URL: http://www.uni-kiel.de/anorg/lagaly/group/klausSchiver/perrin.pdf Please take notice of: (c)Beneke. Don't quote without permission. Jean Baptiste Perrin (30.09.1870 Lille - 17.04.1942 New York) Kolloidwissenschaftler, Nobelpreisträger

Klaus Beneke Institut für Anorganische Chemie der Christian-Albrechts-Universität der Universität D-24098 Kiel [email protected]

Auszug und ergänzter Artikel (Oktober 2006) aus:

Klaus Beneke

Biographien und wissenschaftliche Lebensläufe von Kolloidwissenschaftlern, deren Lebensdaten mit 1995 in Verbindung stehen.

Beiträge zur Geschichte der Kolloidwissenschaften, VII Mitteilungen der Kolloid-Gesellschaft, 1998, Seite 108-110 Verlag Reinhard Knof, Nehmten ISBN 3-934413-01-3 2

Inhaltsverzeichnis

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Inhaltsverzeichnis 2

Leben und Werk von Jean Perrin 3 13

Kurzlebenslauf von Richard Zsigmondy (1865 - 1929) 4-5

Kurzlebenslauf von Marian von Smoluchowski (1872 - 1917) 5-6

Brownsche Molekularbewegung 6

Robert Brown (1773 - 1858) 6

Kurzlebenslauf von Jean Frédéric Joliot-Curie (1900 - 1958) 8-9

Literatur 13 3

Jean Baptiste Perrin (30.09.1870 Lille - 17.04.1942 New York) Kolloidwissenschaftler, Nobelpreisträger

Der Vater, Sohn armer Landwirte, starb im deutsch-französischen Krieg (1870/71). Jean Baptiste Perrin wuchs mit seiner Mutter und zwei Schwestern auf und besuchte Schulen in Lyon und Paris. Nach einem Dienstjahr in der Französischen Armee trat er 1891 in die École Normale Supérieure ein und studierte Physik in Lyon. Sein Lehrer Louis Marcel Brillouin (19.12.1854 Melle - 16.06.1948 Paris) machte ihn dort mit den Auffassungen zum Louis Marcel Brillouin diskontinuierlichen Aufbau der Materie und den unterschiedlichen Ansichten Wilhelm Ostwald (02.09.1853 Riga - 04.04. 1932 Leipzig) bzw. Ernst Machs (18.02.1838 Chirlitz- Turas (bei Brünn) - 19.02.1916 Vaterstet- ten (bei München) vertraut. Nach dem Abschluß des Stu- diums arbeitete Perrin als wissenschaftlicher Assistent und promo- vierte 1897. Danach wechselte er an die Sorbonne in Paris. Wilhelm Ostwald (um 1902) Ernst Mach 4

In seiner ersten Arbeit (1895) fing Perrin die korpuskulären Kathodenstrahlen mit einem Faradayschen Becher auf, wies ihre negative elektrische Ladung nach und erwies sich als Anhänger des Atomismus. In seiner Dissertation Rayons cathodiques et rayons de Roentgen (1897) beschrieb er weitere Untersuchungen der Kathoden- und Röntgenstrahlen. Danach wandte er sich dem Ionentransport in Elektrolyten zu und baute an der Sorbonne in Paris auf Basis der statistischen Mechanik einen Kurs zur physikalischen Chemie auf. Hier erhielt Perrin 1910 bis 1913 und 1919 bis 1940 den speziell für ihn eingerichteten Lehrstuhl. Kurz nach der Promotion heiratete er Henriette Duportal. Sie hatten eine Tochter Aline und einen Sohn Francis.

Bereits 1906 begann er, angeregt durch Wilhelm Conrad Röntgen die Erfindung des Ultramikroskops von Henry Siedentopf (1872 - 1940) und Richard Zsigmondy1 und ihrer umfassenden Arbeit von 1903 [5], das Verhalten kolloidaler

1 Richard (Adolf) Zsigmondy (01.04.1865 Wien - 23.09.1929 Göttingen). Richard Zsigmondy war der Sohn des Primärarztes im Allgemeinen Krankenhaus Adolf Zsigmondy in Wien, der früh starb. Seine beiden Brüder der spätere Zahnarzt Dr. Otto Zsigmondy und der Arzt Dr. Emil Zsimondy waren in Wien stadtbekannte Hochalpinisten. Sie machten in den Alpen viele Erstbesteigungen. Emil Zsigmondy verunglückte 1885 am Mont Blanc tödlich. Richard Zsigmondy studierte ab 1883 Naturwissenschaften unter dem Mediziner E. Ludwig an der TH Wien und ab 1887 an der TH München bei dem Chemiker Wilhelm von Miller (09.12.1848 München - 01.03.1899 München) der sich hauptsächlich mit Farbstoffen und organischer Chemie beschäftigte. Zsigmondy promovierte 1889 und wurde von Millers Assistent. 1891/92 wechselte er als Privatassistent des Physikers August (Adolph Eduard Eberhard) Kundt (18.11.1839 Schwerin - 21.05.1894 Israelsdorf heute zu Lübeck). Zsigmondy habilitierte sich 1893 an der TH Graz und wurde 1897 wissenschaftlicher Mitarbeiter bei den Glaswerken Schott und Genossen in Jena, welche zu den Optischen Werken Zeiss gehörten. Er wurde 1900 Privatgelehrter und 1907 Professor der Kolloidchemie an der Universität Göttingen. Mit Henry (Friedrich Wilhelm) Siedentopf (22.09.1872 Bremen - 07.05.1940 Jena), der von 1919 bis 1940 a. o. Professor für Physik am Institut für Mikroskopie und Angewandte Optik an der Jenaer Universität war, entwickelte R. Zsigmondy ab 1900 das Ultramikroskop (eine Variante des Dunkelfeldmikroskops). Mit diesem konnten sie erstmals kolloidale Teilchen (z. B kolloidales Gold) indirekt sichtbar machen und deren Größe ermitteln. Weiterhin entwickelte Richard Zsigmondy den Sterndialysator, das Membranfilter (1918) und das Ultramembranfilter (1922). Außerdem prägte er den Begriff „Goldzahl“ und „Schutzkolloide“. Richard Zsigmondy erhielt 1925 den 5

Teilchen zu untersuchen. 1905 hatten Albert Einstein (14.03.1879 Ulm - 18.04.1955 Princeton (N. J., USA)) [6] und 1906 Marian von Smoluchowski2 [7] unabhängig

Nobelpreis der Chemie „für die Aufklärung der heterogenen Natur kolloidaler Lösungen sowie für die dabei angewandten Methoden, die grundlegend für die moderne Kolloidchemie sind“. BENEKE K (1996) Richard Zsigmondy (1865-1929). In: Über 70 Jahre Kolloid-Gesellschaft, Gründung, Geschichte, Tagungen (mit ausgesuchten Beispielen der Kolloidwissenschaften). Beiträge zur Geschichte der Kolloidwissenschaften, V. Mitteilungen der Kolloid-Gesellschaft, 1996: 148-159 BENEKE K (2002) Richard-Zsigmondy-Stipendium. In: Die Preise der Kolloid-Gesellschaft und ihre Preisträger. S. 9-15 URL: http://www.kolloidgesellschaft.uni-essen.de/pictures/preise.pdf (13.07.2006) 2 Marian von Smoluchowski, Ritter von Smolan2 (28.05.1872 Vorderbrühl (bei Wien) - 05.09.1917 Krakau). War das vierte Kind von Wilhelm und Teofila Smoluchowski, geb. Szczepanowska, einem Beamten des Kanzleramtes von Kaiser Franz Joseph I. Besuchte von 1880 bis 1890 das Collegium Theresianum in Wien und studierte von 1890 bis 1894 Physik an der Universität Wien unter Joseph Stefan (24.03.1835 Sankt Peter (bei Klagenfurt) - 07.01.1893 Wien) und Franz Serafin Exner (24.03.1849 Wien - 15.11.1926 Wien). Smoluchowski machte seinen einjährigen Militärdienst in der österreichischen Armee und promovierte 1895 in Wien mit der Arbeit „Akustische Untersuchungen über die Elasticität weicher Körper“ und erhielt die höchste Auszeichnung „sub auspiciis imperatoris”. Von November 1895 bis Juli 1896 war er an der Sorbonne in Paris im Laboratorium von Gabriel Jonas Lippmann (16.08.1845 Hollerich (Luxemburg) - 12.07.1921 auf einer Seereise). Danach ging Smoluchowski von September 1896 bis April 1897 zu Lord Kelvin of Largs (Sir William Thomson (26.06.1824 Belfast (Irland) - 17.12.1907 Nethergall bei Largs, Schottland)) nach Glasgow und von Mai bis August 1897 nach Berlin zu Emil Warburg (09.03.1846 Altona - 29.07.1931 Grunau (bei Bayreuth). Smoluchowski habilitierte sich 1898 an der Universität Wien und wurde Privatdozent. Im Mai 1899 wurde er Privatdozent an der Universität Lemberg (heute Lwów), wo er 1900 ein Extrordinariat erhielt. Am 1. Juni 1901 heiratete Smoluchowski Zofia Baraniecka mit der er eine Tochter (Aldona (1902 - 1984)) und einen Sohn (geb. 1910) hatte. Smoluchowski erhielt 1903 den Ehrendoktor der Universität Glasgow und erhielt 1903 das Ordinariat für theoretische Physik an der Universität Lemberg. Zwischenzeitlich erhielt Smoluchowski viele Auszeichnungen und wurde im Mai 1913 Ordinarius für experimentelle Physik an der Universität Krakau. 1915 war er mehrere Monate in der Armee und wurde 1916/17 Dekan der Philosophischen Fakultät und im Juni 1917 Rektor der Universität Krakau. Smoluchowski war ein begeisterter Bergsteiger und erhielt 1916 das „Silberne Edelweiß“ des Deutschen und Östereichischen Alpenvereins. Smoluchowski starb überraschend am 5. September 191, nachdem in Krakau eine Seuche ausgebrochen war. Marian Smoluchowski bearbeitete Themen der Aerodynamik, Wärmeleitfähigkeit von Gasen und der kinetischen Gastheorie. Seine erste wissenschaftliche Publikation veröffentlichte er mit 21 Jahren und beschäftigte sich mit der inneren Reibung in Flüssigkeiten. Er gab 1906 unabhängig von Albert Einstein eine Erklärung der Brownschen Molekularbewegung ab und gab eine Formel für das mittlere Verschiebungsquadrat der Teilchen an, wofür Smoluchowski Stoßvorgänge annahm. In Einsteins Arbeit ist kein konkreter Mechanismus für die Bewegung angegeben. The Svedberg und Jean Perrin bestätigten schließlich in ihren Arbeiten die Formel von Einstein und Smoluchowski der Brownschen Molekularbewegung. Smoluchowski gab auch eine molekularkinetische Begründung des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik. Weiterhin erklärte er die Vorgänge bei der Koagulation und entwickelte 1907 die Theorie der kritischen Opaleszenz. Durch das Bergsteigen beschäftigte er sich aktiv mit der Entstehung von Faltengebirgen und war außerdem ein leidenschaftlicher Musikliebhaber. Die Polnische- und Deutsche Physikalische Gesellschaft verleihen für 6 voneinander die molekularkinetische Theorie der Brownschen Molekularbewegung3 ausgearbeitet. Perrin konnte sie und die daraus gezogenen Schlußfolgerungen experimentell bestätigen [8,9,10]. Perrin benutzte 1903 erstmals die Bezeichnung lyophobe Kolloide (griech.: lyein = lösen, philos = lieb), für kolloidale Systeme die durch Wechselwirkung mit dem Lösungsmittel stabilisiert werden und nicht ausflocken [10]. Im Jahr 1913 begann er mit der Untersuchung dünner Seifenfilme und bestimmte als einer der ersten Moleküldurchmesser an monomolekularen Schichten (Perrinische Schichten).

Henry Siedentopf Richard Zsigmondy herausragende Beiträge in der reinen und angewandten Physik gemeinsam den Marian- Smoluchowski-Emil-Warburg-Preis. BURNICK A (2006) Chronological Table of Marian Smoluchowski's Life. URL: http://hektor.umcs.lublin.pl/~mikosmul/smoluchowski/ (29.08.2006) 3 Die Brownsche Molekularbewegung ist eine 1827 von dem schottischen Botaniker Robert Brown (21.12.1773 Montrose (Schottland) - 10.06.1858 London) beobachtete und nach ihm benannte andauernde ungeordnete Zitterbewegung von suspendierten Teilchen (in der Biologie auch von Zellen, Organellen, Zellfragmenten), die durch Stöße einzelner Moleküle des umgebenden flüssigen oder gasförmigen Mediums aufgrund seines Wärmeinhalts auftritt. Von Albert Einstein und Marian von Smoluchowski wurde die Brownsche Molekularbewegung 1905 und 1906 zur Bestimmung der Avogadro-Konstante (Loschmidtsche Zahl) herangezogen. Die Brownsche Molekularbewegung ist z. B. die Ursache der Begrenzung der mechanischen Meßgenauigkeit z. B. beim Galvanometer und der Diffusion. BROWN R (1828) A brief account of microscopical observations made in the month June, July, and August, 1827, on the particles contained in the pollen of plants; and on the general existance of active molecules in organic and inorganic bodies. Philosophical Magazine 4 (21): 161-173. Weitere Arbeiten dazu von Robert Brown in Philosophical Magazine 8 (1829: 161; 8 (1830): 296; Annalen der Physik und Chemie 2. Folge (Poggendorffs Annalen) 14 (1928): 294 Robert Brown arbeitete über die Entwicklung von Pollen und Eizelle bei Coniferen, Cycadeen und Orchideen. Er gliederte erstmals die höheren Pflanzen in Angiospermen und Gymnospermen. Er entdeckte die Brownsche Molekularbewegung 1827 erstmals in Pflanzenzellen und die Bedeutung des Zellkerns (1831) den er Nucleus oder Alveola nannte. 7

Marian von Smoluchowski Albert Einstein

Jean Perrin The Svedberg 8

Aufzeichnung der Brownschen Molekularbewegung eines im Wasser suspendierten Teilchens Robert Brown

Im ersten Weltkrieg arbeitete Perrin als Offizier im Ingenieurkorps über die akustische Ortung von Unterseebooten. Nach dem Krieg wandte er sich Problemen der Fluoreszenz sowie der Wechselwirkung von Licht und Materie zu. Er war ein aufmerksamer Beobachter der Entwicklung der Atom- und Kernphysik. In der Folgezeit widmete er sich mehr und mehr der institutionellen und organisatorischen Entwicklung der naturwissenschaftlichen Forschung in Frankreich. Die Gründung des Centre National de la Recherche Scientifique, das u. a. die Forschungen Jean Frédéric Joliot-Curie4 ermöglichte, geht ebenso auf Perrin zurück wie die Gründung

4 Jean Frédéric Joliot-Curie, eigentlich Jean Frédéric Joliot (19.03.1900 Paris - 14.08.1958 Paris). Kernphysiker, ab 1925 Mitarbeiter bei Madame Curie am Institut du radium in Paris, seit 1926 Ehemann von deren Tochter Irène Curie (verh. Joliot-Curie) (12.09.1897 Paris - 17.03.1956 Paris). Ab 1935 Lecteur, ab 1937 Professor am Collège de France. Ab 1943 Direktor des Centre National de la Mèdicine, 1944 Direktor des Centre National de la Recherche Scientifique. J. F. Joloit-Curie wurde 1945 Hochkommissar und Vorsitzender der französischen Atomenergiebehörde, wurde jedoch 1950 abgesetzt, da er führendes Mitglied der französischen kommunistischen Partei war. Er wurde 1956 Nachfolger seiner verstorbenen Frau und Direktor am Institut du radium und Direktor des Laboratoire de Physique Nucléare in Orsay. Jean F. Joloiot-Curie arbeitete an der Verbesserung der Nebelkammer zur Bestimmung der Energie von Betastrahlen und zur Paarbildung. Er bemerkte 1931 die verstärkende Wirkung von Paraffinschichten bei Neutronenbeschuss und entdeckte 1932 mit seiner Frau bei Beschuß von Beryllium mit α-Teilchen eine Sekundärstrahlung elektrisch neutraler Teilchen. Diese wurden von James Chadwick (20.10.1891 Manchester - 23.07.1974 Pinehurst (bei Cambridge)) als Neutronen identifiziert. Ebenfalls mit seiner Frau wiesen sie 1934 erstmals künstliche radioaktive Elemente nach (Entstehung von radioaktiven Phosphorisotypen (30P, ein Positronenstrahler) beim Auftreffen von α-Teilchen auf Aluminiumatome) und entdeckten damit die künstliche Radioaktivität. Sie erhielten beide dafür den Nobelpreis der Chemie im 9 des Palais de la Décourte.

Irène und Jean Frédéric Joliot-Curie

Nach dem Einmarsch der deutschen Armee in Frankreich (1940) flüchtete er in die USA, da seine bekannten antifaschistischen Aktivitäten ihn gefährdeten. Hier wirkte er an der Gründung der Französischen Universität in New York mit, wo er am 17. April 1942 starb.

Perrin war einer der ersten, die sich in die Protestliste gegen die Manipulation der Behörden in der Affäre Dreyfus eintrugen. Alfred Dreyfus (09.11.1859 Mülhausen - 12.07.1935 Paris), jüdischer Offizier der französischen Armee, war 1894 wegen angeblichen Landesverrats für die Deutschen auf die Teufelsinsel Cayenne verbannt worden. Er wurde 1899 Alfred Dreyfus

Jahre 1935. Sie erkannten bereits 1935 die Möglichkeit aus den Kernkräften große Energiemengen zu gewinnen und wiesen 1939 nach der Entdeckung der Kernspaltung durch Otto Hahn (08.03.1879 Frankfurt a. M. - 28.07.1968 Göttingen) in einem Versuchreaktor das Auftreten einer Kettenreaktion im Uran nach. Irène und Jean Frédéric Joliot-Curie förderten den Bau des ersten französischen Reaktors (1948). 10 begnadigt, aber erst 1906 freigesprochen und rehabilitiert.

Pierre und Maria Curie Maria Curie mit ihren Kindern Irène und Eve

Paul Langevin Antoine Henri Becquerel

Mit seinen Freunden Marie Curie (07.11.1867 Warschau - 04.07.1934 11

Sancellemoz (Schweiz)) und Pierre Curie (15.05.1859 Paris - 19.04.1906; Verkehrsunfall)5 sowie Paul Langevin (23.01.1872 Paris - 19.12.1946 Paris) diskutierte Perrin außer sozialen Problemen jener Zeit auch philosophische Aspekte der Naturwissenschaften. 1903 verfaßte er das erste französischsprachige Buch der Physikalischen Chemie Traité de chimie physique, I, Les principes. Im Jahre 1913 schrieb er Les atomes.

Perrin erhielt 1926 den Nobelpreis der Physik für seine Arbeiten über die diskontinuierliche Struktur der Materie und speziell für die Entdeckung des Gleich- gewichts bei Niederschlägen (Sedimentationsgleichgewicht). Berechnung der Boltzmann-Konstante aus der mit der Höhe abnehmenden Häufigkeit suspendierter Mastixteilchen. Im selben Jahr erhielt The Svedberg6 den Nobelpreis der Chemie für seine Arbeiten über disperse Systeme und die Entwicklung der Ultra-Zentrifuge. [1,2,3,4].

v. l.: Francis Perrin, sein Vater Jean Perrin und Otto Stern

5 Maria Curie, geb. Sklodowska erhielt 1903 mit ihrem Mann Pierre Curie, und Antoine Henri Becquerel (15.12.1852 Paris - 25.08.1908 Le Croisic (Loire Atlantique)) der die natürliche Radioaktivität entdeckt hatte, den Nobelpreis der Physik für die gemeinsamen Forschungen über die von Becquerel entdeckten Strahlen. Im Jahre 1911 erhielt Marie Curie den Nobelpreis der Chemie für die Entdeckung der Elemente Radium und Polonium, der Isolierung und Charakterisierung des Radiums und seiner Verbindungen. Sie ist die einzige Wissenschaftlerin die zwei Nobelpreise erhielt. 6 BENEKE K (1999) The(odor) Svedberg (30.08.1884 Fleräng bei Gävle - 26.02.1971 Kloppaberg) und die Ultrazentrifuge. URL: http://www.uni-kiel.de/anorg/lagaly/group/klausSchiver/Svedberg.pdf (28.08.2006) 12

Sein Sohn Francis Perrin (17.08.1901 Paris - 04.07.1992 Paris) war ebenfalls Physiker und von 1933 bis 1946 Professor an der Sorbonne, danach Leiter der französischen Atomenergiebehörde und von 1951 bis 1970 Hochkommissar des Commissariat à l´Energie Atomique.

Jean Perrin erhielt viele Preise und Auszeichnungen. Er erhielt den Joule-Preis der Royal Society (1896), den Vallauri-Preis von Bologna (1912) und den La Caze- Preis der Pariser Akademie der Wissenschaften. Außerdem erhielt er die Ehrendoktorate der Universitäten von Brüssel, Lüttich, Gent, Kalkutta, New York, Princeton, Manchester und Oxford. Er war Mitglied der Akademien Royal Society (London), Belgien, Schweden, Turin, Prag, Rumänien und China. Perrin wurde 1926 in die Französische Akademie der Wissenschaften gewählt, wurde Kommandeur der Ehrenlegion (1926), Kommander des Britisch Empire und des Ordens von Leopold (Belgien).

Nach dem Krieg wurde der Leichnam von Jean Perrin 1948 mit dem Kriegsschiff Jeanne d´Arc aus den USA in sein Vaterland überführt und im Panthéon in Paris beigesetzt.

Jean Perrin 13

Literatur

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