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
.
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 
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 
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
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