«Tag der Chemie»

Feuerwerk und andere Überraschungen

UZH und ETH feierten am 18. Juni den «Tag der Chemie». UZH News war mit der Videokamera vor Ort. Einziger Wermutstropfen: Das Barockfeuerwerk im Irchelpark fiel dem Wetter zum Opfer. Dafür gab es sonst viel zu bestaunen und zu hören, zum Beispiel die kurze Geschichte des Feuerwerks.

Roger Alberto und Brigitte Blöchlinger

Im Lichthof und in den Labors der UZH am Standort Irchel konnten die Scharen von Besuchern am «Tag der Chemie» sehen und ausprobieren, was Chemie ist und kann. Die Kleinsten bauten mit Gummibärchen und Zahnstochern Moleküle nach oder kletterten auf das Riesenmodell eines Moleküls im Lichthof. Die Grossen bestaunten ein historisches Labor in den Katakomben des Strickhofs oder mischten sich ihr eigenes Parfüm.

Chemie ist (auch), wenn es schön aussieht und fein riecht: Impressionen vom Tag der Chemie an der Universität Zürich Irchel.

Der abendliche Höhepunkt, das grosse Barockfeuerwerk, fiel leider wegen eines Gewitters aus. Doch immerhin konnten die Besucherinnen und Besucher noch unter Aufsicht die Komponenten eines Feuerwerks selbst abwägen – die Ingredienzien mischen taten dann die Fachleute des chemischen Instituts. So brannte vor dem grossen Regen noch so mancher selbstgemachte, kleine Vulkan auf dem Platz des Irchel-Campus ab – inspiriert von der Geschichte des Feuerwerks, die Chemieprofessor Roger Alberto mit viel Feuer, Knall und Rauch zuvor erzählt hatte. 

Wie das Feuerwerk vermutlich erfunden wurde

Die Grundkomponente von Feuerwerk ist das berühmte Schwarzpulver, eine Mischung aus Salpeter, Schwefel und Kohlenstoff, die der legendäre Franziskanermönch und Alchimist Berthold Schwarz im 14. Jahrhundert erfunden haben soll. Tatsächlich ist Schwarzpulver jedoch viel älter. Es wurde nachweislich in China oder Indien bereits im 1. Jahrtausend unserer Zeitrechnung benutzt. Doch wie man genau auf diese Mischung kam, ist unklar.

Der Hauptbestandteil von Schwarzpulver, Kalisalpeter (chemisch K[NO3]), entsteht als Abbauprodukt von stickstoffhaltiger, organischer Materie. Kalisalpeter kommt (kam) in grossen Mengen in Indien, China und Chile vor. Salpeter, früher zum Pökeln verwendet, ist zwar selbst nicht brennbar – wird es aber auf ein Holzfeuer gestreut, flammt es mit Funken und Glitzern auf. Einer der frühen Menschen hat wahrscheinlich wild drauflos kombiniert und eine Mischung aus Salpeter und Kohle hergestellt, bis sich die Mixtur zum Feuermachen verwenden liess.

Entzündet wurde das Gemisch mit dem Feuerzeug des Altertums, einem Quarz und Pyrit (Pyros, griechisch für Feuer). Damit konnten Funken geschlagen und die Mischung entzündet werden. Wahrscheinlich fielen dabei auch Pyrit-Partikel ins Gemisch, was nach der Entzündung ein sprühendes Feuer ergab. Damit war das erste «primitive» Feuerwerk erfunden.

Gefährliche Lehren

Feuerwerk, mit Schwarzpulver als Grundlage, wurde in China seit langem auch in der Kriegsführung, jedoch nicht in Schusswaffen benutzt. Die erste verbriefte Erwähnung der Zusammensetzung und Verwendung von Schwarzpulver in unseren Breitengraden geht auf den englischen Franziskanermönch Roger Bacon (1214–1294) zurück.

Im Verdacht, gefährliche Lehren zu verbreiten, beschrieb Bacon in einem Rechtfertigungsbrief an einen kirchlichen Würdenträger die Zusammensetzung von Schwarzpulver, allerdings in Form eines Anagramms, welches nur «von Gelehrten» verstanden wurde. Obwohl seine Rezeptur weit von einer idealen Mischung entfernt war, konnte sie doch zu Feuerwerkszwecken verwendet werden.

Im Einsatz für die Kirche

Ab dem späten 15. Jahrhundert wurden zu speziellen Ereignissen spektakuläre Grossfeuerwerke gezündet, etwa zu einer Papstwahl oder zu mystischen Zwecken in Kirchen. Hunderte von Raketen, Sprengsätze und andere pyrotechnische Mittel kamen dabei zum Einsatz. Auch zur Krönung Napoleons zum Kaiser 1804  wurde Feuerwerk eingesetzt, zur Volksbelustigung und unter Aufwendung beträchtlicher Mittel.

Krönung Napoleons zum Kaiser, 1804 (Lithographie): ein Himmel voller Feuerwerk. (Bild: Bibliothèque national de France)

Das Feuerwerk wurde immer mehr perfektioniert. Mit der Verfügbarkeit von neuen chemischen Elementen kamen neue Farben dazu und mit der Entdeckung von wirksamen Oxidationsmitteln wie (Per-)Chloraten konnten neue Effekte erzielt werden.

Ein limitierender Faktor bei der Herstellung von Feuerwerk (und Sprengstoffen) ist die Verfügbarkeit von Salpeter oder Nitrat. Salpeter war bis Ende des 19. Jahrhunderts praktisch ausschliesslich biologischen Ursprungs – und kam deutsch gesprochen in der Scheisse vor. Um es zu gewinnen, wanderte der Salpetersieder, ein wenig angesehener Berufsmann, von Hof zu Hof, sammelte alle Arten von Fäkalien ein und kochte sie aus, um daraus Salpeter zu isolieren. Da die Salpetersieder an ihren Landesherrn gewisse Mengen abliefern mussten, hatten sie das Recht, ganze Ställe abzureissen (!) und zu verbrennen, um Salpeter auszukochen.

Rasanter Entwicklungsschub

Erst seit im frühen 20. Jahrhundert der deutsche Chemiker Fritz Haber und der Ingenieur Carl Bosch die sogenannte Stickstofffixierung (N2 → NH3) und Wilhelm Ostwald die Oxidation von NH3 zu Salpetersäure HNO3 perfektionierten, stand Salpeter in beliebigen Mengen zu billigen Preisen zur Verfügung. Damit konnte nicht nur Feuerwerk zur heutigen vielseitigen Verwendung und Vervollkommnung gebracht, sondern es konnten auch Felder gedüngt und Sprengstoff und Munition billig hergestellt werden.

Die Beobachtung der Brennbarkeit von Salpeter im Lagerfeuer durch einen unbekannten Jäger oder Sammler der Vorzeit führte also über das Anagramm von Bacon und die chemischen Erfindungen von Haber und Ostwald zu reichen Ernten, aber auch zu Krieg. Stets treu begleitet durch die Entwicklung der Pyrotechnik zur Volksbelustigung.

Roger Alberto ist Professor für Anorganische Chemie. Brigitte Blöchlinger ist Videoredaktorin UZH News.

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