mini|Robert Boyle, porträtiert von Johann Kerseboom im Jahr 1689 mini|Gedenktafel am Lismore Castle Robert Boyle (* in Lismore, Königreich Irland; † in London) war ein irischer Naturforscher, der in England wirkte. Anfänglich noch Anhänger der Alchemie, wurde er zum Mitbegründer der auf detaillierten und detailliert veröffentlichten Experimenten beruhenden modernen Naturwissenschaften, insbesondere der Physik und Chemie. Er bereitete den modernen chemischen Elementbegriff vor und entdeckte das nach ihm benannte Gesetz zum Zusammenhang zwischen Druck und Volumen eines Gases.
Leben Robert Boyle wurde als 14. Kind des Richard Boyle, 1. Earl of Cork (Great Earl of Cork) (1566–1643) auf Schloss Lismore im County Waterford im Süden Irlands geboren. Seine Mutter Catherine, die zweite Frau von Richard Boyle, war die Tochter des Staatssekretärs für Irland Geoffrey Fenton und seine Familie zählte zu den reichsten in England. Robert Boyle war ein Bruder des irischen Staatsmannes Roger Boyle (1621–1679).
Mit acht Jahren wurde er in das Eton College geschickt. Als Zwölfjähriger ging er nach Genf, später nach Florenz. Zunächst lernte er Recht, Philosophie, Mathematik, alte Sprachen, Medizin und Theologie. Sein Interesse galt den Naturwissenschaften. Während der Revolution in England verlor er kurzzeitig alle Geldmittel. In Italien studierte er Werke Galileo Galileis, der 1642 bei Florenz gestorben war. Nach dem Tod seines Vaters lebte er nach 1644 in seinem Landsitz in Stalbridge. Dort schrieb er sein Buch Ethik. Bereits 1648 muss Boyle auch auf chemischen Gebieten geforscht haben. Hierfür trat er in Kontakt mit Samuel Hartlib, Frederick Clod (* 1625; † nach 1661), George Starkey und Kenelm Digby. Er studierte Johan Baptista van Helmont, Francis Bacon und René Descartes. 1655 ließ er sich in Oxford nieder, 1668 in London. Da Boyle vermögend war, musste er keinem Broterwerb nachgehen, sondern konnte sich ganz den naturwissenschaftlichen Studien widmen. Er war unverheiratet und lebte im Haus seiner Schwester Katherine Jones, Viscountess Ranelagh, in London, wo er ein chemisches Labor hatte und viele Wissenschaftler empfing.
Boyle war 1660 Gründungsmitglied („Founder Fellow“) der Royal Society. Am 30. November 1680 wurde er zum Präsidenten der Gesellschaft gewählt, lehnte aber kurz darauf die Wahl ab.Thomas Birch: The history of the Royal society of London for improving of natural knowledge, from its first rise. In which the most considerable of those papers communicated to the society, which have hitherto not been published, are inserted in their proper order, as a supplement to the Philosophical transactions. Band 4, London 1757, S. 58 (online).
Boyle starb in der Nacht zum 31. Dezember 1691 in London, eine Woche nach dem Tod seiner Schwester. Auf seinem Grabstein soll er als „Vater der Chemie und Onkel des Earl of Cork“ bezeichnet worden sein. Begraben wurde er auf dem Gelände der Kirche St Martin-in-the-Fields, die später zugunsten eines Neubaus abgetragen wurde, sodass heute keine Spur mehr von seiner Grabstätte existiert. Bei der Bestattung im Januar 1692 war Isaac Newton anwesend.
Glaube Boyle war ein tief religiöser Anglikaner; er vertrat die Auffassung, dass Wissenschaft und Glaube sich nicht gegenseitig ausschließen. Er unterstützte protestantische Missionsgesellschaften und finanzierte die Übersetzung und den Druck von Bibeln in die Sprachen indigener Völker in Asien und Afrika. Boyle stiftete die Boyle Lectures, die die Vereinbarkeit von Glauben und Naturwissenschaften zeigen sollten. Die erste Boyle Lecture hielt 1692 Richard Bentley (A confutation of atheism). Anfangs waren sie in St. Paul in London, später in St Mary-le-Bow. Sie fanden mehr oder weniger regelmäßig jährlich bis Anfang des 20. Jahrhunderts statt und wurden 2004 von der anglikanischen Kirche neu belebt.
Friedrich Gottlieb Klopstock lobt in seiner Schrift "Von der besten Art über Gott zu denken" (1758) die besondere Frömmigkeit Boyles.Friedrich Gottlieb Klopstock: Von der besten Art über Gott zu denken, Klopstocks sämmtliche Werke, Eilfter Band, Leipzig 1823, S. 212 f. (online)
Leistungen mini|Boyles „Pneumatic engine“ Gesetz von Boyle und Mariotte und andere Gaseigenschaften Vorläufer Galileo Galilei hatte bereits versucht, das Gewicht der Luft zu messen. Otto von Guericke hatte bereits Luft aus geschlossenen Räumen herausgepumpt. Giovanni Riccioli vermutete, dass die Luftsäule über der Erde etwa 75 km in die Höhe reicht, und Blaise Pascal vermutete, dass der Luftdruck auf hohen Türmen und Bergen geringer als auf der Erde sein müsste.
Experiment Robert Boyle verbesserte zusammen mit Robert Hooke die Luftpumpe, und nach ihrer Vollendung 1659 begann er eine Reihe von Experimenten über die Eigenschaften der Luft. Im Jahr 1660 machte Boyle seine wichtigen Versuche zur Bestimmung des Luftdruckes, die er in New Experiments, Physico-Mechanical, touching the Spring of the Air publizierte. Boyle füllte ein einseitig verschlossenes Rohr mit Wasser und stellte das Rohr mit der Öffnung nach unten in eine Sperrflüssigkeit (Wasser, Quecksilber). Einige wenige Luftblasen waren im Rohr vorhanden. Nun brachte er die Anordnung unter eine Glasglocke und saugte mit einer Luftpumpe die Luft heraus. Dabei sank die Füllhöhe der Sperrflüssigkeit im Rohr, weil sich die eingeschlossenen Luftblasen im Rohr ausdehnten. Boyle wandelte die Versuchsanordnung ab, indem er ein U-förmig gebogenes Glasrohr mit ungleich langen Schenkeln benutzte. Er füllte zunächst Quecksilber in das Rohr, dann Wasser. Aufgrund des höheren spezifischen Gewichtes von Quecksilber wurde die Wassersäule heruntergedrückt. Mit dieser Anordnung konnte er das spezifische Gewicht von Quecksilber in Relation zum Wasser bestimmen, der Faktor betrug 13,54.
Boyle nutzte dann das U-förmige Rohr zur Luftdruckmessung, indem er den kurzen Schenkel mit Wachs verschloss und Quecksilber in das Rohr einfüllte. Mit einem aufgeklebten kalibrierten Papierstreifen konnte er so den Luftdruck bestimmen. Mit der Luftpumpe verminderte er nun den Luftdruck und konnte zeigen, dass Luftdruck und Volumen immer umgekehrt proportional sind. Dieses Ergebnis veröffentlichte Boyle 1662. 1676 entdeckte Edme Mariotte unabhängig von Boyle den Zusammenhang noch einmal. Der nach beiden als Gesetz von Boyle-Mariotte benannte Zusammenhang für ideale Gase lautet:
oder
Es ist ein Spezialfall des allgemeinen Gasgesetzes. Bei seinen Versuchen zeigte Boyle auch, dass Schall sich im Vakuum nicht ausbreiten kann.
Kontroverse mit Hobbes Boyles Experimente mit der Luftpumpe führten zu einer Kontroverse mit Thomas Hobbes, die möglicherweise religiös-politisch untermauert war. Boyle war an der Beschreibung der Wirkungen interessiert, nicht an den den Fakten zugrundeliegenden Ursachen. Hobbes forderte, dass das neue Wissen kausal und notwendig hergeleitet sein müsse. Die bloß experimentelle Herbeiführung künstlicher Effekte führe – so Hobbes – nicht zu wahrem Wissen, da induktive Schlüsse von der Wirkung auf die Ursachen stets hypothetisch blieben. Auch das Argument Boyles, dass seine Experimente jederzeit wiederholbar seien, konnte Hobbes Skeptizismus gegenüber wissenschaftlichen Instrumenten und der durch sie bedingten Verfälschung der Natur nicht beseitigen.The Boyle–Hobbes Dispute
Elementbegriff und Analytische Chemie, Naturphilosophie mini|Titelseite The Sceptical Chymist (1661) Im Jahr 1661 veröffentlichte Boyle The Sceptical Chymist (englisch für „Der skeptische Chemiker“). Boyle erwähnt darin, dass er der deutschen Sprache nicht mächtig sei, so dass in seinem Werk keine deutschen Literaturstellen zur Theorie von Elementen (z. B. von Joachim Jungius) angegeben wurden. In The Sceptical Chymist unterstrich Boyle die Forderung von Francis Bacon, in naturwissenschaftlichen Bereichen gründliche experimentelle Methoden anzuwenden (Empirie). Die Beobachtungen müssten geprüft und erst dann dürften Theorien gemacht werden.
Boyle gilt als Begründer der analytischen Chemie, das Wort Analyse (Auflösung) wurde von ihm geprägt. Er verwendete Indikatoren (Lackmus, Veilchen) zum Nachweis von Säuren und Basen in Salzen und gab diese Reaktionsprüfung 1662Paul Diepgen, Heinz Goerke: Aschoff: Kurze Übersichtstabelle zur Geschichte der Medizin. 7., neubearbeitete Auflage. Springer, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1960, S. 24. bekannt. Vermutlich entdeckte er bei seinen Destillationen Aceton (durch Erhitzen von Bleiessig) und Methanol (durch Erhitzen von Holz), da noch keine Elementaranalyse entwickelt worden war, gelten spätere Forscher als deren Entdecker. Boyle nutzte auch erstmals eine Vakuumdestillation. Boyle glaubte, Regenwasser durch wiederholte Destillation in weiße Erde umgewandelt zu haben, und sah einen Zusammenhang mit der grundsätzlichen Möglichkeit der von Alchemisten versuchten Transmutationen von unedlen Metallen in Gold.Allison Coudert: Der Stein der Weisen. Die geheime Kunst der Alchemisten. (Originalausgabe: Alchemy: the Philosopher’s Stone. 1980) Lizenzausgabe. Pawlak, Herrsching 1992, ISBN 3-88199-911-6, S. 235–237.
Boyle erkannte durch Wägung, dass bei der Metallverkalkung (starke Erhitzung eines Metalls mit Feuer und Luft, dabei entstehen Metalloxide) das Gewicht des salzartigen Stoffes gegenüber dem reinen Metall zunahm.
Für Boyle war Chemie die Wissenschaft der Zusammensetzung der Substanzen, und er trug zum heutigen Verständnis der chemischen Elemente als die (chemisch) unzerlegbaren Bausteine der Materie bei. Mit seiner Definition des Begriffs Element wollte er die vier Elemente Erde, Luft, Feuer und Wasser der Aristoteliker und die Elemente Schwefel, Quecksilber und Salz der Paracelsus-Anhänger ersetzen.Allison Coudert: Der Stein der Weisen. Die geheime Kunst der Alchemisten. (Originalausgabe: Alchemy: the Philosopher’s Stone. 1980) Lizenzausgabe. Pawlak, Herrsching 1992, ISBN 3-88199-911-6, S. 234–237 und 245–246. Sein Elementbegriff wirkt zwar modern, dahinter stehen aber noch alchemistische Vorstellungen (zum Beispiel glaubte er an eine Materia Prima), und seine Vereinnahmung für moderne Vorstellungen des Aufbaus der Materie ist mit Vorsicht zu betrachten.Claus Priesner: Geschichte der Alchemie. Beck, München 2011, S. 90.- Da er den Unterschied zwischen Gemisch und Verbindung erkannte, konnte er beträchtliche Fortschritte in der Bestimmung der Bestandteile machen, ein Prozess, den er Analyse nannte (zum heutigen Begriff vgl. unter Kationentrennungsgang, Nachweisreaktion). Er kann daher als Mitbegründer der Analytischen Chemie gelten. Diese nasschemische Analysentechnik wendete er auch auf Erzproben an.
Er versuchte den Verbrennungsvorgang zu erklären, wozu er in einem verschlossenen Gefäß Zinn kalzinierte. Dabei stellte er eine Gewichtszunahme des Zinns bei gleichbleibendem Gewicht des Gefäßes fest sowie ein Einströmen von Außenluft nach Öffnung des versiegelten Gefäßes.Allison Coudert: Der Stein der Weisen. Die geheime Kunst der Alchemisten. (Originalausgabe: Alchemy: the Philosopher’s Stone. 1980) Lizenzausgabe. Pawlak, Herrsching 1992, ISBN 3-88199-911-6, S. 25. Im Jahr 1660 konnte er zeigen, dass eine Maus in einer geschlossenen Kammer, in der eine Kerze brennt, in demselben Augenblick stirbt, wie die Kerze erlischt. Dem Sauerstoff, dessen Absorption im Falles des (oxidierten) Zinns und dessen Mangel bei der erlöschenden Kerze dafür verantwortlich war, kam man erst in den Jahren nach 1770 auf die Spur.
Boyle und die Alchemie