Fritz Pregl: Der Chemiker, der das Labor verkleinerte

Wo andere Chemiker seiner Ära Gramm einer Substanz für die Analyse benötigten, fand Fritz Pregl einen Weg, dieselbe Arbeit mit wenigen Tausendstel dieser Menge zu erledigen – eine Revolution im Milligrammbereich, die nicht aus theoretischer Brillanz, sondern aus purer Notwendigkeit geboren wurde: Die Gallensäuren, die er untersuchte, waren quälend knapp, und es gab niemals genug Material, um die chemischen Standardtests jener Zeit durchzuführen. Die Lösung dieses Mangels wurde zum Lebenswerk des Chemikers und brachte ihm 1923 den Nobelpreis für Chemie ein.

Von der Medizin zum chemischen Arbeitstisch in Graz

Pregl wurde am 3. September 1869 als Friedrich Michael Raimund Pregl in Laibach – dem heutigen Ljubljana in Slowenien –, das damals zum Österreich-Ungarischen Reich gehörte, als Sohn eines slowenischsprachigen Vaters und einer deutschsprachigen Mutter geboren. Er wurde nicht als Chemiker, sondern als Arzt ausgebildet, erwarb seinen medizinischen Doktorgrad 1894 an der Universität Graz und verbrachte seine frühe akademische Laufbahn in der Physiologie und Histologie, wo er als Assistent tätig war, bevor er 1903 den Lehrstuhl für Physiologie in Graz übernahm. Zwischen 1904 und 1905 reiste er, um bei einigen der führenden Chemiker der Epoche zu studieren, darunter Wilhelm Ostwald und Emil Fischer. Diese Ausbildung lenkte seine wissenschaftlichen Instinkte in Richtung chemische Analyse, auch wenn seine offiziellen Ämter weiterhin mit der Medizin verbunden blieben. Von 1910 bis 1913 hatte er kurzzeitig eine Professur an der Universität Innsbruck inne, bevor er dauerhaft nach Graz zurückkehrte.

Das Problem des Nicht-Genug-Habens

Um 1905 stieß Pregl bei der Arbeit über die Chemie der Gallensäuren auf ein Problem, das jeder organische Chemiker dieser Zeit kannte: Eine zuverlässige quantitative Analyse – bei der genau bestimmt wurde, wie viel Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel oder Halogen eine Verbindung enthielt – erforderte die Verbrennung und Messung von Mengen reinen Materials im Grammbereich, und Gallensäuren waren in diesen Mengen schlicht nicht zu bekommen. Anstatt die Einschränkung hinzunehmen, machte Pregl sich daran, die gesamte Apparatur und das Verfahren der Elementaranalyse auf drastisch kleinere Proben umzustellen. Bis 1912 war ihm dies gelungen: Sein verfeinertes Verbrennungssystem und eine außergewöhnlich empfindliche Mikrowaage eigener Konstruktion erlaubten es ihm, die elementare Zusammensetzung organischer Verbindungen unter Verwendung von nur fünf bis dreizehn Milligramm Ausgangsmaterial zu bestimmen, was später weiter auf drei bis fünf Milligramm verfeinert und schließlich auf bloße Zehntelmilligramm getrieben wurde – und das bei gleicher Genauigkeit wie bei den alten Makromethoden. Er veröffentlichte die Ergebnisse 1917 als Handbuch unter dem Titel Die quantitative Mikroanalyse und verwandelte damit eine private technische Leistung in eine Disziplin, die andere Labore direkt übernehmen konnten.

Ein von Grund auf neu gebautes Werkzeugset

Die Verkleinerung des Maßstabs war nur ein Teil der Innovation. Pregl musste auch die praktische Mechanik lösen, die das Arbeiten mit Milligramm-Mengen mit sich brachte: eine Waage, die empfindlich genug war, um eine Probe zu wiegen, die zu klein war, um sie mit bloßem Auge deutlich zu erkennen; Glaswaren und Verbrennungstechniken, die präzise genug waren, um eine Probe dieser Größe weder zu verlieren noch zu verunreinigen; und Mikromethoden zur Identifizierung der funktionellen Gruppen in einer organischen Verbindung unter Verwendung ähnlich winziger Mengen. Darüber hinaus entwickelte er ein mikroanalytisches Verfahren zur Untersuchung der Nierenfunktion. Nichts davon entsprang einer einzelnen, dramatischen Erkenntnis; jede war ein durch geduldige, wiederholte Verfeinerung gelöstes Ingenieurproblem – jene Art von Laborhandwerkskunst, die sich in einem Lehrbuch nicht gut fotografieren lässt, auf die andere Chemiker jedoch, sobald sie deren Demonstration sahen, nicht mehr verzichten konnten.

Anerkennung und der Nobelpreis

Pregls Innovationen wurden in Österreich anerkannt, bevor sie Stockholm erreichten: 1914 erhielt er den Lieben-Preis, eine der bedeutendsten chemischen Auszeichnungen des Landes. Später war er in der Universitätsverwaltung in Graz tätig, von 1916 bis 1917 als Dekan der Medizinischen Fakultät und von 1920 bis 1921 als Vizekanzler der Universität. 1923 verlieh ihm die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften den Nobelpreis für Chemie „für seine Erfindung der Methode der Mikroanalyse organischer Substanzen“ – eine Anerkennung für eine Technik statt für eine einzelne Entdeckung, eine ungewöhnliche Grundlage für den Preis, die widerspiegelt, wie gründlich Pregls Methoden von Chemikern anderswo bereits übernommen worden waren, als die Auszeichnung eintraf. Seine Nobelvorlesung hielt er am 11. Dezember 1923 in Stockholm. Er starb am 13. Dezember 1930 im Alter von einundsechzig Jahren in Graz.

Warum Fritz ein Genie genannt wird

Die verfügbaren Quellen beschreiben Pregl nicht als konzeptionellen Visionär, der die Art und Weise, wie Chemiker über Materie dachten, umgestaltet hat; sein Genie, soweit es die Akten belegen, war von einer engeren und anspruchsvolleren Art – ein außergewöhnliches Talent für Präzisionstechnik unter Zwang. Konfrontiert mit einer harten physikalischen Grenze, zu wenig Material für eine Analyse mit den gängigen Methoden, suchte er nicht so sehr nach einem Behelf, als dass er die Instrumente und die Technik von Grund auf neu aufbaute: einen neuen Verbrennungsapparat, eine neue Waage, die auf Bruchteile eines Milligramms reagierte, neue Verfahren zum Umgang mit Proben, die für das bloße Auge unsichtbar waren. Das ist eher eine handwerkliche Leistung als ein intellektueller Sprung im Sinne von Einstein oder Rutherford, näher an dem, was ein Instrumentenbaumeister oder ein Chirurg von außergewöhnlicher manueller Präzision tut, als an abstrakter Theoriebildung. Es ist dennoch eine seltene und folgenreiche Art von Genie: Seine mikroanalytischen Methoden lösten nicht nur sein eigenes Gallensäureproblem, sondern wurden zum Standardarbeitsverfahren für die organische Chemie weltweit und vervielfachten das, was jeder nachfolgende Chemiker, der mit knappen oder teuren Verbindungen arbeitete, leisten konnte. Die ehrliche Einschränkung in den Aufzeichnungen besteht darin, dass die verfügbaren biografischen Quellen vergleichsweise spärlich über Pregls Innenleben, seine Persönlichkeit oder darüber sind, wie Zeitgenossen ihn im Augenblick beschrieben haben – das Argument, ihn ein Genie zu nennen, stützt sich fast vollständig auf den Umfang und die Dauerhaftigkeit der technischen Leistung selbst und nicht auf Zeugnisse über den Geist, der dahintersteckt.

Vermächtnis

Pregls Methoden bleiben der direkte Vorfahre der modernen elementaren Mikroanalyse, die noch heute in analytisch-chemischen Labors gelehrt und praktiziert wird. Graz benannte sein Institut für Medizinische Chemie nach ihm, Straßen in mehreren österreichischen Städten und ein Platz in Ljubljana tragen seinen Namen, und die Österreichische Akademie der Wissenschaften verleiht seit 1931 jedes Jahr einen Fritz-Pregl-Preis an österreichische Mikrochemiker – eine ununterbrochene, fast ein Jahrhundert währende Ehrung für einen Chemiker, der das Kleinstmögliche messbar machte.