Stichwort: Chemische Reaktionen an Oberflächen

Das klassische Bild eines Chemikers, der mit farbigen Flüssigkeiten in Reagenzgläsern hantiert, trifft auf Gerhard Ertl nicht zu. Sein Gebiet ist die Oberflächenchemie, für die der studierte Physiker viele Grundlagen schuf. Damit klärte er unter anderem eine der wichtigsten chemischen Reaktionen auf: das Haber-Bosch-Verfahren. Aus Stickstoff (N2) und Wasserstoff (H2) wird dabei Ammoniak (NH3), der Grundstoff der Kunstdünger-Produktion. Ertl erforschte, wie sich Stickstoff und Wasserstoff zunächst an die Oberfläche von Eisen binden. Ohne dieses hilfreiche Metall - Chemiker sprechen von einem Katalysator - läuft die Reaktion so gut wie nicht.

Dieses Zusammenspiel analysierte Ertl auf einer hochreinen Eisenplatte in einer Vakuumkammer, um alle Bedingungen genauestens kontrollieren zu können. Im Zuge der Experimente, für den großer technischer Aufwand getrieben werden muss, zeigte sich die Reaktion im Detail. Das aus zwei Atomen zusammengesetzte Stickstoff-Molekül bindet ans Eisen und "zerbricht" in zwei Teile. Jede der beiden Hälften verbindet sich dann mit drei Wasserstoff-Atomen, die ebenfalls einzeln auf der Oberfläche haften. So entsteht das neue Molekül Ammoniak (NH3). Der Grundlagenforscher erklärt also, wie die Chemie funktioniert - nicht, wie sich Ammoniak tonnenweise herstellen lässt. Die Ammoniaksynthese verschlingt nach Angaben der Max-Planck- Gesellschaft weltweit rund ein Prozent des gesamten Energiebedarfs. 1918 erhielt Fritz Haber für diese Reaktion den Chemie-Nobelpreis.

Der in der Öffentlichkeit mit Abstand bekannteste Katalysator ist der "Kat" im Auto. Auch er enthält große Metalloberflächen. Daran reagiert das tödlich giftige Kohlenmonoxid mit Sauerstoff. Aus dem Auspuff strömt daraufhin das weniger gefährliche Kohlendioxid. Auch viele weitere chemische Reaktionen laufen nur mit Katalysatoren, etwa der Abbau der Ozonschicht. Katalysatoren zählen auch daher zu den wichtigsten Arbeitsfeldern von Chemikern. (mit dpa)