der Pariser Akademie der Wissenschaften teilten IRENE JOLIOT-CURIE (1897-1956) und FREDERIC JOLIOT-CURIE (1900-1958) die Entdeckung der künstlichen Radioaktivität mit. Dem Ehepaar war es gelungen, leichte Nuklide wie Aluminium-27 durch Bestrahlung mit α-Teilchen zu einer Kernumwandlung anzuregen und künstliche Isotope, in diesem Fall Silicium-30, zu erzeugen.
Im gleichen Jahr löste auch ENRICO FERMI (1901-1954) künstliche Kernumwandlungen durch Beschuss stabiler Nuklide mit Neutronen aus. Diese Kernreaktionen führten schnell zur Entdeckung vieler künstlicher Isotope und sogar neuer Elemente.

Auf Basis der von PAULING vorgeschlagenen Atomradien der Elemente wurden die ersten Kalottenmodelle zur Darstellung von Molekülstrukturen entwickelt.

1935
Entdeckung der antibakteriell wirkenden Sulfonamide durch den deutschen Pathologen und Bakteriologen GERHARD DOMAGK (1895-1964). Für die Entdeckung der antibakteriellen Wirkung des Prontosils erhielt er 1939 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

Bei Untersuchungen zur Nahrungsergänzung durch synthetische Stoffe erkannte man, dass die Aminosäure Threonin für den Menschen essenziell ist. Das bedeutet, dass dieser Stoff vom Körper benötigt wird, aber nicht selbst hergestellt werden kann, sondern durch die Nahrung zugeführt werden muss. Von den 22 biogenen Aminosäuren sind 9 für den Menschen essenziell.

1936
Das Steroid Cortison wurde isoliert und seine Struktur aufgeklärt. Dieses Glucocorticoid wurde eines der wichtigsten Medikamente in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts.

Mit dem Agfacolor-Farbfilm entwickelten die Chemiker MANNES und GODOWSKY in Wolfen einen Farbfilm, der auch für die Kleinbildfotografie nutzbar war. Das Agfacolor-Verfahren war dem älteren Kodachrom-Verfahren deutlich überlegen, da die Entwicklung in einem Arbeitsgang erfolgte und die erhaltenen Fotos farbecht waren.

1936 bis 1937
Neue Kunststoffe wurden großtechnisch hergestellt, darunter das Hochdruck-Polyethylen (1936), Polyurethan (1937). Polyurethane konnten durch Variation der Synthesebedingungen als Duroplaste, Elastomere, Fasern, vor allem aber als Schaumstoffe hergestellt werden. Sie waren die am vielfältigsten einsetzbaren Kunststoffe des 20. Jahrhunderts.

1937
HANS ADOLF KREBS entdeckte den Citronensäurezyklus, der auch heute noch KREBS-Zyklus genannt wird. Im Citronensäurezyklus erfolgt der aerobe Abbau vieler Zwischenprodukte des Stoffwechsels. Dabei wird zum einen Energie gewonnen und zum anderen eine Reihe von Synthesebausteinen für den Aufbau körpereigener Stoffe erhalten. Der Citronensäurezyklus wird als Drehscheibe des Stoffwechsels bezeichnet.

Der englische Biochemiker ROBERT HILL (1899-1991) stellte fest, dass isolierte Chloroplasten in Anwesenheit reduzierender Verbindungen unter Lichteinfluss Sauerstoff freisetzen. Er bewies, dass die Reduktion und die Sauerstofffreisetzung zwei getrennte Teilreaktionen der Fotosynthese sind. Die Reaktion ging später als HILL-Reaktion in die Literatur ein.

Der Biochemiker ARNE WILHELM KAURIN TISELIUS (1902-1971) entwickelte die Elektrophorese in der Form weiter, dass sie seitdem in der Biochemie als Trennungs- und Analysemethode für Nukleinsäuresequenzen von Proteinen wirksam eingesetzt werden kann. 1948 erhielt er für die Aufdeckung der komplexen Struktur von Serumproteinen den Nobelpreis.

1938
Bei der Suche nach einem Zahnersatzstoff fand der Chemiker CASTAN das erste Epoxidharz. Diese Kunstharze verwendete man als Klebstoffe und Formharze.

Chemische und physikalische Analysemethoden gewannen auch im Alltag an Bedeutung. In Deutschland wurden Röntgen-Reihenuntersuchungen zur Früherkennung von TBC eingeführt. Das Prinzip der Dünnschicht-Chromatografie wurde entdeckt und erstmals in der Pharmazie zur Analyse von Arzneistoffen angewendet.

1938 bis 1939
Entdeckung der Spaltung von Atomkernen durch OTTO HAHN (1879-1968) und FRITZ STRASSMANN (1902-1980) in Berlin. Durch Beschuss von Uran-235 mit Neutronen erhielten sie anstelle der erwarteten Radiumnuklide zwei viel kleinere Kerne, Barium-144 und Krypton-89. Am 6. Januar 1939 erschien in der Zeitschrift „Die Naturwissenschaften“ der Artikel „Über das Zerplatzen des Urankerns durch langsame Neutronen“. LISE MEITNER (1878-1968) und ihr Neffe OTTO ROBERT FRISCH (1904-1979) gaben eine Erklärung der Kernspaltung mit dem Tröpfchenmodell.
Diese Entdeckung führte zum Bau der Atombombe im zweiten Weltkrieg. Erst danach erfolgte die friedliche Nutzung der Kernspaltung zur Energiegewinnung.

1939 bis 1940
Dem US-Chemiker WALLACE HUME, Forschungsleiter des Chemie-Konzerns DuPont, gelang bereits 1932 die Synthese der Polyamidfaser Nylon. Bis zur technischen Herstellung dieser Chemiefaser vergingen jedoch noch sieben Jahre. Die Grundlagen dafür schuf der amerikanische Chemiker WALLACE HUME CAROTHERS (1896-1937).
In Deutschland entwickelte PAUL SCHLACK (1897-1987) das Verfahren zur Herstellung von Perlon® aus Caprolactam. Die beiden ersten vollsynthetischen Chemiefasern revolutionierten die Textilindustrie. Weltbekannt sind die ab 1940 produzierten Nylonstrümpfe.

1940
Die insektizide Wirkung des seit 1872 bekannten DDTs wurde erkannt und das Insektengift in großem Maße hergestellt. Die Zukunft zeigte aber, dass das giftige DDT über die Nahrungskette in den menschlichen Organismus gelangt, sodass die Verwendung des Insektizids seit 1984 in Europa verboten ist.

1941
Die deutschen Chemiker MÜLLER und ROCHOW entwickelten unabhängig voneinander ein Verfahren zur Herstellung von Polysiloxanen. Diese Silicone sind ein neuer makromolekularer Werkstoff mit nahezu unbegrenzten Einsatzgebieten. Am bekanntesten sind heute die Siliconkautschuke, die als selbst vernetzende Dichtmassen in der Bauindustrie verwendet werden.

Der amerikanische Biochemiker FRITZ LIPMANN (1899-1986) klärte die Rolle von ATP (Adenosintriphosphat) als Energieüberträger der Zelle auf. 1948 gelang ihm die Isolierung des Coenzyms-A, das eine Schlüsselrolle bei zahlreichen Stoffwechselreaktionen hat. Für seine Arbeiten erhielt er 1953 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.

1942
Untersuchungen zu Kernspaltungen in Versuchsreaktoren in Deutschland und den USA zeigten, dass eine Kettenreaktion technisch durchführbar und kontrollierbar ist. In einem unter Leitung von ENRICO FERMI in Chicago gebauten Versuchsreaktor wurde die erste sich selbst erhaltende Kettenreaktion registriert.

1943
Der Schweizer Chemiker ALBERT HOFFMANN entdeckte im Selbstversuch die stark halluzinogene Wirkung der Psychodroge LSD. Auf der Suche nach Kreislauf stimulierenden Mitteln hatte er LSD erstmals 1938 hergestellt.

1944
Der Bakteriologe OSWALD AVERY (1877-1955) konnte durch Transformationsversuche eindeutig nachweisen, dass bei Bakterien die Nucleinsäuren die Träger der Erbinformation sind. Vorher nahm man an, dass Proteine diese Rolle übernehmen.

ENRICO FERMI (1901-1954) berechnete die notwendige Temperatur für eine Wasserstofffusion mit Tritium-Kernen zu 50 Millionen Grad und mit Deuterium-Kernen zu 400 Millionen Grad. Mit seinen Berechnungen verband FERMI sowohl die Möglichkeit einer Wasserstoffbombe als auch die der friedlichen Nutzung der Fusionsenergie.

CONSDEN und MARTIN entwickelten mit der Papierchromatografie eine elegante Methode zur Trennung von Aminosäuren.

1945
Im Juli 1945 erfolgte die erste Versuchsexplosion einer Atombombe mit Plutonium als Sprengstoff in der Wüste von New Mexico (USA), einige Dutzend Meilen von dem Städtchen Alamogordo entfernt.
Die ersten Atombomben wurden über den japanischen Städten Hiroshima (Uranbombe, bezeichnet als „Little Boy“) und Nagasaki (Plutoniumbombe, bezeichnet als „Fat Man“) von amerikanischen Bombern abgeworfen.

Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) wurde zur Wasserenthärtung verwendet. Der Chemiker GEORG SCHWARZENBACH (1904-1978) benutzte diesen Komplexbildner für analytische Studien und entwickelte daraus bis 1950 die vielseitige Analysemethode Komplexometrie.

1946
Die Physiker EDWARD PURCELL (1912-1997) und FELIX BLOCH (1905-1983) entdeckten die magnetische Resonanz von Atomkernen und begründeten damit die NMR-Spektroskopie. Diese diente zunächst zur Strukturanalyse organischer Verbindungen, wird jedoch heute auch in der diagnostischen Medizin (Kernspintomografie) eingesetzt. Mithilfe dieser Methode können Schichtbilder des menschlichen Körpers erzeugt und so Tumore oder innere Verletzungen nachgewiesen werden.

1946 bis 1947
Der Chemiker WILLIAM FRANK LIBBY (1908-1980) entwickelte die Radiokarbonmethode zur Altersbestimmung von fossilen Funden aus abgestorbenem organischen Material. Mit der Methode kann das Alter von bis zu 25 000 Jahre alten Proben ermittelt werden.

1947 bis 1949
Deutsche Chemiker entdeckten das Chloramphenicol, einen Naturstoff mit einer Nitro-Gruppe, der keimtötend wirkt. Nach der Strukturaufklärung erfolgte 1949 die Synthese dieses Antibiotikums. Chloramphenicol war das erste vollsynthetisch hergestellte Antibiotikum.

1947
EDWIN HERBERT LAND entwickelte das Polaroid-Verfahren, das innerhalb weniger Minuten nach der Belichtung fertige Papierbilder liefert. Unter dem Namen „Polaroid“ kamen die ersten Kameras 1955 auf dem Markt.

Die amerikanischen Forscher JOHN BARDEEN (1908-1991), WALTER HOUSER BRATTAIN (1902-1987) und WILLIAM BRADFORD SHOCKLEY (1910-1989) entdeckten den Transistoreffekt und bauten den ersten funktionsfähigen Transistor aus Germanium. Die Halbleiter-Transistoren verdrängten die klassischen Röhren und wurden die elementaren Bausteine der Elektronik, in Radios, Fernsehgeräten und später in Mikroprozessoren von Computern.

1948
Unter dem Namen „Koerzit“ kamen die ersten keramischen Dauermagnete auf den Markt. Sie bestanden aus einer gesinterten Aluminium-Cobalt-Nickel-Legierung.

Zum ersten Mal wurde das Vitamin B12 (Cobalamin) aus der Leber isoliert. Bereits die Strukturaufklärung dieses nicht makromolekularen Naturstoffs erwies sich als sehr kompliziert. An der Synthese arbeiteten viele Wissenschaftler mehrere Jahrzehnte lang. Sie konnte erst 1972 erfolgreich abgeschlossen werden.

Die bisherigen Schallplatten aus Schelllack wurden erstmals durch Platten aus Kunststoff (PVC) ersetzt. Das neue Material ermöglichte die Herstellung der ersten Langspielplatten. Entscheidenden Anteil an ihrer Entwicklung hatte PETER CARL GOLDMARK.

GAMOV, ALPHER und HERMAN entwickelten die Urknall-Hypothese über die Entstehung des Universums.

Am 28.07.1948 explodierte bei der BASF in Ludwigshafen ein Kesselwagen mit 30 Tonnen Dimethylether. Durch die Explosion wurden mehr als 200 Menschen getötet und viele andere verletzt. Chemieanlagen und Gebäude im Wert von 24 Mio. DM wurden zerstört.

1949
Elektroniker der amerikanischen Rundfunkfirma RCA entwickelten die Lochmaskenröhre, die die Wiedergabe von Fernsehbildern in Farbe ermöglichte. Aus den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau entstand durch Farbmischung ein farbiges Fernsehbild.

1950
Der Chemiekonzern BASF entwickelte ein Verfahren zur Herstellung eines sehr leichten Schaummaterials aus Polystyrol. Es kam unter der Bezeichnung „Styropor“ auf den Markt. Styropor dient heute z. B. als Verpackungsmaterial und zur Wärmedämmung von Gebäuden.

Der Amerikaner ALEXANDER C. FINLAY entdeckte ein Breitband-Antibiotikum von sehr guter Verträglichkeit für den Menschen, das 5-Hydroxytetracyclin. Tetracycline werden bis heute als Antibiotika, z. B. bei Hauterkrankungen, verwendet.

Der Biochemiker EDWIN CHARGAFF (1905-2002) stellte aufgrund seiner chromatografisch gewonnenen Erkenntnisse die relative Zusammensetzung von Nucleinsäuremolekülen aus Purin- und Pyrimidinbasen fest. Er zeigte, dass die Anzahl der Adenine der DNA gleich der Anzahl der Thymine ist und die der Cytosine gleich der der Guanine (CHARGAFF'S Regel).

LINUS PAULING und ROBERT B. COREY erkannten aus Röntgenbeugungsmessungen die α-Helix als grundlegendes Strukturelement von Faserproteinen. Diese Schraubenstruktur wird durch Wasserstoffbrücken stabilisiert und ist auch bei der DNA zu beobachten.s