Infrarot-Spektroskopie

1938 entwickelten die BASF-Chemiker Erwin Lehrer und Karl Friedrich Luft ein Gerät, das die Industrie revolutionieren sollte.

Vor über 200 Jahren, im Jahr 1800, führte der Astronom William Herschel ein Experiment durch, mit dem er die Temperatur der verschiedenen Farben des Sonnenlichts bestimmen wollte. Dabei entdeckte er einen bis dato völlig unbekannten Strahlungsbereich. Nur das Thermometer lieferte den Hinweis auf die zunächst als Ultrarot, später als Infrarot bezeichnete Strahlung, da sie sich außerhalb des für den Menschen sichtbaren Bereichs befindet. Kurzum: Infrarotstrahlung können wir nicht sehen, wohl aber als Wärme spüren.

Lange Zeit konzentrierten sich Physiker auf die Frage, wie man das breite Spektrum der elektromagnetischen Infrarotstrahlen möglichst genau erfassen kann. Dabei galt es mehrere Hürden zu nehmen. Da die Umweltbedingungen während den Messungen konstant gehalten werden mussten, entstanden die Messungen meist über viele Stunden in abgedunkelten, stark geheizten Kellerräumen.

Die auf Papier aufgezeichneten Spektren mussten händisch ausgewertet werden.

Erst als es gelang, den Messprozess stark zu vereinfachen, widmete man sich auch dem „praktischen“ Nutzen der neu entdeckten Strahlung. Wie sich herausstellte, barg sie ein beachtliches Potenzial. Wird ein chemischer Stoff mit Infrarotlicht durchstrahlt, nimmt ein Teil der in ihm befindlichen Moleküle diese Strahlung auf und wird in Schwingung versetzt. Da jeder Stoff unterschiedlich viel Wärmestrahlung absorbiert, kann dieses Spektrum als „Fingerabdruck“ dienen und Stoffe charakterisieren.

Die Produktbroschüre bewarb den „vielseitig verwendbaren“ URAS.

1938 entwickelten die BASF-Chemiker Erwin Lehrer und Karl Friedrich Luft ein Gerät, das die Industrie revolutionieren sollte. Voll automatisch konnte der Ultra-Rot-Absorptions-Schreiber, kurz URAS, die Konzentration von über 100 Gasen schnell und zuverlässig bestimmen. Die BASF pries ihn zurecht als „vielseitig verwendbar“ an, denn er sollte nicht nur in der chemischen Industrie, sondern auch im Bergbau, in Verkehrstunneln und medizinischen Einrichtungen für reibungslose Produktionsabläufe und mehr Arbeitssicherheit sorgen.

Gerade in der chemischen Industrie stellte der URAS einen enormen Fortschritt dar. Zuvor mussten Proben umständlich entnommen und im nächstgelegenen Labor untersucht werden. Wurde eine Verunreinigung festgestellt, war meist schon eine beträchtliche Menge des Gases weiterverarbreitet worden.

Noch heute hängt ein URAS als Erinnerungsstück im BASF Werk in Ludwigshafen.

Der URAS vereinfachte vor allem auch das für BASF so wichtige Verfahren der Ammoniaksynthese, bei der Kohlenmonoxidverunreinigungen zuvor immer wieder zu Produktionsstörungen geführt hatten. Knapp 30 Jahre, nachdem BASF-Chemiker mit dem Haber-Bosch-Verfahren eine große Pionierarbeit geleistet hatten, trug die BASF mit dem URAS weltweit zu einer effizienteren und sichereren Produktion bei. Lange Zeit war der URAS das am meisten eingesetzte Analysegerät, bis 1986 wurden insgesamt 1122 Geräte hergestellt.

In den vergangenen Jahrzehnten hat sich die Infrarotspektroskopie schrittweise weiterentwickelt. Messgeräte wurden kleiner, die Dauer des Verfahrens verkürzte sich. Heute, 80 Jahre nach der Erfindung des URAS, schreibt BASF mit Hertzstück™ ein weiteres Mal Spektroskopie-Geschichte.