William Crookes
Crookes ‚Leben war eines von ungebrochenen wissenschaftlichen Aktivitäten, die sich über siebenundsechzig Jahre erstreckten. Er galt als bemerkenswert für seinen Fleiß und seine intellektuellen Qualitäten. Seine Experimente in Chemie und Physik waren für die Originalität ihres Designs bekannt und er gilt als „hervorragender Experimentator“. Seine Interessen, die über reine und angewandte Wissenschaft, wirtschaftliche und praktische Probleme und psychische Forschung hinausgingen, machten ihn zu einer bekannten Persönlichkeit und brachten ihm ein beträchtliches Einkommen ein. Er erhielt zahlreiche öffentliche und akademische Auszeichnungen.
Frühe JahreBearbeiten
William Crookes wurde 1832 in London als ältestes von acht überlebenden Kindern (acht weitere starben jung) von Joseph Crookes (1792-1889), einem wohlhabenden Schneider und Immobilieninvestor nordamerikanischer Herkunft, und seiner zweiten Frau Mary (née Scott; 1806-1884) geboren. Joseph Crookes ‚Vater William (1734-1814) war ebenfalls Schneider, und sein Großvater John Crookes (* 1660) war dreimal Bürgermeister von Hartlepool, County Durham.
Joseph Crookes hatte fünf Kinder mit seiner ersten Frau; zwei Söhne aus dieser Ehe, Joseph und Alfred, übernahmen das Schneidergeschäft und ließen William frei, seinen eigenen Weg zu wählen. 1848, im Alter von 16 Jahren, trat Crookes in das Royal College of Chemistry ein, um organische Chemie zu studieren. Crookes lebte mit seinen Eltern etwa drei Meilen vom College entfernt in der Oxford Street. Der Laden seines Vaters war etwa eine halbe Meile entfernt. Crookes zahlte £ 25 für sein erstes Studienjahr und musste seinen eigenen Apparat und einige der teureren Chemikalien zur Verfügung stellen. Am Ende seines ersten Jahres gewann Crookes das Ashburton-Stipendium, das sein zweites Studienjahr abdeckte. Am Ende seines zweiten Jahres wurde Crookes Juniorassistent von August Wilhelm von Hofmann, der Laborvorführungen durchführte und bei der Forschung und kommerziellen Analyse half. Im Oktober 1851 wurde Crookes zum Senior Assistant befördert, eine Position, die er bis 1854 innehatte.:8-10
Obwohl Crookes Hofmann verehrte, teilte er sein primäres Interesse an organischer Chemie nicht. Einer von Crookes ‚Schülern war der Reverend John Barlow, Sekretär der Royal Institution, der sich für einen Kurs in analytischer Chemie entschied. Durch Barlow traf Crookes Wissenschaftler wie George Gabriel Stokes und Michael Faraday.: 11solche Freunde verstärkten Crookes ‚Interesse an optischer Physik:13 was von Hofmann respektiert wurde.: 12–13 1851 veranlasste Crookes ‚Interesse an Fotografie und Optik seinen Vater, ihm zu Hause im Garten ein Labor für seine Forschungen zu bauen.:8
Als Crookes mit der ursprünglichen Arbeit begann, war es nicht in der organischen Chemie, sondern in neuen Verbindungen von Selen. Dies war das Thema seiner ersten veröffentlichten Arbeiten im Jahr 1851. Er arbeitete 1854 mit Manuel Johnson am Radcliffe Observatory in Oxford zusammen, wo er die jüngste Innovation der Wachspapierfotografie an Maschinen anpasste, die von Francis Ronalds gebaut wurden, um meteorologische Parameter kontinuierlich aufzuzeichnen. 1855 wurde er Dozent für Chemie am Chester Diocesan Training College.
Im April 1856 heiratete Crookes Ellen, Tochter von William Humphrey von Darlington. Da die Mitarbeiter in Chester Junggesellen sein mussten, Er musste seine Position niederlegen. Williams Vater Joseph Crookes schenkte dem Paar ein Haus in der Stanley Street 15 in Brompton. Ellens Mutter, Mrs. Humphrey, lebte fast vierzig Jahre bei ihnen. Ein hingebungsvolles Paar, William und Ellen Crookes hatten sechs Söhne und drei Töchter. Ihr erstes Kind, Alice Mary (geboren 1857, später Mrs. Cowland), blieb vierzig Jahre lang unverheiratet, lebte bei ihren Eltern und arbeitete als Assistentin ihres Vaters. Zwei von Crookes ‚Söhnen wurden Ingenieure und zwei Anwälte.
Verheiratet und in London lebend, suchte Crookes seine neue Familie durch selbständige Arbeit als Photochemiker zu unterstützen. 1859 gründete er die Chemical News, ein Wissenschaftsmagazin, das er viele Jahre lang herausgab und auf viel weniger formalen Linien führte, als es für die Zeitschriften wissenschaftlicher Gesellschaften üblich war. Zwischen 1864 und 1869 war er auch an der vierteljährlich erscheinenden Zeitschrift Journal of Science beteiligt. Zu verschiedenen Zeiten gab er das Journal of the Photographic Society und die Photographic News heraus.
Mittlere JahreBearbeiten
Crookes war beim Experimentieren effektiv. Die von Bunsen und Kirchhoff eingeführte Methode der Spektralanalyse wurde von Crookes mit großer Begeisterung und großer Wirkung aufgenommen.
Seine erste wichtige Entdeckung war das Element Thallium, das mit Hilfe der Flammenspektroskopie hergestellt wurde. Crookes entdeckte ein bisher unbekanntes Element mit einer hellgrünen Emissionslinie in seinem Spektrum. Er nannte das Element Thallium, aus dem Griechischen θαλλός, thallós, was „ein grüner Trieb oder Zweig“ bedeutet. Crookes’Ergebnisse wurden am 30.März 1861 veröffentlicht.
Thallium wurde auch unabhängig vom Franzosen Claude Auguste Lamy entdeckt, der über seinen Schwager Charles Frédéric Kuhlmann Zugang zu großen Materialmengen hatte. Sowohl Crookes als auch Lamy isolierten das Element 1862.
Crookes wurde 1863 zum Fellow der Royal Society gewählt. Crookes schrieb 1871 eine Standard-Abhandlung über ausgewählte Methoden in der chemischen Analyse.
1866 identifizierte Adolf Erik Nordenskiöld ein seltenes Mineral aus Skrikerum als Selenid aus Kupfer, Silber und Thallium und nannte das Mineral Crookesit zu Ehren von Sir William Crookes.
Crookes entwickelte die Crookes-Röhren und untersuchte Kathodenstrahlen. Er veröffentlichte zahlreiche Arbeiten zur Spektroskopie und forschte zu einer Vielzahl von Nebenthemen. Bei seinen Untersuchungen der Leitung von Elektrizität in Niederdruckgasen entdeckte er, dass die negative Elektrode (Kathode) mit abnehmendem Druck Strahlen zu emittieren schien (die sogenannten „Kathodenstrahlen“, die heute als Strom freier Elektronen bekannt sind und in Kathodenstrahl-Anzeigegeräten verwendet werden). Wie diese Beispiele zeigen, war er ein Pionier in der Konstruktion und Verwendung von Vakuumröhren zur Untersuchung physikalischer Phänomene. In der Folge war er einer der ersten Wissenschaftler, der das sogenannte Plasma untersuchte und es 1879 als vierten Materiezustand identifizierte. Er entwickelte auch eines der ersten Instrumente zur Untersuchung der nuklearen Radioaktivität, das Spinthariskop.
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Porträt von William Crookes, Alter 18
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Porträt von William Crookes, Alter 24
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Porträt von William Crookes, Alter 57
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Porträt von Sir William Crookes, O.M., alter 79
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Sir William Crookes von Leslie Ward, 1902
Crookes untersuchte die Eigenschaften von Kathodenstrahlen und zeigte, dass sie sich in geraden Linien bewegen, Fluoreszenz verursachen, wenn sie auf einige Substanzen fallen, und dass ihr Aufprall große Wärme erzeugen kann. Er glaubte, einen vierten Zustand der Materie entdeckt zu haben, den er „strahlende Materie“ nannte, aber seine theoretischen Ansichten über die Natur der „strahlenden Materie“ sollten ersetzt werden. Er glaubte, dass die Strahlen aus Strömen von Teilchen gewöhnlicher molekularer Größe bestehen. Es blieb Sir J. J. Thomson überlassen, die subatomare Natur der Kathodenstrahlen (bestehend aus Strömen negativer Elektronen) zu erläutern. Dennoch war Crookes ‚experimentelle Arbeit auf diesem Gebiet die Grundlage für Entdeckungen, die schließlich die gesamte Chemie und Physik veränderten.
Crookes‘ Aufmerksamkeit war im Zuge seiner Thalliumforschung auf das Vakuumgleichgewicht gelenkt worden. Er entdeckte bald das Phänomen, das die Bewegung in einem Crookes-Radiometer antreibt, in dem sich eine Reihe von Flügeln, die jeweils auf der einen Seite geschwärzt und auf der anderen poliert sind, drehen, wenn sie Strahlungsenergie ausgesetzt werden. Crookes lieferte jedoch nicht die wahre Erklärung für diese scheinbare „Anziehung und Abstoßung durch Strahlung“.
Nach 1880 lebte Crookes in 7 Kensington Park Gardens im angesagten Viertel Notting Hill. Zu seinem Haushalt gehörten eine große Familie mit mehreren Generationen und eine Reihe von Bediensteten. Dort wurden alle seine späteren Arbeiten in dem damals „besten privaten Labor in Großbritannien“ durchgeführt. Es umfasste eine ganze Etage des Hauses und umfasste drei miteinander verbundene Laborräume für Chemie, Physik und Maschinenbau sowie eine Bibliothek. Crookes konnte das Haus kaufen und das Labor aufgrund seiner Einnahmen aus der National Guano Company und aus verschiedenen Patenten bauen.:35
Bis 1880 beschäftigte Crookes einen bezahlten wissenschaftlichen Vollzeitassistenten (zuerst Charles Gimingham und nach 1883 James Gardiner). Er wurde auch von seiner Tochter Alice unterstützt, die „geschickt darin war, Seltenerdelemente zu fraktionieren“ und „keine gemeine Interpretation von Spektren“.
Sein Tagesablauf bestand darin, morgens seine kaufmännischen Angelegenheiten zu erledigen, nachmittags weitere Geschäfte zu tätigen oder zu wissenschaftlichen Treffen zu gehen, um 7 Uhr zu Abend zu essen, von 8 bis 9 Uhr in seiner Bibliothek und dann bis nach Mitternacht im Labor zu arbeiten. Von seinem Haus aus konnte Crookes leicht die Chemical News Offices, die Royal Society, die Chemica Society und den Athenaeum Club erreichen.
Am 16.Januar 1884 starb Crookes‘ Vater. Crookes ‚Tochter Florence starb in derselben Woche an Scharlach. Joseph Crookes ‚Nachlass wurde treuhänderisch zwischen seinen drei überlebenden Söhnen Alfred, William und Frank aufgeteilt. In Kombination mit seinem früheren Einkommen sorgte dies dafür, dass es Crookes sehr gut ging.
Spätere JahreBearbeiten
Am 13.August 1894 gaben John William Strutt, 3. Baron Rayleigh und William Ramsay die Entdeckung eines neuen Gases in der Atmosphäre bekannt. Am 31.Januar 1895 gaben sie der Royal Society einen vollständigen Bericht über das neue Gas Argon. Darüber hinaus berichtete William Crookes, der gebeten worden war, eine Probe zu untersuchen, die auf den Argonspektren präsentiert wurde, dass Argon zwei verschiedene Spektren zeigte. Auf diese Weise identifizierte Crookes die erste bekannte Probe von terrestrischem Helium und stellte ihre Entsprechung zu Beobachtungen von Sonnenhelium her. Die Entdeckung von Argon und Helium führte zur Identifizierung der Edelgase und zur Reorganisation des Periodensystems. Crookes selbst schlug 1898 einen Entwurf für ein Periodensystem im Stil eines Space Lemniscate vor.Crookes wurde 1897 zum Ritter geschlagen.
Crookes wurde 1898 zum Präsidenten der British Association for the Advancement of Science ernannt. In seiner Antrittsrede skizzierte er ausführlich eine kommende Katastrophe: Den weizenfressenden Völkern der Welt würde in den 1930er Jahren die Nahrung ausgehen. Der Grund sei ein Mangel an Stickstoffdünger aus natürlichen Quellen. Crookes forderte die Chemiker auf, neue Wege zu entwickeln, um aus dem enormen Stickstoffvorrat in der Atmosphäre (der zu etwa 80 Prozent aus Stickstoff besteht) Dünger herzustellen. Seine Bemerkungen über die kommende Hungersnot fanden breite Verbreitung in der Presse und wurden zu einem beliebten Buch. Zu den Wissenschaftlern, die sich in den ersten Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts mit dem Problem befassten, gehörten Kristian Birkeland, dessen Technologie zur Gründung von Norsk Hydro beitrug, und Fritz Haber und Carl Bosch, deren Haber-Bosch-Verfahren die Grundlage der heutigen Stickstoffdüngerindustrie bildet.
1903 wandte Crookes seine Aufmerksamkeit dem neu entdeckten Phänomen der Radioaktivität zu und erreichte die Trennung seines aktiven Transformationsprodukts Uran-X (später als Protactinium etabliert) vom Uran. Crookes beobachtete den allmählichen Zerfall des abgetrennten Transformationsprodukts, und die gleichzeitige Reproduktion eines frischen Vorrats im ursprünglichen Uran. Etwa zur gleichen Zeit wie diese wichtige Entdeckung beobachtete er, dass beim Auftreffen von „p-Partikeln“, die aus radioaktiven Substanzen ausgestoßen werden, auf Zinksulfid jeder Aufprall von einer winzigen Szintillation begleitet wird, eine Beobachtung, die die Grundlage einer der nützlichsten Methoden in der Technik der Radioaktivität bildet.
1913 schuf Crookes eine 100% ultraviolette und 90% infrarote Sperrlinse aus cerhaltigem Glas, die jedoch nur leicht getönt war. Sie waren ein unbeabsichtigtes Nebenprodukt von Crookes Forschung, um eine Linsenglasformulierung zu finden, die Glasarbeiter vor Katarakten schützen würde. Crookes testete mehr als 300 Formulierungen, die jeweils nummeriert und gekennzeichnet waren. Crookes Glass 246 war die für Glasarbeiter empfohlene Tönung. Die bekanntesten Crookes-Farbtöne sind A (aufgrund seines Urans zurückgezogen), A1, B und B2, die alles Ultraviolette unter 350 nm absorbieren und gleichzeitig das visuelle Licht verdunkeln. Crookes ‚Proben wurden von Whitefriars, London, Glasmalereien und Chance Brothers, Birmingham, hergestellt.