Geschichte.

Die Ägypter prägten in der Antike für das aus Sodaseen gewonnene "Soda" den Begriff "netjerj" ("neter"). Die Griechen übernahmen dieses Wort als griech. νίτρον "nitron", die Römer als "nitrium", die Araber als "natrun". Natriumverbindungen sind im Gegensatz zum elementaren Metall schon sehr lange bekannt und wurden seither aus Meerwasser oder Seen gewonnen, aus Erdlagerstätten abgebaut und gehandelt. Die wichtigste Natriumverbindung Kochsalz ("Natriumchlorid") wurde in Bergwerken oder durch Trocknen von Meerwasser oder salzhaltigem Quellwasser in Salinen gewonnen. Der Handel mit Salz war für viele Städte die Grundlage ihres Reichtums und prägte teils sogar ihren Namen (Salzgitter, Salzburg). Auf den germanischen Namen für Saline (Hall) weisen Ortsnamen wie Hallstatt, Hallein, Halle (Saale), Bad Hall, Bad Reichenhall, Schwäbisch Hall, Schweizerhalle oder Hall in Tirol hin. Auch andere natürlich vorkommende Natriumverbindungen wie Natriumcarbonat ("Soda" oder "Natron") und Natronsalpeter wurden seit der Antike gewonnen und gehandelt.  Die Herstellung von elementarem Natrium gelang erst im Jahre 1807 Humphry Davy durch Elektrolyse von geschmolzenem Natriumhydroxid ("Ätznatron") unter Verwendung von Voltaschen Säulen als Stromquelle. Wie er am 19. November 1807 vor der "Royal Society" in London berichtete, gewann er zwei verschiedene Metalle: Das in Soda enthaltene Natrium nannte er "Sodium", was die noch gebräuchliche Bezeichnung des Metalls im französischen und englischsprachigen Raum ist; das andere Metall nannte er "Potassium" (Kalium). Berzelius schlug 1811 den heutigen Namen "Natrium" vor.

Vorkommen.

Im Universum steht Natrium in der Häufigkeit an 14. Stelle, vergleichbar mit Calcium und Nickel. Im ausgestrahlten Licht vieler Himmelskörper, auch dem der Sonne, kann die gelbe Natrium-D-Linie gut nachgewiesen werden.  Auf der Erde ist Natrium mit einem Anteil an der Erdkruste von 2,36 % das sechsthäufigste Element. Es kommt aufgrund seiner Reaktivität nicht elementar, sondern stets in Verbindungen, den Natrium-Salzen, vor. Ein großer Speicher von Natrium ist das Meerwasser. Ein Liter Meerwasser enthält durchschnittlich 11 Gramm Natriumionen.  Häufige Natriumminerale sind Albit (Natronfeldspat genannt), NaAlSiO und Oligoklas (Na,Ca)Al(Si,Al)O. Neben diesen gesteinsbildenden Mineralen, die zu den Feldspaten zählen, kommt Natrium in großen Salzlagerstätten vor. Es existieren vor allem große Lagerstätten an Halit (Natriumchlorid, umgangssprachlich häufig Steinsalz genannt), die durch das Austrocknen von Meeresteilen entstanden sind. Diese stellen die wichtigste Quelle zur Gewinnung von Natrium und seinen Verbindungen dar. Bekannte deutsche Salzförderstätten sind unter anderem Salzgitter, Bad Reichenhall, Stade und Bad Friedrichshall.  Neben dem häufigen Natriumchlorid kommen in der Natur weitere Verbindungen vor. So ist Natriumnitrat oder Natronsalpeter (auch Chilesalpeter genannt) NaNO eines der wenigen natürlichen Nitratminerale. Es kommt wegen seiner guten Wasserlöslichkeit aber nur in besonders trockenen Gegenden, wie der Atacamawüste in Chile vor. Vor Erfindung des Haber-Bosch-Verfahrens war dies der wichtigste Rohstoff für viele Düngemittel und Sprengstoffe.  Natriumcarbonat NaCO wird ebenfalls natürlich in mehreren Mineralen gefunden. Das bekannteste Mineral ist Soda NaCO · 10 HO. Es wird in großen Mengen abgebaut und vor allem in der Glasherstellung verwendet.  Daneben existieren noch eine Vielzahl weiterer Natriummineralen (siehe auch: ). Ein bekanntes ist der Kryolith ("Eisstein", Na<nowiki>[AlF</nowiki><nowiki>]</nowiki>), der in geschmolzenem Zustand als Lösungsmittel für Aluminiumoxid bei der Aluminiumherstellung dient. Da das einzige bekannte Kryolith-Vorkommen in Grönland abgebaut ist, wird Kryolith künstlich hergestellt.

Gewinnung und Darstellung.

Natrium wird hauptsächlich aus Natriumchlorid gewonnen, welches meist bergmännisch oder durch Austrocknung salzhaltiger Lösungen wie dem Meerwasser erhalten wird. Nur ein kleiner Teil des Natriumchlorids wird zu elementarem Natrium weiterverarbeitet, der größte Teil wird als Speisesalz oder für die Herstellung anderer Natriumverbindungen verwendet.  Die großtechnische Herstellung von Natrium erfolgt durch Schmelzflusselektrolyse von trockenem Natriumchlorid in einer sogenannten Downs-Zelle (1924 patentiert von James C. Downs). Zur Schmelzpunkterniedrigung wird ein eutektisches Salzgemisch aus 60 % Calciumchlorid und 40 % Natriumchlorid eingesetzt, das bei 580 °C schmilzt. Auch Bariumchlorid ist als Zusatz möglich. Es wird eine Spannung von etwa sieben Volt angelegt. Für die Herstellung von einem Kilogramm Natrium werden während der Elektrolyse etwa 10 kWh Strom verbraucht, im gesamten Produktionsprozess etwa 12 kWh.  Die zylindrische Elektrolysezelle besteht aus einer mittigen Graphitanode und einem seitlichen Kathodenring aus Eisen. Oberhalb der Zelle ist eine Glocke, die das entstandene Chlor sammelt und abführt. Das Natrium sammelt sich oberhalb der Kathoden und wird durch ein gekühltes Steigrohr aus der Zelle entfernt. Ebenfalls entstandenes Calcium kristallisiert dort aus und fällt in die Schmelze zurück.  Die Elektrolyse von Natriumchlorid löste das "Castner-Verfahren" ab. Dabei wurde das Natrium durch Schmelzflusselektrolyse von Natriumhydroxid gewonnen. Dieses hatte zwar den Vorteil des geringeren Schmelzpunktes von Natriumhydroxid (318 °C), es wird aber mehr elektrische Energie benötigt. Seit Einführung der Chlor-Alkali-Schmelzflusselektrolyse hat sich der Preis für Natrium drastisch verringert. Damit ist Natrium volumenbezogen das preiswerteste Leichtmetall überhaupt. Der Preis hängt allerdings stark von den Stromkosten und dem Preis für das ebenfalls entstehende Chlor ab.

Eigenschaften.

Physikalische Eigenschaften.

Natrium ist ein silberweißes, weiches Leichtmetall. In vielen Eigenschaften steht es zwischen Lithium und Kalium. So liegt der Schmelzpunkt mit 97,82 °C zwischen dem des Lithiums (180,54 °C) und dem des Kaliums (63,6 °C). Ähnlich ist dies beim Siedepunkt und der spezifischen Wärmekapazität. Mit einer Dichte von 0,968 g · cm ist Natrium eines der spezifisch leichtesten Elemente. Von den bei Raumtemperatur festen Elementen haben nur noch Lithium und Kalium eine geringere Dichte. Mit einer Mohshärte von 0,5 ist Natrium so weich, dass es mit dem Messer zu schneiden ist.  Natrium kristallisiert, wie die anderen Alkalimetalle, im kubischen Kristallsystem in einem raumzentrierten Gitter mit der und zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle. Unterhalb von 51 K geht es in eine hexagonal dichteste Kugelpackung mit den Gitterparametern "a" = 376 pm und "c" = 615 pm über.  Natriumdampf besteht sowohl aus einzelnen Metallatomen, als auch aus Dimeren der Form Na. Am Siedepunkt liegen 16 % der Atome als Dimer vor. Der Dampf ist gelb und erscheint in der Durchsicht purpurfarben.  Mit Kalium werden in einem weiten Konzentrationsbereich bei Raumtemperatur flüssige Gemische gebildet. Das Phasendiagramm zeigt eine bei 7 °C inkongruent schmelzende Verbindung NaK und ein Eutektikum bei −12,6 °C mit einem Kaliumgehalt von 77 % (Massenanteil).

Chemische Eigenschaften.

Wie die anderen Alkalimetalle ist Natrium ein sehr unedles Element (Normalpotential: −2,71 V) und reagiert leicht mit vielen anderen Elementen und zum Teil mit Verbindungen. Die Reaktionen sind vor allem mit Nichtmetallen, wie Chlor oder Schwefel, sehr heftig und laufen unter leuchtend gelber Flammenerscheinung ab.  Der ansonsten reaktive Sauerstoff stellt eine Besonderheit dar. Natrium und Sauerstoff reagieren ohne Anwesenheit von Wasser bei Raumtemperatur oder beim Erwärmen nicht direkt miteinander. Unter einer vollkommen wasserfreien Sauerstoff-Atmosphäre kann Natrium sogar geschmolzen werden, ohne dass es zur Reaktion kommt. Sind dagegen Feuchtigkeitsspuren vorhanden, verbrennt es leicht zu Natriumperoxid.  Mit Wasser reagiert Natrium unter Bildung von Wasserstoff zu Natriumhydroxid. Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der Reaktion von Alkalimetallen mit Wasser legen eine Coulomb-Explosion nahe.  In Alkoholen setzt sich Natrium unter Bildung von Wasserstoff zu Natrium-Alkoholaten um. Durch die hohe Reaktionswärme schmilzt es häufig auf. Bei feiner Verteilung des Natriums und der damit einhergehenden großen Reaktionsoberfläche kann die Reaktion explosiv sein und den Wasserstoff entzünden.  Kommt Natrium mit chlorierten Verbindungen wie Dichlormethan, Chloroform, Tetrachlormethan in Kontakt, kommt es unter Bildung von Natriumchlorid zu einer schnellen und exothermen Reaktion. Natrium löst sich mit blauer Färbung in flüssigem Ammoniak. Die Farbe beruht auf freien Elektronen, die vom Natrium in die Lösung abgegeben werden. So leitet die Lösung auch elektrischen Strom und ist verdünnt paramagnetisch. Auf ähnliche Art und Weise lässt sich auch das Anion des Natriums, das Natrid-Ion, zum Beispiel in der Form des Kalium(2.2.2-Kryptand)natrids (K(C222)Na) darstellen. Es ist ein sehr starkes Reduktionsmittel.

Isotope.

Von Natrium sind insgesamt 19 Isotope und 3 weitere Kernisomere von Na bis Na bekannt. Von diesen kommt nur eines, das Isotop Na natürlich vor. Damit ist Natrium eines von 22 Reinelementen. Die langlebigsten künstlichen Isotope sind Na, das mit einer Halbwertszeit von 2,602 Jahren unter Beta-Plus-Zerfall (β+) in Ne übergeht und Na, das mit einer Halbwertszeit von 14,957 Stunden ebenfalls unter Betazerfall zu Mg zerfällt. Diese werden als Tracer in der Nuklearmedizin verwendet. Na lässt sich durch mehrwöchige Bestrahlung von Magnesium- oder Aluminium-Targets mit Protonen aus einem Zyklotron herstellen.  Alle anderen Isotope und Isomere haben nur kurze Halbwertszeiten von Sekunden oder Millisekunden.

Verwendung.

Es werden große Mengen Natriumchlorid und andere Natriumverbindungen, wie Natriumcarbonat, gefördert. Davon wird aber nur ein sehr kleiner Teil zu Natrium weiterverarbeitet. Der größte Teil wird direkt verwendet oder zu anderen Verbindungen umgesetzt. Über Verwendungsmöglichkeiten von Natriumverbindungen: siehe Abschnitt Verbindungen.  Natrium ist das meistgebrauchte Alkalimetall. Es wird für diverse Zwecke sowohl technisch als auch im Labor eingesetzt. Im Schulunterricht und bei Experimentalvorlesungen kann Natrium mit Hilfe eines Natriumlöffels und Wasser zur Wasserstoffherstellung verwendet werden. Aus einem Teil des Natriums wird eine Anzahl von Natriumverbindungen hergestellt. Dies sind beispielsweise das als Bleichmittel verwendete Natriumperoxid und die starke Base Natriumamid. Diese kommen nicht natürlich vor und können auch nicht direkt aus Natriumchlorid gewonnen werden. Natriumcyanid und Natriumhydrid werden aus Natrium hergestellt. Da Natrium das Erstarrungsgefüge beeinflusst, kann es als Zusatz von Aluminium-Silicium-Legierungen verwendet werden (Veredelungsverfahren nach Aladár Pácz).

Katalysator.

Natrium katalysiert die Polymerisation von 1,3-Butadien und Isopren. Daher wurde es für die Produktion von künstlichen Kautschuk eingesetzt. Mit Natrium als Katalysator gewonnener Kunststoff, der als Buna bezeichnet wurde, war das erste künstliche Gummi der Welt. Ab 1937 wurde er in den Buna-Werken (benannt nach Butadien und Natrium) in Schkopau produziert.

Kühlmittel.

Da Natrium mit einer Wärmeleitfähigkeit von 140 W/(m·K), die weit über der von Stahl (15 bis 58 W/(m·K)) liegt, gute Wärmeübertragungseigenschaften und ebenso einen niedrigen Schmelzpunkt mit gleichzeitig großem flüssigen Bereich besitzt, wird es als Kühlmittel zur Kühlung der thermisch hoch beanspruchten Auslassventile in Verbrennungsmotoren verwendet. Hierzu werden die Ventilschäfte hohl ausgeführt und zum Teil mit Natrium gefüllt. Im Betrieb schmilzt das Natrium und schwappt zwischen der heißen und kalten Seite hin und her. Die Wärme wird dadurch vom rotglühend heißen Ventilteller abtransportiert.  Schnelle Brüter werden mit geschmolzenem Natrium gekühlt. In solchen Brutreaktoren dürfen die bei der Kernspaltung entstehenden schnellen Neutronen nicht wie in anderen Reaktortypen zwischen den Brennstäben abgebremst werden. Es darf daher zur Kühlung kein Wasser, das als Bremsmittel (Moderator) wirkt, eingesetzt werden. Die Wärme wird dann über einen Sekundärnatriumkreislauf an den Dampferzeuger für den Turbinenbetrieb weitergegeben.

Lichterzeugung.

Natriumdampflampen nutzen das charakteristische gelbe Licht aus, das Natriumdampf bei einer elektrischen Entladung aussendet. Sie werden aufgrund ihrer hohen Lichtausbeute häufig zur Straßenbeleuchtung eingesetzt.

Reduktionsmittel.

Einige Metalle, wie Titan, Zirconium, Tantal oder Uran können nicht durch Reduktion mit Kohlenstoff gewonnen werden, weil dabei stabile und nicht abtrennbare Carbide entstehen. Neben einigen anderen Elementen, insbesondere Aluminium und Magnesium, wird daher Natrium als Reduktionsmittel eingesetzt. Ein weiteres Element, zu dessen Darstellung Natrium eingesetzt wird, ist Kalium. Da Kalium ein sehr unedles Element ist, kann es nicht durch Reduktion mit Kohlenstoff gewonnen werden. Eine theoretisch mögliche Herstellung durch Elektrolyse ist technisch auf Grund der guten Löslichkeit von Kalium in einer Kaliumchloridschmelze nicht möglich.  Natrium spielt eine wichtige Rolle als Reduktionsmittel in der organischen Synthese. Über lange Zeit war die technisch wichtigste Natriumanwendung die Herstellung von Tetraethylblei aus Chlorethan. Dieses war ein wichtiges Antiklopfmittel, das dem Benzin beigemischt wurde. Aus Umweltschutzgründen wurde die Verwendung von Tetraethylblei stark eingeschränkt oder ganz verboten. Daher ging der Verbrauch an Natrium zurück. Ansonsten wird Natrium in anderen Reaktionen wie der Birch-Reduktion und der Pinakol-Kupplung verwendet. Diese sind jedoch eher im Labormaßstab von Interesse.

Trocknungsmittel.

Da Natrium auch mit Spuren von Wasser reagiert, kann frisch gepresster Natriumdraht als zur Trocknung organischer Lösungsmittel, wie Diethylether oder Toluol, genutzt werden. Für halogenhaltige Lösungsmittel (Beispiele: Methylenchlorid, Chloroform) ist diese Methode wegen der heftigen Reaktion mit dem Chloratom "nicht" geeignet.  Natrium-Kalium-Legierungen sind bei Raumtemperatur flüssig. Diese dienen zur Wärmeübertragung sowie zur Dehalogenierung in der organischen Synthese. Na-K eignet sich gut zum Trocknen einiger bereits gut vorgetrockneter Lösungsmittel, um besonders niedrige Rest-Wassergehalte zu erreichen.

Elektrischer Leiter.

Während der 1960er Jahre wurde mit Natriumkabeln in Polyethylen-Umhüllung experimentiert. Wegen der geringeren Leitfähigkeit hätte ein hypothetisches Natriumkabel einen um 75 % größeren Durchmesser.

Nachweis.

Der qualitative Nachweis und die quantitative Bestimmung erfolgen atomspektroskopisch durch die intensiv gelbe Flammenfärbung oder genauer über die Na-Doppellinie bei 588,99 nm und 589,59 nm.  Der Nachweis von Natrium auf rein chemischem Weg ist sehr schwierig. Da fast alle Natriumverbindungen gut wasserlöslich sind, sind klassische Fällungsreaktionen und gravimetrische Bestimmungen kaum möglich. Ausnahmen bilden das gelbe "Natriummagnesiumuranylacetat" NaMg(UO)(CHCOO)·9 HO und das farblose "Natriumhexahydroxoantimonat" Na[Sb(OH)], die beide schwerlöslich sind. Eine Fällungsreaktion mit dem Sulfat-Bismut-Doppelsalz 3NaSO·2Bi(SO)·2HO ist möglich. Da Natriumionen in wässriger Lösung farblos sind werden Farbreaktionen kaum ausgeführt. Von praktischer Bedeutung sind daher neben der Ionenchromatographie nur noch die spektroskopischen Methoden.

Physiologie.

Natrium ist eines der Elemente, die für alle tierischen Organismen essentiell sind. Im tierischen Organismus ist Natrium – zusammen mit Chlor – das neunthäufigste Element und stellt – nach Calcium und Kalium – das dritthäufigste anorganische Ion. Damit zählt es physiologisch zu den Mengenelementen. Natrium liegt in Lebewesen in Form von Na-Ionen vor.  Im menschlichen Körper sind bei einem durchschnittlichen Körpergewicht von 70 kg etwa 100 g Natrium als Na-Ionen enthalten. Davon liegen zwei Drittel als NaCl und ein Drittel als NaHCO vor. Da es im menschlichen Körper 90 % der extrazellulären Elektrolyte ausmacht, bestimmt die Natriumkonzentration über das Gefäßvolumen das Volumen der interstitiellen Flüssigkeit.

Empfohlene und tatsächliche Natriumzufuhr.

Der Schätzwert für die minimale Zufuhr von Natrium liegt laut den D-A-CH-Referenzwerten bei 550 mg/Tag für Erwachsene. Von verschiedenen Organisationen gibt es jedoch insbesondere Empfehlungen für eine maximale Zufuhr von Natrium (WHO: 2 g/Tag; AHA: 1,5 g/Tag).  Die tatsächliche tägliche Natriumzufuhr liegt häufig über diesen Werten. Die Ursache dafür ist unser relativ hoher Salzkonsum (2,5 g Salz enthalten ca. 1 g Natrium). Die Nationale Verzehrsstudie II (NVS II) des Max Rubner-Instituts, bei der der Natriumkonsum anhand von Fragebögen ermittelt wurde, ergab im Median eine Aufnahme von 3,2 g/Tag (Männer) bzw. 2,4 g/Tag (Frauen). Vermutlich liegt die tatsächliche Natriumzufuhr aber noch höher, da die Erfassung über Fragebögen fehleranfällig ist. Als Goldstandard für die Ermittlung der Natriumzufuhr dient die Bestimmung von Natrium im 24-Stunden-Urin. Einem Bericht der WHO zufolge lag in der INTERSALT-Studie die Natriumausscheidung in verschiedenen Orten Deutschlands bei 4,1–4,5 g/Tag (Männer) bzw. 2,7–3,5 g/Tag (Frauen).

Regulation des Natriumhaushalts.

Der Natriumgehalt wird streng kontrolliert und ist eng verbunden mit der "Regulation des Wasserhaushalts". Die normale Natriumkonzentration im Serum liegt bei etwa 135–145 mmol/l. Ist der Natriumspiegel geringer wird von einer Hyponatriämie gesprochen, bei der es zu einer Steigerung des Zellvolumens kommt. Bei einer Hypernatriämie dagegen ist der Natriumspiegel zu hoch und die Zellen schrumpfen. In beiden Fällen wird vor allem die Funktion des Gehirns beeinträchtigt. Es kann zu epileptischen Anfällen und Bewusstseinsstörungen bis hin zum Koma kommen. Eine wichtige Rolle für die Regulation spielen das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System, das Adiuretin und Atriopeptin.  Schlüsselorgan bei der Regulation von Natrium ist die Niere. Diese ist dafür zuständig bei einem Natriumüberschuss Wasser zurückzuhalten, um das Natrium im Körper zu verdünnen, und Natrium selbst auszuscheiden. Bei einem Natriummangel wird vermehrt Wasser ausgeschieden und Natrium retiniert. Dabei gilt jedoch zu beachten, dass die Niere einige Zeit braucht, bis sie auf den veränderten Natriumbestand reagieren kann.

Verteilung in den Zellen.

Im Organismus sind die Na-Ionen nicht gleichmäßig verteilt, vielmehr sind – wie bei den anderen Ionen auch – die Konzentrationen inner- und außerhalb der Zellen stark verschieden. Diese Konzentrationsgefälle von Na- und Cl- (überwiegend außen), K- sowie organischer Anionen (überwiegend innen) bedingen den Großteil des Membranpotentials lebender Zellen. Dieses Membranpotential und die Ionengradienten sind für die meisten Zellen überlebenswichtig. Da die kleinen anorganischen Ionen wegen der Konzentrationsunterschiede dauernd in den Nachbarbereich wandern, bedarf es eines aktiven Prozesses, der dem entgegensteuert. Die wichtigste Rolle spielt dabei die Natrium-Kalium-Pumpe, die unter Energieverbrauch Na- und K-Ionen immer wieder zurückpumpt.

Funktionen in Nervenzellen.

Na-Ionen spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Weiterleitung von Erregungen in Nervenzellen (und Muskelfasern). An den Postsynapsen von Nervenzellen (und an der neuromuskulären Endplatte der Muskelfasern) befinden sich bestimmte Rezeptoren, die sich nach ihrer Aktivierung durch Überträgerstoffe (Neurotransmitter), die von der vorangehenden Nervenzelle bei deren Erregung ausgeschüttet werden, öffnen und für Natriumionen durchlässig werden. Durch Natriumeinstrom kommt es zu einer lokalen Änderung des im Grundzustand stabilen Membranpotentials der Zelle. Das Innere wird gegenüber dem Äußeren weniger negativ, dies heißt eine Depolarisation. Ist diese Depolarisation nach dem Weg bis zum Axon noch stark genug, kommt es zur Öffnung eines anderen Natriumkanaltyps. Dabei handelt es sich um die spannungsabhängigen Natriumkanäle des Axons, die die örtliche Depolarisation – gemeinsam mit anderen Ionenkanälen – durch einen bestimmten Öffnungs- und Schließrhythmus weiterleiten. An den Axonen der Nervenzellen entsteht so eine fortlaufende Spannungswelle, das Aktionspotential. Bei der Wiederherstellung des Grundzustandes spielt wiederum die Natrium-Kalium-Pumpe eine essentielle Rolle.

Natrium bei Pflanzen.

Bei Pflanzen spielt Natrium hingegen eine untergeordnete Rolle. Während Kalium für alle Pflanzen und die meisten Mikroorganismen essentiell ist, wird Natrium nur von einigen C4- und CAM-Pflanzen benötigt, von C3-Pflanzen in der Regel jedoch nicht. Je nach Standort haben sich aber davon unabhängig Pflanzen entwickelt, die von einer Natriumaufnahme profitieren können. Diese Pflanzen, Halophyten genannt, kommen besonders in Küstenregionen oder anderen Gebieten vor, in denen der Boden eine hohe Natriumkonzentration aufweist. Halophyten wie die Zuckerrübe, Kohl und viele C4-Gräser sind salztolerant, da sie das Natrium aus dem Zentralzylinder heraus in die Vakuolen der Blattzellen transportieren können, wo es als osmotisch wirksames Ion für eine Erhöhung des Turgors sorgt und dadurch statt des Kaliums die Zellstreckung und das Blattflächenwachstum positiv beeinflusst. Natrium substituiert damit zu einem Teil Kalium, zu einem anderen Teil wirkt es aber auch zusätzlich wachstumsfördernd.  Pflanzen, die Natrium nicht aus dem Zentralzylinder heraus in die Blattzellen transportieren können, akkumulieren es im Xylemparenchym. Zu diesen sogenannten natrophoben Pflanzen gehören u. a. Buschbohne und Mais. Das Natrium, gelangte es in die Blattzellen, könnte nicht in die Vakuolen transportiert werden, sondern verbliebe im Zellplasma (Cytosol) und würde dort das für die Bildung von Polymeren wichtige Kalium verdrängen (natriuminduzierter Kaliummangel). Dieses führte schließlich zu einer Hemmung der Photosynthese. Die Akkumulation von Natrium im Zentralzylinder der Wurzel und im Stängelgewebe wirkt sich aber bei hoher Natriumkonzentration negativ für die Pflanze aus. Durch die Erhöhung des osmotischen Wertes wird sie bei der Wasseraufnahme und dem Wassertransport behindert. Es kommt zu einer Wasser- und Nährstoffunterversorgung der Blätter, was zu einer Verringerung der Photosyntheseleistung führt.  Da die meisten Pflanzen Natrium nur in geringen Mengen enthalten, müssen viele Pflanzenfresser zusätzliches Natriumchlorid aus natürlichen Salzvorkommen aufnehmen.

Sicherheitshinweise.

Kleinere Mengen Natrium werden unter Petroleum aufbewahrt. Für größere Mengen gibt es integrierte Handhabungssysteme mit Schutzgasatmosphäre. Das Natrium ist trotz Schutzgas oder Petroleum häufig von einer Schicht aus Natriumhydroxid und Natriumoxid überzogen.  Natriumbrände lassen sich mit Metallbrandpulver (Kochsalz), Kaliumchlorid, Grauguss-Spänen, behelfsweise mit Sand oder trockenem Zement löschen. Sand und Zement reagieren jedoch in gewissem Rahmen mit Natrium, was die Löschwirkung mindert. Keinesfalls dürfen Wasser, Schaum, Löschpulver, Kohlenstoffdioxid oder Halone verwendet werden. Diese Löschmittel reagieren mit Natrium zum Teil stark exotherm, was gegebenenfalls zu stärkeren Bränden und Explosionen führen kann.

Verbindungen.

In Verbindungen kommt das Natrium ausschließlich in der Oxidationsstufe +1 vor. Alle Verbindungen weisen einen stark ionischen Charakter auf, fast alle sind gut wasserlöslich. Natriumverbindungen zählen zu den wichtigsten Salzen vieler Säuren. Industriell werden meist Natriumsalze zur Gewinnung der entsprechenden Anionen verwendet, da deren Synthese kostengünstig ist.

Halogenverbindungen.

Natriumchlorid (NaCl), häufig als Speisesalz oder Kochsalz bezeichnet, ist das wichtigste und bekannteste Natriumsalz. Da es in großen Mengen vorkommt, ist es der wichtigste Rohstoff für die Gewinnung von Natrium und anderen Natriumverbindungen. Natriumchlorid stellt für den Menschen die wichtigste Natriumquelle dar. Technisch wird es unter anderem zur Konservierung von Lebensmitteln und als Streusalz im Straßenverkehr genutzt. Es ist Namensgeber für die Natriumchlorid-Struktur, eine für viele Salze typische Kristallstruktur.  Daneben sind alle anderen möglichen Natriumhalogenide, also Natriumfluorid NaF, Natriumbromid NaBr und Natriumiodid NaI, bekannt und stabil.

Sauerstoffverbindungen.

Es sind insgesamt fünf Oxide des Natriums bekannt. Dies sind Natriumoxid NaO, Natriumperoxid NaO, Natriumhyperoxid NaO, Dinatriumtrioxid NaO und Natriumtrioxid NaO. Natriumoxid ist in vielen Gläsern enthalten, es entsteht bei der Glasherstellung aus dem eingesetzten Natriumcarbonat. Bei der Verbrennung von Natrium entsteht es nur bei bestimmten Temperaturen (150–200 °C) und stöchiometrisch eingesetzten Mengen Natrium und Sauerstoff. Ist dies nicht der Fall, verbrennt Natrium zu Natriumperoxid. Dieses ist ein starkes Oxidationsmittel und das technisch wichtigste Natriumoxid. Es wird als Bleichmittel für Textilien und Papier, sowie als Sauerstoffquelle beim Tauchen und in U-Booten verwendet. Die anderen Oxide sind sehr instabil und zersetzen sich schnell.  Natriumhydroxid (NaOH) ist für die Industrie mit die wichtigste Base. Die wässrige Lösung von Natriumhydroxid wird Natronlauge genannt. Sie wird unter anderem für die Herstellung von Seife und Farbstoffen sowie zum Aufschluss von Bauxit bei der Aluminiumproduktion verwendet.

Schwefelverbindungen.

Mit Schwefelwasserstoff bildet Natrium zwei Salze, das Natriumsulfid NaS und das Natriumhydrogensulfid NaHS. Beide werden u. a. zur Schwermetallfällung verwendet.  Natriumsulfat NaSO, das Natriumsalz der Schwefelsäure, wird u. a. in Waschmitteln und in der Papierindustrie im Sulfatverfahren eingesetzt. Wie andere zweiwertige Anionen bildet Sulfat neben dem Natriumsulfat noch Natriumhydrogensulfat. Auch andere Schwefel-Sauerstoffsäuren bilden Natriumsalze. Ein Beispiel ist Natriumthiosulfat NaSO, das in der Analogfotografie als Fixiersalz verwendet wird.

Hydride.

In Natriumhydrid NaH und Natriumborhydrid NaBH liegt der Wasserstoff in der Oxidationsstufe −1 vor. Beide werden vorwiegend in der organischen Chemie verwendet. Natriumhydrid wird dabei im Wesentlichen als starke, wenig nucleophile Base zur Deprotonierung von Thiolen, Alkoholen, Amiden, CH-aciden Verbindungen etc. eingesetzt, Natriumborhydrid hingegen zur Reduktion z. B. von Ketonen. Letztere Reaktion kann durch Gegenwart von Cer(III)-Verbindungen selektiv für Ketone durchgeführt werden (Luche-Reduktion). Kommen sie mit Wasser in Berührung, entsteht gasförmiger Wasserstoff H.

Weitere Natriumverbindungen.

Natriumcarbonat NaCO und Natriumhydrogencarbonat NaHCO sind die Natriumsalze der Kohlensäure. Sie zählen, neben Natriumchlorid und Natriumhydroxid, zu den wichtigsten Natriumverbindungen. Natriumcarbonat (häufig mit dem Trivialnamen Soda bezeichnet) wird in großen Mengen bei der Glasherstellung benötigt. Natriumhydrogencarbonat wird als Backpulver verwendet. Es bildet beim Erhitzen mit Säuren Kohlenstoffdioxid und Wasser.  Natriumnitrat NaNO, das Natriumsalz der Salpetersäure, ist eine der seltenen natürlich vorkommenden Nitratverbindungen (Chilesalpeter). Natriumnitrat wird als Düngemittel und als Konservierungsmittel verwendet.  Organische Verbindungen des Natriums sind im Gegensatz zu denen des Lithiums sehr instabil. Sie sind äußerst reaktiv und können teilweise mit sonst unreaktiven aliphatischen Kohlenwasserstoffen reagieren. Ausreichend stabil für Anwendungen in Reaktionen sind nur Verbindungen mit aromatischen Resten, wie Cyclopentadien, die als Reduktionsmittel verwendet werden können.  Seifen sind Natrium- oder Kaliumsalze von Fettsäuren. Zur Herstellung werden Fette mit einer Natronlauge oder Kalilauge gekocht. Dieses Verfahren heißt Seifensieden, die chemische Reaktion Verseifung. Die Fette werden dabei in Glycerin und in die Alkalisalze der Fettsäuren (die eigentlichen Seifen) zerlegt. Alternativ lassen sich Seifen direkt aus freien Fettsäuren herstellen, indem sie mit Laugen zu ihren Salzen umgesetzt werden. Geeignete Fettsäuren sind beispielsweise Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure und Ricinolsäure.

Natrium ist ein häufig vorkommendes chemisches Element mit dem Symbol Na und der Ordnungszahl 11. Im Periodensystem der Elemente steht es in der 3. Periode und als Alkalimetall in der 1. IUPAC-Gruppe bzw. 1. Hauptgruppe. Natrium ist ein Reinelement, dessen einziges stabiles Isotop Na ist.

钠是一种化学元素,元素符号为Na,原子序为11,相对原子量为23。它是柔软且活性大的银白色金属。钠是周期表的第一族元素,为碱金属的一员。因为它的价壳层只有单个电子,所以容易失去电子形成带正电的阳离子Na。钠唯一的稳定同位素为钠-23。纯金属态的钠并不存在自然界中,须以含钠的化合物来制备。钠是地壳中含量第六多的元素,并且多数存在于矿物中,如长石、方钠石以及盐岩(NaCl)等。多数钠盐溶解度都很高:超过亿万的钠离子都被水自矿物中给溶出,因此在溶于海洋的元素中,钠离子和氯离子是最常见的。


Merkmale und Eigenschaften.

Ohne Stoßzahn misst der Narwal vier bis fünf Meter. Das Männchen wird rund eineinhalb Tonnen schwer, das Weibchen etwas weniger als eine Tonne. Eine Finne fehlt dem Narwal. Entlang des hinteren Rückens weist er jedoch eine Reihe unregelmäßiger Höcker auf. Die Flipper genannten Brustflossen sind relativ kurz, am Ende eiförmig abgerundet und nach oben gebogen. Die Fluke ist am hinteren Rand bei beiden Flügeln stark konvex gebogen und unterscheidet sich somit deutlich von der aller anderen Wale. Der Kopf ist relativ kompakt. Eine ausgeprägte Schnauze fehlt und der Mund ist sehr klein und schmal mit nach oben gebogenen Mundwinkeln.  Die Grundfarbe des Narwals ist ein sehr helles Braun bis Weiß. Der Kopf und Nacken sowie der Rücken sind dunkel, fast schwarz, ebenso die Ränder der Flipper und der Fluke. Die Seiten sind mit grauen und schwarzbraunen Flecken gesprenkelt. Ältere Tiere sind meist heller gefärbt als jüngere.  Das hervorstechende Merkmal der Männchen ist ihr Stoßzahn (siehe auch Ainkhürn). Es handelt sich dabei um einen (meist den linken) Eckzahn (Caninus) des Oberkiefers, der schraubenförmig gegen den Uhrzeigersinn gewunden die Oberlippe durchbricht und bis zu drei Meter lang und acht bis zehn Kilogramm schwer werden kann. Das wahrscheinlich größte Exemplar der Welt befindet sich mit einer Länge von 2,74 Metern im Deutschen Ledermuseum in Offenbach am Main.  Der einzige weitere Zahn sitzt ebenfalls im Oberkiefer und bricht normalerweise nicht hervor. Weitere Zähne werden beim Männchen zwar embryonal im Kiefer angelegt, entwickeln sich jedoch üblicherweise nicht weiter. Wo dies in seltenen Fällen dennoch geschieht, können sich auch zwei Stoßzähne ausbilden. Beim Weibchen sind die Zähne meist normal entwickelt, doch kommt es gelegentlich ebenfalls zur Ausbildung eines oder sogar zweier Stoßzähne wie beim Männchen (was eine Unterscheidung der Geschlechter erschwert). Nicht selten bricht der Stoßzahn ab. Dann verschließt sich die Bruchstelle mit neuem Dentin.  Die Bedeutung des Stoßzahns war lange Zeit Anlass zu teilweise recht ungewöhnlichen Mutmaßungen. Ansichten, wie der Zahn diene zum Durchbrechen der Eisdecke oder zum Aufspießen von Fischen, zum Durchwühlen des Meeresbodens oder als Instrument bei der Echo-Ortung, wurden kontrovers diskutiert. In letzter Zeit werden zwei mögliche Funktionen favorisiert: hierarchiebestimmendes Merkmal von Dominanz (siehe Abschnitt zur Fortpflanzung) oder Sinnesorgan. So haben neueste Untersuchungen ergeben, dass der Zahn etwa 10 Millionen Nervenenden enthält, mit deren Hilfe vermutlich neben Wassertemperatur und -druck auch der Salzgehalt des Meerwassers und die Quantität von Beute in Abhängigkeit von der Tiefe erfassbar sind.  Narwale sind Säugetiere und damit Warmblüter. Gegen Kälte sind sie durch eine bis zu zehn Zentimeter dicke Speckschicht unter der Haut, den Blubber, isoliert. Die bedeutendsten körperlichen Anpassungen erfolgten bei der Sinneswahrnehmung in einer überwiegend von akustischen Reizen bestimmten Umwelt und bei der Speicherung von Sauerstoff. Akustisch verständigen und orientieren sich die Narwale (wie übrigens auch ihre nahen Verwandten, die Weißwale oder Belugas) durch ihre „Gesänge“, wie die von ihnen ausgesandten Schallwellen von uns Menschen empfunden werden. Den Sauerstoff speichert der Narwal auf eine Weise, die ihn befähigt, beim Tauchen etwa fünfzehn Minuten lang von seinem Vorrat zu zehren: rund 10 % bleiben in der Lunge, je rund 40 % gehen in das Blut und in das Muskelgewebe, die restlichen 10 % in andere Gewebearten. Im Blut wird der Sauerstoff wie beim Menschen von Hämoglobin gebunden, im Muskelgewebe von Myoglobin, welches das Muskelfleisch wie bei allen Meeressäugern dunkel färbt. Das Blut nimmt wenig Stickstoff auf, sodass beim Auftauchen nicht die für Menschen typische Taucherkrankheit entsteht. Die Atemluft wird dann aus den Lungen explosionsartig ausgestoßen – der Wal „bläst“.

Verbreitung.

Narwale sind im gesamten Arktischen Ozean verbreitet und halten sich stets in der Nähe des Packeises auf. Am häufigsten treten die Wale rund um Grönland, in der Baffin Bay, der Hudson Bay und entlang der Küste Sibiriens auf. Seltener sind sie an der Küste von Alaska, in der Tschuktschensee und der Ostsibirischen See zu finden. Man nimmt heute an, dass es sich bei den Tieren östlich und westlich von Grönland um zwei relativ stark voneinander separierte Populationen handelt.  Im Sommer ziehen die Narwale weiter nach Norden als jedes andere Säugetier. Sie halten sich dann in den Fjorden Grönlands, vor allem im Inglefield-Fjord, in der kanadischen Arktis und rund um Spitzbergen auf. Selbst im Winter bleiben Narwale normalerweise nördlich des Polarkreises.  Abgesehen von Spitzbergen kommen Narwale in Europa nur als Irrgäste vor. Wie aus Dokumentationen hervorgeht, wurden hier in den letzten 200 Jahren insgesamt nur etwa 20 Narwale gesichtet, vornehmlich vor der Küste Islands und Skandinaviens, wo sie gelegentlich auch strandeten. Sehr selten wurden verirrte Narwale sogar in der Nordsee gesehen. Die südlichste Sichtung stammt aus der Zuiderzee in den Niederlanden (1970).

Lebensweise.

Narwale ernähren sich von einigen Fischarten, Tintenfischen und Krebstieren, die sie durch den von den kräftigen Lippen und der Zunge erzeugten Sog regelrecht „in den Mund saugen“. Das gleichzeitige Vorkommen von Narwalen und Weißwalen in derselben Region ist sehr selten und wird natürlicherweise durch unterschiedliche Sommer- und Wintergründe vermieden. In Fällen, in denen es dennoch zu solchen Überschneidungen kam, ließ sich beobachten, wie die Tiere Konkurrenz dadurch umgingen, dass sie in unterschiedlichen Wassertiefen nach Nahrung suchten. Dabei bevorzugten die Narwale die tieferen Wasserschichten.  Neben dem Menschen stellen die Großen Schwertwale ("Orcinus orca") wahrscheinlich den größten Feind der Narwale dar. Sie treiben die Narwale bei der Jagd gegen die Küste und können sie so leichter erbeuten. Beim Annähern von Schwertwalen, aber auch von Schiffen oder beim Geräusch von zerbrechendem Eis, zeigen die Narwale ein als "adlingayuk" (Inuktitut) bezeichnetes Verhalten: Sie verfallen in Regungslosigkeit und lassen sich lautlos im Wasser absinken.  Für Nordwest-Grönland wurden als Hauptnahrungsquelle im Frühjahr und Sommer der Polardorsch ("Boreogadus saida") und der Grönlanddorsch ("Arctogadus glacialis") ermittelt. Fische erwiesen sich auch bei anderen Analysen als Hauptnahrung für diese Jahreszeit (durchschnittlich etwa 93 Prozent des Mageninhaltes). Im Spätsommer und Herbst überwiegt dagegen der Anteil der Tintenfische und Krebstiere. Täglich frisst ein Narwal, abhängig von der Jahreszeit, etwa 45 bis 80 Kilogramm. Er taucht auf Beutesuche je nach Quelle bis zu 350 oder sogar bis zu 500 Meter tief und bleibt etwa fünfzehn Minuten unter Wasser. Zur Auffindung der Nahrung nutzt er sein „Sonarsystem“, wozu er intensive „Klicks“ ausstößt. Weitere Laute wie Pfeifen, Keuchen und Klickserien – vor allem im Ultraschallbereich – dienen der Kommunikation.  Narwale bleiben das ganze Jahr über in der Nähe des Packeises; innerhalb der Eisflächen sind sie in Polynjas und an Atemlöchern anzutreffen. Löcher in einer über 15 Zentimeter dicken Eisdecke werden durch kräftige Stöße mit der Stirn geöffnet oder offen gehalten. Obwohl sich bei den jahreszeitlichen Wanderungen Herden von tausend Tieren zusammenfinden können, bestehen Familienverbände („Narwalschulen“) üblicherweise nur aus fünf bis zwanzig Tieren – einem ausgewachsenen Männchen sowie mehreren Weibchen und Jungtieren. Solange sie noch nicht alt genug sind, die Führung einer Schule zu übernehmen, schließen sich jugendliche Männchen zu Verbänden zusammen.  Gelegentlich soll auch der Eisbär ("Ursus maritimus") Narwale erbeuten. Der Grönlandhai ("Somniosus microcephalus") greift Narwale wahrscheinlich nicht an und frisst nur die Kadaver toter Wale in Netzen. Dokumentiert sind dagegen tödliche Angriffe von Walrossen ("Odobenus rosmarus"). Durch schnell gefrierendes Eis können Narwale in Buchten oder Fjorden eingeschlossen werden, ein in Grönland als "sassat" bezeichnetes Phänomen. Die Wale können dann nicht mehr entkommen und sind gezwungen, Eislöcher zum Atmen offen zu halten; schließlich sterben sie an Erschöpfung oder werden von Eskimo-Jägern erbeutet.

Fortpflanzung und Entwicklung.

Narwale werden im Alter von fünf bis acht Jahren geschlechtsreif; erste Trächtigkeiten treten allerdings erst mit sieben bis zwölf Jahren ein. Die männlichen Narwale haben dann eine durchschnittliche Länge von etwa 3,90 Metern, die weiblichen Tiere von etwa 3,40 Metern. Die Weibchen sind offenbar mehrfach im Jahr fruchtbar; die Paarungszeit liegt jedoch nur zwischen Ende März und Anfang Mai.  Über das Fortpflanzungsverhalten der Narwale selbst ist relativ wenig bekannt. Verschiedentlich wurde beobachtet, dass zwischen den Männchen regelmäßig Rivalenkämpfe stattfinden, bei denen die Stoßzähne als Waffe dienen. Abgebrochene Zähne und Stirnnarben sind nicht selten eine Folge dieser Auseinandersetzungen; sogar männliche Schädel, in denen die abgebrochenen Zahnspitzen gegnerischer Männchen steckten, wurden gefunden. Nach Lopez (1987) legen die Männchen in Gegenüberstellung ihre Stoßzähne nebeneinander, und das Tier mit dem kürzeren Stoßzahn erhält bei derartigen Kämpfen Abschürfungen oder manchmal ernsthafte Stichverletzungen – ein Hinweis auf die hierarchische Bedeutung der Stoßzähne.  Die Tiere sind offensichtlich polygyn, verpaaren sich also mit mehreren Weibchen, die sie gegen Rivalen verteidigen. Das Paarungsverhalten selbst wurde bislang nicht beobachtet. In einem Fall ließ sich durch DNA-Untersuchungen nachweisen, dass ein auffälliger Walschädel zu einem Tier gehört hatte, das aus einer Paarung eines weiblichen Narwals mit einem männlichen Beluga hervorgegangen war.  Die Tragezeit dauert etwa 14 bis 15 Monate; die Geburten erfolgen dementsprechend im Sommer zwischen Mai und August. Das meist einzige Junge ist bei der Geburt etwa 150 Zentimeter lang und wiegt rund 80 Kilogramm, Zwillingsgeburten sind selten. Der Stoßzahn bricht während des ersten Lebensjahres durch und entwickelt sich erst im Laufe mehrerer Jahre zur vollen Länge. Das Säugen erfolgt wahrscheinlich zwei Jahre lang. Während dieser Zeit wird die Mutter nicht von neuem trächtig.  Die Lebensdauer der Narwale beträgt etwa vierzig Jahre.

Etymologie.

Die erste wissenschaftliche Beschreibung des Narwals stammt von Carl von Linné (1758) unter dem bis heute gültigen Namen "Monodon monoceros". Die deutsche Bezeichnung "Narwal" leitet sich vermutlich von dem norwegischen Wort "nar" ab, das mit „Leiche“ übersetzt werden kann und auf das Aussehen der Haut verweisen dürfte, die an einen menschlichen Leichnam erinnert. Eine andere Interpretation geht von altdeutsch "narwa" „eng“ aus und bezieht sich auf den Stoßzahn.

Systematik.

Der Narwal stellt die einzige Art der Gattung "Monodon" dar und bildet gemeinsam mit dem Weißwal ("Delphinapterus leucas") die Familie der Gründelwale (Monodontidae). Dies wird vor allem mit verschiedenen Schädelmerkmalen, den verwachsenen Halswirbeln sowie mit enzymatischen und immunologischen Merkmalen begründet.

Menschen und Narwale.

Wirtschaftliche Bedeutung.

Die Inuit Grönlands und Kanadas jagen den Narwal heute noch traditionell zu Nahrungszwecken und wegen des Stoßzahnes (siehe unten). Als Nahrung für Menschen und Hunde spielen vor allem die Innereien und das Muskelfleisch eine wichtige Rolle. Die Walhaut oder Walschwarte (Inuktitut „maktaaq“, grönländisch „mattak“) gilt wie beim Weißwal als Delikatesse. Das von den Inuit aus dem geklopften Walspeck gewonnene Tranöl wurde früher als Leucht- und Wärmequelle genutzt und hat heute allenfalls noch traditionelle Bedeutung, wenn es für die Entzündung einer Steinöllampe („Qulliq“) verwendet wird. Der inländische Handel mit „mattak“ stellt in Grönland noch immer eine wichtige Einnahmequelle der Inuit dar. So werden im Gebiet von Thule mit traditionellen Methoden jährlich etwa 150 bis 200 Narwale erlegt. Insgesamt beträgt die Fangquote von Narwalen in Grönland und Kanada jährlich etwa 1.000 bis 1.100 Tiere. Bei einer angenommenen Gesamtpopulation von 23.000 Narwalen sind solche Fangzahlen nach Einschätzung verschiedener Experten gerade noch für das Populationswachstum tolerierbar.  Ein bedeutender Aspekt für wirtschaftlich betriebenen Narwalfang war die Gewinnung der Stoßzähne. Erste Berichte vom Handel mit Narwalzähnen tauchen um 1100 auf; die Wikinger tauschten sie auf ihren Grönlandfahrten von Inuit ein. Noch immer gelten die Elfenbeinzähne von Narwal, Walross und Elefant sowie daraus hergestellte Gegenstände als sehr wertvoll; die Jagd auf die genannten Tiere und der Elfenbeinhandel sind jedoch streng reglementiert.

Kulturelle Bedeutung.

Der Narwalzahn galt seit dem Mittelalter als Stirnwaffe des in Fabeln beschriebenen Einhorns, dessen Existenz durch diesen einzigen greifbaren Nachweis gesichert schien. Solange die Herkunft der gedrehten Zahnstangen unbekannt war, wurde dieses „Ainkhürn“ mit Gold aufgewogen. Seit dem 13. Jahrhundert ist der Narwalzahn als Reliquie im Besitze sakraler Institutionen Europas nachweisbar. Die Kirchenväter und nach ihnen zahlreiche mittelalterliche Autoren bestätigten die Gleichsetzung der Einhornjagd mit der Menschwerdung Christi durch die Jungfrau Maria. Die Legende heidnischen Ursprungs erhielt so eine Legitimation, in mittelalterlichen Schriften und Bildwerken präsent zu sein. Kreuzritter raubten zwei Narwalstoßzähne in Konstantinopel und schenkten diese dem Markusdom in Venedig, wo sie noch heute aufbewahrt werden.  Der Glaube an die Wirkung des „Horns“ als Antidot, von antiken Autoren aus asiatischen Quellen der Legende übernommen, blieb im Islam immer präsent und erhielt in Europa durch die Befrachtung mit christologischer Symbolik noch stärkeres Gewicht. Im 14. Jahrhundert begannen auch weltliche Herrscher, Narwalzähne in den Staatsschatz aufzunehmen. Die Habsburger waren im Besitz eines Narwalzahnes und mehrerer Objekte aus dessen Elfenbein. 1671 wurde der dänische König Christian V. auf einem Thron gekrönt, der ausschließlich aus Narwalzähnen hergestellt war.  Heilkundige verbreiteten die Lehre, potentielle Opfer von Giftanschlägen seien bei Gebrauch von Bechern oder Geschirr aus der Stange des Einhorns immun. Darüber hinaus setzten die Ärzte das Pulver des Narwalzahns als Heilmittel gegen die Pest ein. Der Gegenwert, den man auf die Waagschale legte, erreichte schließlich das zwanzigfache des Zahngewichtes in Gold.  Erst im 17. Jahrhundert war es nordischen Walfängern möglich, den begehrten Zahn selbst zu besorgen. Auch Wissenschaftler und wohlhabende Privatpersonen konnten sich Narwal-Zähne leisten und beschäftigten sich mit der Existenz des Fabeltieres und der pharmazeutischen Wirksamkeit dieser Stirnwaffe. 1638 erkannte der Arzt und Naturforscher Ole Worm die vermeintliche Einhornstange als Narwalzahn und machte dem Missverständnis ein Ende, ohne aber die Wirksamkeit als Medizin in Frage zu stellen. Auch dem Glauben an die Existenz des Land-Einhorns taten Worms Erkenntnisse keinen Abbruch. Die meisten Wissenschaftler akzeptierten den Narwalzahn ohne weiteres als Stange eines See-Einhorns. Lediglich der Symbolwert des gedrehten Zahnes, der ja an das Landtier gebunden war, ging verloren. Aufgrund des erhöhten Angebots brachen die Preise um die Jahrhundertmitte vollständig ein, zumal auch die Pestwelle nach dem Dreißigjährigen Krieg verebbte.  Heute ist das Elfenbein des Narwalzahns neben dem von Walrosszähnen wichtiges Ausgangsprodukt für wertvolle Skulpturen von Inuit-Künstlern.

Umweltbelastung.

Wie für alle Meeressäuger stellt Umweltverschmutzung für die Narwale eine große Bedrohung dar. Als Fischfresser nehmen sie die in ihren Beutetieren abgelagerten Giftstoffe, vor allem Schwermetalle wie Quecksilber, Blei und Cadmium, auf und speichern sie in der Leber, den Nieren, dem Muskelgewebe und im Körperfett. Die Belastungen mit Schwermetallen sind regional unterschiedlich. Während in kanadischen Gewässern die Cadmiumbelastung extrem hoch ist, sind rund um Grönland die Bleiwerte deutlich überhöht.  Unter den aus Pestiziden stammenden Chlorkohlenwasserstoffen spielen vor allem die polychlorierten Biphenyle (PCB) eine Rolle, daneben Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT), Dieldrin, Hexachlorcyclohexan (Lindan) und Chlorbenzen. Diese Stoffe finden sich vor allem im Fettgewebe der Wale. Vergleiche mit der Belastung anderer Wale haben ergeben, dass Narwale organische Giftstoffe offenbar langsamer abbauen als andere Zahnwale.

Schutzbestimmungen.

Der Narwal ist international geschützt. Er ist im Washingtoner Artenschutzabkommen im Anhang II gelistet; ein internationaler Handel mit Narwalprodukten ist dementsprechend untersagt. Hinzu kommen spezielle Gesetze in verschiedenen Staaten, welche die Jagd und den Handel mit Narwalprodukten streng reglementieren.  Zum Erhalt von Traditionen gelten für die Inuit von Kanada und Grönland besondere Regeln. So steht der Narwal in Kanada seit 1971 durch den „Fisheries Act“ unter Schutz, jedoch ist eine Fangquote von fünf Tieren für die indigene Bevölkerung pro Jahr und Jäger erlaubt. Seit 1978 wurde das Gesetz verschärft: Heute sind in Kanada Jungtiere sowie weibliche Tiere mit Jungtieren vollständig geschützt. Außerdem müssen Kadaver erlegter Narwale restlos verwertet werden. Die Quote wird über ein Etikettensystem kontrolliert. Jäger müssen an jedem Stoßzahn und Kadaver ein Etikett anbringen. Der Besitz eines Stoßzahns oder eines Kadavers ohne Etikett steht unter Strafe.  In Grönland dürfen nur Einwohner Grönlands, die ausgewiesene Jäger sind, Narwale erlegen. Dabei gibt es keine Quotenregelung, regional sind jedoch die Fangmethoden reglementiert, um die Fangverluste gering zu halten. Außerdem dürfen nicht mehr Wale getötet werden, als direkt nach der Jagd zum Heimatort des Jägers transportiert werden können. Das gesamte Fleisch muss verwertet werden. Im Raum um Thule ist der Fang der Wale mit Motorbooten verboten.  In Norwegen dürfen Kleinwale wie der Narwal nur mit spezieller Genehmigung des Ministeriums für Fischerei gefangen werden, weshalb der Narwal in Norwegen praktisch nicht gejagt wird. In den Nachfolgestaaten der Sowjetunion ist der Narwal vollständig geschützt. Durch den „Marine Mammal Protection Act“ von 1972 ist die Einfuhr von Narwalprodukten in die USA untersagt. In Europa wurde der Import in alle EU-Länder durch die EU-Richtlinie No. 3626/82 aus dem Jahr 1982 mit Gültigkeit bis 31. Dezember 1996 verboten und das Importverbot aufrechterhalten durch die EU-Verordnung 338/97 vom 9. Dezember 1996.

Sonstiges.

Beim Messerattentat in London am 29. November 2019 hat ein Pole in einem Restaurant einen Narwalzahn von der Wand genommen und – mit Unterstützung durch weitere Personen – den Attentäter erfolgreich entwaffnen können.

Der Narwal ("Monodon monoceros") ist eine Art der Zahnwale (Odontoceti). Zusammen mit dem nahe verwandten Weißwal ("Delphinapterus leucas") bildet er die Familie der Gründelwale (Monodontidae).

一角鲸(学名:)又称独角鲸和长枪鲸,在一般人的印象中总是与传说中的独角兽联想在一起,理由很明显:雄性一角鲸长有长而呈螺旋状的长牙,让牠们比世界上任何生物都要接近传说中独角兽的形象。事实上在中世纪以前,商人与炼金术士将一角鲸视为神秘的生物,其长牙被当作「独角兽的角」,价值非凡。虽然现今已不再将牠们与独角兽作联想,但因一角鲸的独特外观以及处在遥远且严峻寒冷的北极,牠们仍然是令人着迷的生物。


Geschichte.

Das Verfahren wurde zum ersten Mal durch den amerikanischen Kryptologen Frank Miller (1842–1925) bereits im Jahr 1882 vorgeschlagen, bevor es – 35 Jahre später – durch seinen Landsmann Gilbert Vernam (1890–1960) zum Patent angemeldet wurde. Der Amerikaner Joseph O. Mauborgne (1881–1971) setzte diese Idee um und nannte das Verfahren "One-Time Pad" (deutsch: "Einmal-Block"). Kurz darauf arbeiteten auch die Deutschen Werner Kunze, Rudolf Schauffler und Erich Langlotz an dieser Methode. Sie schlugen im Jahr 1921 vor, Blöcke, die mit zufällig erstellten Ziffern bedruckt waren, zur Überschlüsselung der damaligen diplomatischen Codes zu verwenden, und bezeichneten diese als "i-Wurm" (individueller Wurm). Diese Methode wurde vom diplomatischen Dienst der Weimarer Republik auch tatsächlich eingesetzt.  Seit dieser Zeit bis zum heutigen Tag, speziell auch während der Zeit des Kalten Krieges, wurde dieses Verfahren verwendet. Beispielsweise war der „Heiße Draht“ (auch als das „Rote Telefon“ bekannt), also die hoch sichere direkte Fernschreibverbindung zwischen dem amerikanischen Präsidenten und dem sowjetischen Generalsekretär, durch ein Einmalschlüssel-Verfahren geschützt.

Verfahren.

Beschreibung.

Das One-Time-Pad gehört zu den polyalphabetischen Substitutionsverfahren, bei denen die einzelnen Buchstaben (oder Zeichen) in jeweils andere Buchstaben (oder Zeichen) umgewandelt (verschlüsselt) werden. Kennzeichnendes Merkmal der Einmalverschlüsselung ist die "einmalige" Verwendung eines "zufälligen" Schlüssels, der (mindestens) die gleiche Länge wie die zu verschlüsselnde Nachricht aufweist.  Sowohl der Klartext als auch der Schlüssel und das Chiffrat sind beim One-Time-Pad Zeichenfolgen derselben Länge. Während moderne Implementierungen des OTP auf Bits und Bytes basieren, lässt sich das OTP auch „klassisch“ beispielsweise mithilfe der üblichen 26 Großbuchstaben des lateinischen Alphabets benutzen. Dies kann bei Bedarf leicht durch Kleinbuchstaben, Zahlzeichen oder Sonderzeichen erweitert werden. Zur Verschlüsselung wird der Schlüssel zeichenweise mit dem Klartext kombiniert. Die Art der Kombination ist beliebig und muss nicht geheimgehalten werden. Bei Verwendung von Bits ist eine Exklusiv-Oder-Verknüpfung (XOR) von Klartext- und Schlüsselbits gebräuchlich, weil diese besonders einfach durchzuführen ist. Alternativ kann aber auch eine andere Verknüpfung, beispielsweise eine zeichenweise Addition (ohne Übertrag) verwendet werden. Benutzt man Handmethoden und nur Großbuchstaben, empfiehlt sich die Addition. Hierzu werden die Buchstaben zumeist entsprechend ihrer Position im Alphabet durchnummeriert, wobei häufig eine Nummerierung von 0 bis 25 (A=0, B=1,... Z=25) oder von 1 bis 26 (A=1, B=2,... Z=26) erfolgt. Man kann sich auch für eine beliebige andere Zuordnung entscheiden. Dies hat keinen prinzipiellen Einfluss auf die Methode oder deren Sicherheit.

Sicherheit.

Grundlegende Voraussetzungen für die Sicherheit des Einmalschlüssel-Verfahrens sind: Der Einmalschlüssel muss Damit erfüllt das Einmalschlüsselverfahren Kerckhoffs’ Prinzip, nach dem die Sicherheit eines Kryptosystems nicht von der Geheimhaltung des Algorithmus abhängen darf, sondern nur von der Geheimhaltung des Schlüssels, in idealer Weise. Die vier Bedingungen der Schlüsselwahl stellen zusammen mit der Beschreibung des Verfahrens sicher, dass die folgenden Voraussetzungen erfüllt sind: Unter diesen Bedingungen ist das Verfahren informationstheoretisch sicher (auch "perfekte Sicherheit" genannt) und kann auch mit beliebig hohem Rechenaufwand nicht gebrochen werden. Allein mit Kenntnis des Schlüssels kann der Geheimtext entschlüsselt werden. Diesen zu erraten oder anderweitig zu erschließen ist unmöglich, da jeder mögliche Schlüssel mit der gleichen Wahrscheinlichkeit auftreten kann. Zudem gibt es keine Möglichkeit, herauszufinden, ob ein Schlüssel richtig erraten wurde oder nicht. Würde man den Schlüssel nicht, wie oben vorausgesetzt, zufällig wählen, sondern beispielsweise Textpassagen verwenden, dann wäre diese Eigenschaft nicht gegeben.  Verwandt mit dem One-Time-Pad ist die Stromverschlüsselung, bei welcher der Schlüssel pseudozufällig aus einem kürzeren Schlüssel, einer PIN oder einem Pass- oder Kennwort erzeugt wird. Andere historische und auch aktuelle kryptographische Verfahren verwenden Schlüssel, die in der Regel deutlich kürzer sind als die Länge des zu verschlüsselnden Klartextes. Diese Verfahren weisen – im Gegensatz zum OTP – sämtlich keine perfekte Sicherheit auf.  Das Einmalschlüsselverfahren ist gut geeignet für eine maschinelle Realisierung. Im Gegensatz zu vielen modernen kryptographischen Methoden (wie DES, PGP oder AES), die wegen ihrer Komplexität auf Computer angewiesen sind, eignet sich das One-Time-Pad jedoch ebenso gut zur manuellen Durchführung der Ver- und Entschlüsselung.

Beispiel.

Eine einfache Handmethode zur Verschlüsselung ist beispielsweise die buchstabenweise Addition von Klartext und Schlüssel. Hierzu ersetzt man zunächst mithilfe einer beliebigen Substitutionstabelle die Buchstaben des Klartextalphabets durch Zahlen. Im einfachsten Fall ordnet man den 26 Großbuchstaben des lateinischen Alphabets Zahlen zu, die ihrer Position im Alphabet entsprechen. Mit anderen Worten, man nummeriert das Alphabet wie folgt durch:  Jetzt ist eine buchstabenweise Addition leicht möglich. Beispielsweise ergibt die Addition von A und F den Buchstaben G, entsprechend ihren Platznummern 1 + 6 = 7. Falls die Summe den Wert 26 überschreiten sollte, so zieht man einfach 26 ab (Modulo-Operation) und erhält so wieder einen der 26 Alphabetbuchstaben. Beispielsweise X plus U ist numerisch 24 + 21 = 45, nach abziehen von 26 ergibt sich 19 und damit der Buchstabe S, also X + U = S.  Die Zusammenhänge bei der Addition von Buchstaben lassen sich an der folgenden Tabelle, die Ähnlichkeit mit einer klassischen "Tabula recta" hat, übersichtlich darstellen: In der kursiv gedruckten oberen Zeile und in der ersten Spalte am linken Rand sind die beiden zu addierenden Summanden angegeben. Im Kreuzungspunkt innerhalb der Tabelle lässt sich die Summe ablesen, also das Ergebnis der Summation von Klartextbuchstaben und Schlüsselbuchstaben. Dies ist der entsprechende Buchstabe des Geheimtextes.  Zur Verschlüsselung wird man einen zufälligen Schlüssel benutzen, der in diesem Beispielfall passenderweise ebenfalls aus den 26 Großbuchstaben zusammengesetzt ist und dessen Länge (mindestens) der Länge des zu verschlüsselnden Klartextes entspricht. Entscheidend für die Sicherheit der Verschlüsselung ist, dass die einzelnen Buchstaben des Schlüssels wirklich zufällig verteilt sind, unvorhersagbar sind und in keinerlei Zusammenhang untereinander stehen. Als Beispiel für einen zufälligen Schlüssel dient die folgende Buchstabenfolge:  Der Schlüssel S ist in diesem Beispiel recht kurz, er umfasst nur 21 Buchstaben und ist bei bestimmungsgemäßer Verwendung sehr schnell „verbraucht“, nämlich bereits nach Verschlüsselung eines Textes aus 21 Buchstaben.  Beispielsweise soll der folgende Klartext K verschlüsselt werden:  Zur Verschlüsselung werden Klartext K und Schlüssel S, wie oben erläutert, buchstabenweise addiert. Als „Summe“ (K + S = G) erhält man nach der so durchgeführten Einmalverschlüsselung den Geheimtext G:  Der im Ergebnis erhaltene Geheimtext G ist von einem Zufallstext nicht zu unterscheiden und kann prinzipiell mit keiner noch so gearteten kryptoanalytischen Angriffsmethode (weder jetzt noch in Zukunft) entziffert werden. Allein die Kenntnis des Schlüssels S erlaubt es, aus dem Geheimtext G durch Subtraktion des Schlüssels wieder den Klartext K zu gewinnen. Ohne den Schlüssel kann man prinzipiell alle denkbaren und mehr oder weniger sinnvollen Buchstabenkombinationen aus 21 Buchstaben „konstruieren“. Theoretisch könnte ein Angreifer dies probieren. Er würde so eine Unmenge an Sätzen erhalten, die in beliebigen Sprachen beliebige Informationen verkünden würden, beispielsweise  mit dem dazu „passenden“ Schlüssel, der der Differenz zwischen Geheimtext G und dem konstruierten Pseudo-Klartext K' entspricht (S' = G - K'):  Dieser Schlüssel S' erfüllt die Bedingung, dass die buchstabenweise Summe von ihm mit dem oben erzeugten (falschen) Klartext K' genau den gleichen Geheimtext ergibt wie die Summe aus dem echten, aber dem Angreifer unbekannten Schlüssel S mit dem echten, aber dem Angreifer ebenso unbekannten Klartext K. So kann der Angreifer eine unübersehbare Fülle von denkbaren Klartext-Schlüsselpaaren konstruieren, die in (buchstabenweiser) Summe alle den gleichen echten Geheimtext ergeben. Er hat jedoch keine Möglichkeit, daraus auf den echten Klartext zurückzuschließen. Auch Brute Force, also das erschöpfende Durchprobieren aller möglichen Schlüssel, führt nicht zum Erfolg. Der Angreifer kann zwar so – sogar ohne überhaupt den Geheimtext zu kennen – alle denkbaren Texte mit 21 Buchstaben erzeugen, unter denen natürlich auch der ursprüngliche sein wird. Es gibt jedoch keinerlei Anhaltspunkte, zu entscheiden, welcher aus der Unmenge der durchaus sinnvollen Texte der tatsächliche Klartext ist. Solange ihm der Schlüssel nicht in die Hände fällt, bleibt der Klartext auf ewig ein Geheimnis.  Um diese Sicherheit nicht zu gefährden, sollte der Einmalschlüssel nach bestimmungsgemäßem Gebrauch unwiederbringlich vernichtet werden.

Angriffsmöglichkeiten.

Bei korrekter Anwendung des Einmalschlüsselverfahrens ist OTP, wie der amerikanische Wissenschaftler Claude Shannon in den 1940er-Jahren zeigte, nachweislich sicher und kann nicht gebrochen werden. In der praktischen Anwendung können jedoch Fehler passieren, die einen Einbruch möglich machen. Ursache dafür ist die Verletzung von grundlegenden Sicherheitsmaßnahmen.

Ausspähen des Schlüssels.

Ein möglicher Fehler ist, den Einmalschlüssel nicht geheim zwischen Sender und Empfänger auszutauschen, sodass er durch Dritte ausgespäht werden kann. Auch eine sichere Aufbewahrung des Schlüssels ist essentiell. Im Gegensatz zu Passwörtern oder Kennwörtern lässt sich ein Einmalschlüssel kaum merken. Er muss auf irgendeinem Medium, sei es Papier, Datendiskette, CD-ROM oder USB-Stick gespeichert werden. Solch ein Medium – und mit ihm der Schlüssel – kann leicht kopiert werden. Ebenso darf nicht vergessen werden, den Einmalschlüssel nach Gebrauch sicher und unwiederbringlich zu vernichten. Gelingt es dem Angreifer, den Schlüssel nachträglich zu finden oder zu restaurieren, so ist die Kommunikation nicht mehr geheim.

Kryptologisch unsichere Schlüssel.

Ein Kardinalfehler ist, als Einmalschlüssel keine zufällige Buchstabenfolge, sondern eine Textpassage zu benutzen. Selbst wenn der verwendete Text einmalig ist und niemandem (außer den beiden Kommunikationspartnern) bekannt ist, weisen Buchstabenfolgen, die aus einem „sinnvollen“ Text stammen, im Gegensatz zu zufälligen Buchstabenfolgen (Zufallstexten), statistisch auswertbare Abhängigkeiten auf, die eine Entschlüsselung möglich machen können.  Damit aus dem verschlüsselten Text ohne Schlüssel nicht wieder das Original rekonstruiert werden kann, muss der Schlüssel kryptologisch sicher sein, das heißt, er darf von einer echt zufälligen Zahlen- beziehungsweise Buchstabenfolge nicht zu unterscheiden sein. Ist er dies nicht, so kann ein Angreifer unter Umständen durch Kryptoanalyse, auch ohne Kenntnis des Schlüssels, den Text entschlüsseln.  Um einen kryptologisch sicheren Schlüssel zu erzeugen, wird im Idealfall ein physikalischer Zufallszahlengenerator verwendet, da nur ein solcher echt zufällige, das heißt nicht-deterministische, Werte liefert.  Grundsätzlich kann auch ein Generator für Pseudozufallszahlen verwendet werden. Dann darf der Schlüssel jedoch nicht so lang sein, dass man aus ihm auf den internen Zustand des Generators schließen könnte, denn sonst könnten alle darauffolgenden Werte vorhergesagt werden. Das ist bei einfachen Generatoren (wie zum Beispiel Kongruenzgeneratoren) bereits nach wenigen Werten der Fall. Bei kryptographisch sicheren Generatoren können dies erheblich längere Folgen sein, sie sind aber ebenfalls deterministisch und können theoretisch dennoch geknackt werden.

Mehrfachverwendung des Einmalschlüssels.

Ein in der praktischen Anwendung (Beispiele: Lorenz-Schlüsselmaschine und Venona) schon häufig gemachter Fehler ist, mehr als nur die beiden, allein für Sender und Empfänger bestimmten Kopien des Einmalschlüssels herzustellen und zu verteilen oder den Schlüssel mehr als einmal zur Verschlüsselung zu verwenden. Schon eine zweimalige Verwendung eines Einmalschlüssels genügt, um die Kommunikation erfolgversprechend angreifen zu können.  Der Angreifer geht dabei von folgender Überlegung aus: Angenommen, der Absender hat für beide verschlüsselten Nachrichten (versehentlich) denselben Schlüssel verwendet, dann kann der Angreifer die Differenz der beiden verschlüsselten Texte analysieren. Klartexte und folglich auch Differenzen von Klartexten zeigen nämlich im Gegensatz zu Zufallstexten eine Reihe von Auffälligkeiten, die statistisch ausgewertet und zur Entzifferung ausgenutzt werden können. So zeigt die Buchstabenhäufigkeit von Differenztexten ebenso charakteristische Auffälligkeiten wie bspw. die von Klartexten oder von monoalphabetisch verschlüsselten Texten. Die folgende Tabelle zeigt als Ergebnis einer Auszählung der Differenz von zwei deutschen Texten aus jeweils einer Million Buchstaben die relativen Häufigkeiten der Buchstaben in ‰ (Promille). Bei einer Gleichverteilung würde man jeden der 26 Buchstaben mit einer Häufigkeit von 1/26, also mit 3,85 ‰ erwarten.  Bei Differenztexten – falls sie von zwei Klartexten oder von zwei nach dem Einmalschlüssel-Verfahren mit identischem Schlüssel verschlüsselten Geheimtexten stammen – dominiert der Buchstabe Z mit etwa 77 ‰, der durch Koinzidenzen von identischen Buchstaben in beiden Klartexten und damit auch (bei zweifacher Verwendung desselben Einmalschlüssels) in beiden Geheimtexten auftritt. Ein Nebenmaximum tritt beim Buchstaben M mit 50 ‰ auf. Ursache dafür sind Koinzidenzen der in deutschsprachigen Texten häufigen Buchstaben E und R beziehungsweise R und E, die beide die gleiche Differenz, nämlich 13, aufweisen. Falls der Angreifer diese Auffälligkeiten am Differenztext entdeckt, bestätigt dies seinen Verdacht der Mehrfachverwendung eines Einmalschlüssels (siehe auch: Koinzidenzindex). Basierend auf weiteren statistischen Abhängigkeiten und mithilfe von speziellen Differenztextbasen sowie passender Trigramm-, Tetragramm- und Pentagramm-Tabellen (siehe "N-Gramm") und rechnergestützter Untersuchung der verschiedenen Fälle können die Geheimtexte nun erfolgversprechend angegriffen werden.  Auf diese Weise kann das theoretisch unknackbare Einmalschlüssel-Verfahren plötzlich dennoch gebrochen werden, falls bei der praktischen Anwendung Fehler passieren.

Seitenkanalangriffe.

Variiert die Länge der verschlüsselten Nachrichten oder die Rate des Nachrichtenaustauschs, so lassen sich dadurch, unabhängig vom Verschlüsselungsverfahren, Rückschlüsse auf den Inhalt ziehen. Ein probates Gegenmittel hierzu sind „Füllsprüche“, die dem Gegner Funkaktivität vortäuschen, auch dort, wo keine Nachrichten ausgetauscht werden.

Zusammenfassung.

Nachteile.

Das One-Time-Pad benötigt einen Schlüssel, der genauso lang ist wie die Nachricht selbst. Um beispielsweise die gesamten Daten eines Festplattenlaufwerks zu verschlüsseln, ist ein zweites Festplattenlaufwerk (mit mindestens gleicher Größe) zur Speicherung des Schlüssels nötig.  Zur Wahl des Schlüssels ist ein physikalischer Zufallszahlengenerator nötig, der in der Regel in spezieller Hardware realisiert wird. Die Sicherheit des One-Time-Pads hängt von der Güte des Zufallszahlengenerators ab. Eine weniger aufwendige Alternative zum One-Time-Pad ist eine Stromchiffre, die mit einem Pseudozufallsgenerator auskommt, aber dafür keine informationstheoretische Sicherheit besitzt.  Will man Nachrichten mit dem OTP-Verfahren verschlüsselt übertragen, muss der Schlüssel über einen anderen (sicheren) Kanal übertragen werden als die Nachricht. Beispielsweise kann eine CD mit Schlüsseln durch einen Boten überbracht werden, während die damit verschlüsselten Nachrichten über das Internet übertragen werden. Aufgrund des hohen logistischen Aufwands konnte sich das One-Time-Pad für die Verschlüsselung in größeren Kommunikationsnetzen nicht durchsetzen.

Vorteil.

Das One-Time-Pad ist informationstheoretisch gegen Kryptanalyse sicher und kann nicht entziffert werden, wenn der Schlüssel genauso lang ist wie die Nachricht und aus Zeichen besteht, die zufällig und unabhängig sind, und wenn er nur einmal zur Verschlüsselung verwendet wird. Um das einmalige Verwenden des Schlüssels zu gewährleisten, empfiehlt es sich, den Schlüssel nach erfolgreicher Entschlüsselung unwiderruflich zu löschen, damit einer Häufigkeitsanalyse vorgebeugt werden kann. Unter diesen Voraussetzungen kann der Geheimtext nur mit Kenntnis des Schlüssels entschlüsselt werden.  Andere Verschlüsselungsverfahren (wie AES) erreichen ihre Sicherheit durch den immensen Berechnungsaufwand der theoretisch denkbaren Entzifferung, der auf absehbare Zeit praktisch nicht realisierbar ist. Mit anderen Worten, einem potenziellen Angreifer fehlt es an notwendigen Ressourcen (zum Beispiel Rechenleistung oder Zeit), um seinen Entzifferungsversuch erfolgreich durchführen zu können. Die Sicherheit des One-Time-Pad dagegen beruht auf der einmaligen Verwendung des Schlüssels sowie der zufälligen Wahl des verwendeten Schlüssels. Richtig angewendet, bietet es für die zweiseitige geheime Kommunikation unübertreffliche Sicherheit und kann auch mit beliebig hoher Rechenleistung nicht gebrochen werden.

Das One-Time-Pad (Abkürzung: OTP, deutsch: Einmalverschlüsselung oder Einmalschlüssel-Verfahren, wörtlich "Einmal-Block", nicht zu verwechseln mit dem "Einmal-Passwort-Verfahren") ist ein symmetrisches Verschlüsselungsverfahren zur geheimen Nachrichtenübermittlung. Kennzeichnend ist, dass ein Schlüssel verwendet wird, der (mindestens) so lang ist wie die Nachricht selbst. Das OTP ist informationstheoretisch sicher und kann nachweislich nicht gebrochen werden – vorausgesetzt, es wird bestimmungsgemäß verwendet.

一次性密码本(one-time pad,缩写为OTP)是古典密码学中的一种加密算法。是以随机的密钥(key)组成明文,且只使用一次。


Überblick.

Oberon wurde – wie sein Vorgänger Modula-2 – parallel zu einer Workstation (Ceres) entwickelt.  Oberon fand nach seiner Veröffentlichung recht schnell unter anderem zu Bildungszwecken in Schulen und Universitäten Verwendung. Es existieren inzwischen allerdings auch auf Oberon basierende, ebenfalls kostenlos verfügbare Werkzeuge, die auch kommerziell eingesetzt werden, wie zum Beispiel die Programmiersprache Component Pascal und die Integrierte Entwicklungsumgebung BlackBox Component Builder.  Die Vorteile von Oberon liegen besonders im modularen Aufbau, der großen Sicherheit und in der Einfachheit der Sprache, die eindeutig und vergleichsweise kurz definiert werden kann "(siehe auch EBNF)". Mit Oberon ist es besonders leicht und sicher, das Programmieren auf verschiedene Personen aufzuteilen und die Arbeit später zusammenzufügen.  Hanspeter Mössenböck hat Oberon mit wenigen Änderungen zur Programmiersprache Oberon-2 weiterentwickelt, wobei zusätzlich im Wesentlichen explizit typgebundene Prozeduren erlaubt wurden, so dass die entsprechenden Objekte nicht mehr implizit in der formalen Parameterliste der Methoden aufgeführt werden müssen. Ferner wurde die Exportmarke "-" (als Alternative zu "*") zur Unterdrückung von Schreibrechten auf Objekte oder deren Komponenten eingeführt.  Die Quelltexte der Compiler sind in der Regel frei verfügbar. Es gibt verschiedene Integrierte Entwicklungsumgebungen, genannt werden kann zum Beispiel auch POW!. Neben dem Einsatz als Programmiersprache ist auch die Nutzung als Betriebssystem (Native Oberon) möglich.  Anders als bei anderen vollwertigen, objektorientierten Programmiersprachen wird der Quelltext nicht interpretiert (zum Beispiel Ruby) oder in Bytecode übersetzt (zum Beispiel Java), sondern in der Regel in einem einzigen Compilerdurchlauf sehr schnell in Maschinensprache übersetzt. Der kompilierte Code ist typsicher, und Speicherbereichsprüfungen sind obligatorisch. Die Verwendung von Programmanweisungen zur Deallokation von Zeigervariablen ist obsolet.  Es ist möglich, Haltepunkte zu setzen (Anweisung HALT) und auch alle lokalen Variablen nach dem Abbruch des Programms zu analysieren. Globale Variablen können im Laufzeitsystem jederzeit analysiert werden. Die Entwicklungszeiten mit Oberon sind daher sehr kurz, und der Maschinencode ist dennoch sehr effizient und robust. Auch Echtzeitanwendungen können mit Oberon implementiert werden.  Die Programmiersprache Oberon zeichnet sich dadurch aus, dass sie die objektorientierte Architektur im Gegensatz zum Beispiel zu C++ unter anderem mit einem integrierten Laufzeitsystem Oberon System und einer Automatischen Speicherbereinigung "(garbage collection)" vollständig unterstützt. Auf Mehrfachvererbung wurde bewusst verzichtet, um den Compiler von komplexen Verwaltungsaufgaben zu entlasten und den Programmierer vor unerwarteten Ergebnissen im Zusammenhang mit dem Diamond-Problem zu bewahren.

Code-Beispiele.

Hello World im Ulmer OBERON-System:  Die objektorientierte Programmierung wird mit erweiterten Datenverbünden vom Datentyp "RECORD" erreicht. Die Definition von Methoden wird durch typengebundene Prozeduren, und die Definition von Sichtbarkeiten wird durch Exportmarken ("*" für Schreibzugriff und "-" für Lesezugriff) erwirkt. Beispiel in Oberon-2:  Attribute, die nur einen Lesezugriff haben, können durch typengebundene Prozeduren (Methoden) verändert werden. Beispiel:

Weiterentwicklungen.

Ausgehend von Oberon und Oberon-2 sind die Programmiersprachen Component Pascal, Active Oberon und Zonnon entstanden.

Oberon ist eine von Niklaus Wirth und Jürg Gutknecht entwickelte, objektorientierte, streng strukturierte Programmiersprache. Sie ist den ebenfalls von Wirth entworfenen Vorgängern Pascal und Modula-2 recht ähnlich, allerdings strukturierter als Pascal und mächtiger, gleichzeitig aber erheblich weniger umfangreich als Modula-2. Die Erstpublikation erfolgte 1987. Das ETH Oberon System ist ein eigenständiges Betriebssystem der ETH Zürich, das in der Sprache Oberon implementiert ist, als Entwicklungsgrundlage für die Sprache diente und ebenso wie der Compiler kostenlos erhältlich ist.

Oberon,一种程序语言,由是Pascal之父尼克劳斯·维尔特设计。最初是作为Oberon项目的一部分出现的。在设计了Pascal,Modula,Modula-2之后,Wirth发现程序语言过分复杂精微了,提供了很多很少用或者基本不用的抽象机制,而Oberon是最简化的一次尝试。它设计的非常小,一页纸就能用EBNF写下它的文法。最早的Oberon全编译器才4000多行代码。现在Oberon已经发展到Oberon-2,Oberon-07。Oberon是一个以安全为目标的语言,它包括数组边界检查,垃圾回收以及型别安全检查。


Geographie.

Durch den Ontariosee verläuft die Grenze der Vereinigten Staaten zu Kanada. Er liegt auf Höhe und seine Fläche beträgt 19.011 km2. Der kanadische Seeanteil beträgt 9969 km2 und der US-amerikanische Seeanteil beträgt 9042 km2. Zum Vergleich: Seine Ausdehnung entspricht ungefähr der Größe des deutschen Bundeslandes Rheinland-Pfalz; die Fläche des größten Sees Europas, des Ladogasees, übertrifft er um rund 1000 km2.  Die Wassertiefe beträgt bis zu 244 Meter. Der Hauptzufluss erfolgt über den Niagara River aus dem Eriesee. Weitere Zuflüsse sind der Trent River, der Genesee River, der Oswego River und der Salmon River. Der Ontariosee entwässert über den Sankt-Lorenz-Strom. Durch den arktischen Einfluss ist der Uferrand durchschnittlich drei Monate im Jahr zugefroren, dient aber im Sommer als Wärmespeicher, so dass er im Gebiet um die Niagarafälle u. a. den Weinanbau ermöglicht.  Das Wasser aus dem See wird auch für die Trinkwasserversorgung und zur Kühlung von Bürogebäuden in der Stadt Toronto verwendet (siehe DLWC).  Wie bei den anderen Großen Seen Nordamerikas, so sind auch beim Ontariosee die Gezeiten – anders als bei vielen kleineren Binnenseen – bemerkbar. Der Ontariosee hat rund 1500 Inseln, die größte, Wolfe Island, liegt am östlichen Abfluss des Sees im Sankt-Lorenz-Strom.

Name.

Der Name des Sees leitet sich von der Sprache der Wyandot ab, wo das Wort "ontarío" „Großer See“ bedeutet. Die kanadische Provinz wurde später nach dem Ontariosee benannt. In frühen Karten wurde der See teilweise anders genannt. In den "Relation des Jésuites" trug er den Namen „Lac Ontario ou des Iroquois“ oder „Ondiara“. Eine französische Karte aus dem Jahr 1712 bezeichnete ihn nach der am Nordostufer gelegenen französischen Niederlassung Fort Frontenac als „Lac Frontenac“. In der irokesischen Sprache hieß der See „Skanadario“.  Wegen der Ähnlichkeiten in Form und Fläche diente der Lake Ontario als Namensgeber für den Ontario Lacus auf dem Saturnmond Titan.

Der Ontariosee (; ) ist der flächenmäßig kleinste der fünf Großen Seen Nordamerikas, die miteinander durch Flussläufe verbunden sind.

安大略湖(Lake Ontario)北邻加拿大安大略省,南毗尼亚加拉半岛和美国纽约州,是北美洲五大湖之一。


Leben.

Kindheit.

Otto Hahn wurde am 8. März 1879 als jüngster Sohn des Glasermeisters und Unternehmers Heinrich Hahn (1845–1922, „Glasbau Hahn“) und dessen Frau Charlotte Hahn geb. Giese (1845–1906) in Frankfurt am Main geboren. Er verlebte zusammen mit seinen Brüdern Karl, Heiner und Julius eine behütete Kindheit. Walther Gerlach schreibt in

Studium in Marburg und München.

Nach dem Abitur an der Klinger-Oberrealschule in Frankfurt am Main begann Hahn 1897 bei Theodor Zincke an der Philipps-Universität Marburg sein Studium der Chemie und Mineralogie, als Nebenfächer belegte er Physik bei Franz Melde und Philosophie bei den Neukantianern Hermann Cohen und Paul Natorp, die einen entscheidenden Einfluss auf sein bereits empirisch geprägtes wissenschaftliches Denken und Handeln haben sollten. Da sein Vater den Beitritt zu einer schlagenden Verbindung ablehnte, wurde Hahn Mitglied im ‚Naturwissenschaftlich-Medizinischen Verein

Frühe Erfolge in London und Montreal (1904–1906).

Hahn strebte eine Tätigkeit in der Industrie an. Aus diesem Grund und zur Verbesserung seiner Sprachkenntnisse wechselte er 1904 auf Empfehlung Zinckes an das University College London und wurde Mitarbeiter von Sir William Ramsay, dem berühmten Entdecker der Edelgase. Hier beschäftigte sich Hahn mit dem seinerzeit noch jungen Gebiet der Radiochemie. Bei der Arbeit mit Salzen des Elements Radium entdeckte Hahn 1905 das „Radiothorium“, nach damaligen Vorstellungen ein neues radioaktives chemisches Element. Ramsay war begeistert und führte Hahn in die wissenschaftlichen Kreise Londons und der Royal Society ein, wo er seine Entdeckung in einem Vortrag erklären und anschließend in den "Proceedings of the Royal Society" publizieren konnte. Es ist – abgesehen von der Dissertation – die erste von über 250 wissenschaftlichen Veröffentlichungen.

Forschung in Berlin (1906–1944).

Entdeckung des Mesothoriums (Radium 228).

Im Sommer 1906 kehrte er nach Deutschland zurück und wurde Mitarbeiter am I. Chemischen Institut der Friedrich-Wilhelms-Universität Berlin bei Emil Fischer, der Hahn eine „Holzwerkstatt“ im Chemischen Institut als eigenes Labor zur Verfügung stellte. Dort entdeckte Hahn in wenigen Monaten – mit äußerst primitiven Apparaturen – das Mesothorium I, das Mesothorium II und

Entdeckung des radioaktiven Rückstoßes.

Im Juni 1907 habilitierte sich Hahn an der Friedrich-Wilhelms-Universität Berlin. Am 28. September 1907 lernte er im Physikalischen Institut bei Heinrich Rubens die fast gleichaltrige Physikerin Lise Meitner kennen, die von Wien nach Berlin gewechselt war. Hier begann die 30 Jahre lang dauernde Zusammenarbeit und lebenslange innige Freundschaft der beiden Wissenschaftler. Die im Mai 1908 in der Physikalischen Zeitschrift erschienene Abhandlung "Über die Absorption der Beta-Strahlen einiger Radioelemente" ist die erste gemeinsame Publikation (von insgesamt 50), und bereits kurze Zeit später veröffentlichten Hahn und Meitner die Entdeckung eines neuen kurzlebigen Produktes des Actiniums, des "Actinium C."  Nachdem die Physikerin Harriet Brooks 1904 zum ersten Mal den radioaktiven Rückstoß beobachtet, aber falsch gedeutet hatte, gelang es erst Otto Hahn 1908/09, den Rückstoß bei der formula_1Umwandlung nachzuweisen und richtig zu interpretieren. Otto Hahn formuliert das so: Der Physiker Walther Gerlach kommentierte hierzu rückblickend: In der Folgezeit wurden von

Hochzeit mit Edith Junghans.

Nachdem Otto Hahn anlässlich einer Tagung des "Vereins Deutscher Chemiker" in Stettin im Juni 1911 auf einer Dampferfahrt zur Ostsee die 23-jährige Kunststudentin Edith Junghans kennengelernt hatte, heiratete das Paar am 22. März 1913 in Ediths Geburtsstadt Stettin, wo der Vater, Justizrat Paul Ferdinand Junghans (1859–1915), bis zu seinem frühen Tode 1915 Präsident des Stadtparlamentes war. Die Hochzeitsreise führte das junge Paar zunächst nach Südtirol

Erster Weltkrieg und Entdeckung des Protactiniums.

Zu Beginn des Ersten Weltkrieges wurde Otto Hahn zum Militärdienst einberufen. Zunächst diente er von August bis Dezember 1914 als Offiziersstellvertreter in zwei Regimentern an der Westfront, danach wurde er Offizier (Leutnant) und Mitglied der von Fritz Haber geleiteten Spezialeinheit für chemische Kriegsführung (u. a. mit James Franck, Gustav Hertz, Erwin Madelung, Wilhelm Westphal und Heinrich Wieland). Diese entwickelte, testete und produzierte Giftgas für Kriegszwecke, schulte das Militär für den Umgang mit Giftgas, bereitete den Einsatz an der Front vor und überwachte die Gasangriffe. Hahn war neben Franck der einzige, der die vom Haberschen Institut entwickelten Gasmasken und Filter im Jahre 1917 prüfte, indem er sich mit Gasmaske in einer mit Phosgen gefüllten Hütte aufhielt, bis das Gas durch die Gasmaske drang.  Hahn diente dem Gasregiment (Pionierregiment 35) vom Januar 1915 bis Kriegsende mit nur wenigen

Entdeckung der Kernisomerie.

Im Februar 1921 veröffentlichte Otto Hahn die erste Mitteilung über seine Entdeckung des Uran Z (Pa). Es ist die Entdeckung der Kernisomerie, die Walther Gerlach rückblickend so beschrieb:  Erst 15 Jahre später, 1936, gelang es dem jungen Carl Friedrich von Weizsäcker, das Phänomen der Kernisomerie als „metastabile Zustände der Atomkerne“ theoretisch zu erklären. Auch für diese Entdeckung, deren volle Bedeutung doch einige wenige erkannten, wurde Otto Hahn mehrfach von 1923 bis 1929,

Angewandte Radiochemie.

In den 1920er Jahren schuf sich Otto Hahn ein neues Arbeitsgebiet: Mit der von ihm neuentwickelten „Emaniermethode“ und dem „Emaniervermögen“ begründete er die „Angewandte Radiochemie“ zur Erforschung allgemeiner chemischer und physikalisch-chemischer Fragen. "Applied Radiochemistry" ist der Titel seines 1936 in englischer (und später in russischer) Sprache erschienenen Lehrbuches, das die 1933 von Hahn während seiner Gastprofessur an der Cornell University in Ithaca, New York (USA), gehaltenen Vorlesungen enthält. Diese Publikation hatte einen bedeutenden Einfluss auf praktisch alle Nuklearwissenschaftler in den 1930er und 1940er Jahren, vor allem in den USA, Großbritannien, Frankreich und der Sowjetunion.  Glenn T. Seaborg, der Mitentdecker zahlreicher Transuran-Elemente und damalige Präsident der United States Atomic Energy Commission, schrieb 1966 im Vorwort der amerikanischen Ausgabe von Hahns wissenschaftlicher Autobiographie:

Die Entdeckung der Kernspaltung (1938).

Gemeinsam mit Lise Meitner und seinem Assistenten Fritz Straßmann setzte Hahn die Forschungsarbeiten fort, die der italienische Physiker Enrico Fermi durch den Beschuss von Uran mit Neutronen 1934 begonnen hatte. Bis Ende 1938 glaubten alle Wissenschaftler, dass die Elemente mit Ordnungszahlen größer als 92 (die sogenannten Transurane) entstehen, wenn man Uranatome mit Neutronen beschießt. Eine Ausnahme stellte die Chemikerin Ida Noddack dar. Sie nahm den Paradigmenwechsel von 1938/39 vorweg, indem sie in "Angewandte Chemie" (Nr. 47, Jg. 1934) mutmaßte:  Aber kein Physiker griff die noddacksche Hypothese auf und überprüfte sie, auch Ida Noddack selbst nicht. Der Zerfall schwerer Atomkerne in leichtere Elemente galt als ausgeschlossen.  Hahn hatte seinen verehrten Lehrer und Freund Ernest Rutherford über den Verlauf der sogenannten "Transuran-Arbeiten" von Beginn an auf dem Laufenden gehalten und ihn über alle Fortschritte informiert. Ende April 1935

Tailfingen (1944–1945).

In der Nacht vom 11. zum 12. Februar 1944 wurde das Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie von einer schweren Bombe getroffen, sodass eine konstruktive Forschungsarbeit kaum mehr weitergeführt werden konnte. An seinen Bruder Heiner in Frankfurt am Main schrieb Otto Hahn: Hahn entschloss sich daher, sein

Zeit des Nationalsozialismus (1933–1945).

Durch sein energisches und konsequentes Auftreten gegenüber den NS-Behörden konnte Otto Hahn, der von Anbeginn ein Gegner der Nazi-Diktatur war und sich immer wieder erfolgreich der Aufforderung zur Mitgliedschaft in der NSDAP widersetzte, zusammen mit seiner couragierten Frau Edith vielen gefährdeten oder verfolgten Institutsangehörigen und Privatpersonen beistehen und sie vor Fronteinsatz oder gar der Deportation in ein Konzentrationslager bewahren.  Auch praktische humanitäre Überlebenshilfe für untergetauchte Mitbürger hat das Ehepaar Hahn geleistet, insbesondere Edith Hahn, wie aus einem Bericht hervorgeht: Im November 1933 weigerte sich Hahn, das Bekenntnis der deutschen Professoren zu Adolf Hitler zu unterzeichnen und trat Anfang 1934 aus Protest gegen die Entlassung jüdischer Kollegen, darunter Lise Meitner, James Franck und Fritz Haber, aus dem

Internierung in England (1945).

Bei Kriegsende, im April 1945, wurde Otto Hahn von alliierten Spezialeinheiten der Alsos-III-Mission in Tailfingen (heute: Albstadt) festgenommen und nach kürzeren Zwischenaufenthalten in Reims, Versailles und Huy mit neun deutschen Physikern (darunter Max von Laue, Walther Gerlach, Werner Heisenberg und Carl Friedrich von Weizsäcker) im Rahmen der Operation Epsilon in dem Landhaus Farm Hall, in Godmanchester nahe Cambridge (England), interniert. Walther Gerlach schreibt:  Eine Beurteilung der britischen Bewachungsoffiziere charakterisiert Hahn als wohlwollend und kooperativ: In Farmhall erfuhren die deutschen Wissenschaftler am 6. und 9. August vom Abwurf der amerikanischen Atombomben auf

Der Nobelpreis für Chemie 1944.

Nachdem Hahn 1943 als auswärtiges Mitglied von der Königlich Schwedischen Akademie aufgenommen worden war, zeichnete sie ihn im Jahre 1944 mit dem Nobelpreis für Chemie aus – „für seine Entdeckung der Spaltung schwerer Atomkerne“, so die offizielle Begründung. Mit der Bekanntgabe wartete die Akademie jedoch bis nach dem Zusammenbruch der Hitler-Diktatur, denn sonst wäre Hahn gezwungen gewesen, den Nobelpreis abzulehnen. Daher wurde Hahns Wahl erst am 16. November 1945 veröffentlicht. Der Preis konnte ihm allerdings, da er sich im Dezember 1945 noch in englischer Internierung befand, erst ein Jahr später am 10. Dezember 1946 von König Gustav V. von Schweden in Stockholm überreicht werden.  Lise Meitner schrieb

Göttingen: Die Gründung der Max-Planck-Gesellschaft (1948).

Anfang 1947 gelang es dem neuen Nachrichtenmagazin "Der Spiegel" und seinem Redakteur Rudolf Augstein einige Verdächtigungen und Gerüchte über Otto Hahn zu zerstreuen. In dem Artikel heißt es unter anderem: Eine Woche später

Frankfurt am Main: Eröffnungsrede auf der ACHEMA IX (1950).

Auf der ersten „Ausstellung für Chemisches Apparatewesen“ nach dem Zweiten Weltkrieg, der ACHEMA IX im Juli 1950 in Frankfurt am Main war

Kampf gegen Kernwaffen und Atomversuche.

Schon unmittelbar nach dem Zweiten Weltkrieg trat Hahn unter dem Eindruck der amerikanischen Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki entschieden gegen den Einsatz der Kernenergie für militärische Zwecke auf. Er sah diese Art der Nutzung seiner wissenschaftlichen Erkenntnisse als Missbrauch, ja sogar als Verbrechen an. So verstärkte er in den 1950er und 1960er Jahren sein Engagement in zahlreichen Aufrufen für Abrüstung, Frieden und Völkerverständigung, ohne sich allerdings von kommunistisch gesteuerten Initiativen vereinnahmen zu lassen. Eine an ihn mehrfach herangetragene Mitgliedschaft in dem von Frédéric Joliot-Curie gegründeten Weltfriedensrat lehnte Hahn ebenso strikt ab wie die Teilnahme an dessen diversen Kongressen oder die Unterzeichnung von prosowjetisch orientierten Manifesten, wie z. B. in Warschau 1950, Stockholm 1951, oder in Wien und Ost-Berlin 1952. In mehreren Schreiben an Frédéric Joliot-Curie erklärte Hahn seinen Standpunkt, so auch Anfang Februar 1951, nachdem er von Joliot-Curie zur nächsten Tagung des Weltfriedensrates nach Ost-Berlin eingeladen worden war.

Rundfunk-Appell: Cobalt 60 – Gefahr oder Segen für die Menschheit? (1955).

Weithin bekannt wurden Hahns Ausführungen in seiner Rundfunk-Rede vom 13. Februar 1955 „Cobalt 60 – Gefahr oder Segen für die Menschheit?“, die zeitgleich in Deutschland, Dänemark, Österreich und

Mainauer Kundgebung (1955 und 1956).

So war er, unter anderem, der Initiator der Mainauer Kundgebung vom 15. Juli 1955, in der zunächst 18 und ein Jahr später dann 52 Nobelpreisträger auf die Gefahren der Atombombe aufmerksam machten und die Staaten der Welt eindringlich vor der Anwendung von Kernwaffen jeglicher Art warnten. Darin heißt es unter anderem: Einige

Göttinger Erklärung der 18 Atomforscher (1957).

Ein Jahr später gehörte Otto Hahn zu den Verfassern der Göttinger Erklärung, in der er sich am 12. April 1957 zusammen mit 17 führenden westdeutschen Atomwissenschaftlern gegen die nukleare Aufrüstung der deutschen Bundeswehr wandte. Der damalige Bundesverteidigungsminister Franz Josef Strauß, der die nukleare Bewaffnung energisch vorantrieb, äußerte sich daraufhin vor Journalisten abfällig und beleidigend über Hahn („Ein alter Trottel, der die Tränen nicht halten und nachts nicht schlafen kann, wenn er an Hiroshima denkt!“). Bundeskanzler Konrad Adenauer entschärfte die Situation einige Tage später bei einer Aussprache mit Otto Hahn und vier führenden Wissenschaftlern der "Göttinger Achtzehn" im Kanzleramt.  Die Göttinger Erklärung

Wiener Appell gegen A- und H-Bomben-Experimente (1957).

Am 13. November 1957 folgte Otto Hahns „Wiener Appell gegen die A- und H-Bomben-Experimente“ und am 28. Dezember 1957 sein Aufruf über den bulgarischen Rundfunk in Sofia für eine „dringende internationale

Petition der Naturforscher an die Vereinten Nationen (UN) in New York (1958).

Im Januar 1958 unterzeichnete Otto Hahn gemeinsam mit Albert Schweitzer die von Linus Pauling vorbereitete und später von über 9.000 Wissenschaftlern aus 44 Staaten unterstützte „Petition der Naturforscher an die Vereinten Nationen“ in New York zum „sofortigen Abschluß eines internationalen Abkommens zur weltweiten Einstellung der Kernwaffenversuche“ und im Oktober, zusammen mit dem amtierenden pakistanischen Präsidenten Ayub Khan, den früheren Premierministern Lord Clement Attlee, Edgar Faure, Tetsu Katayama und dem Bürgermeister von Hiroshima

Botschaft an den ‚Japanischen Rat gegen A- und H-Bomben‘ in Tokyo (1960).

Ende Januar 1958 wurde Otto Hahn gebeten, dem ‚Japan Council Against A and H Bombs‘ beizutreten und diesem als Ehrenmitglied anzugehören. Er sagte zu, musste aber seine Teilnahme an der ersten Tagung des Rates absagen. An

Moskauer Vertrag zur Einstellung von Atomtests (1963).

Am 5. August 1963, nach Inkrafttreten des in Moskau beschlossenen Atomversuchstopps, des sogenannten „Moskauer Vertrages“ zwischen der Sowjetunion, den USA und Großbritannien, begrüßte Otto Hahn in einem Brief an den ADN das Abkommen und plädierte für den baldigen Beitritt der Bundesrepublik Deutschland:  In einem Interview mit CTK, Prag, ergänzte er: Bereits zwei Wochen später, am 19. August 1963, trat die Bundesrepublik Deutschland dem Moskauer Vertrag bei und setzte somit umgehend Hahns Empfehlung in die Tat um.  Bis zu seinem Tode wurde er nicht müde, eindringlich in Wort und Schrift vor den Gefahren des nuklearen Wettrüstens der Großmächte und einer radioaktiven Verseuchung der Erde zu warnen. Seit 1957 wurde Otto Hahn von internationalen Organisationen mehrfach für den Friedensnobelpreis vorgeschlagen (u. a. von der größten französischen Gewerkschaft CGT, der Confédération générale du travail). Der Friedensnobelpreisträger von 1962 Linus Pauling, bezeichnete einmal Otto Hahn als „eines meiner Vorbilder“.

Die 1. UN-Konferenz „Atome für den Frieden“ in Genf (1955).

Am 17. Dezember 1954 schrieb Otto Hahn in einem Brief an den Präsidenten der UN-Generalversammlung, den früheren niederländischen Außenminister Eelco van Kleffens: Im Juni 1955 wurde Otto Hahn von Außenminister Heinrich

Begegnung mit Jawaharlal Nehru (1956).

Auf der Hauptversammlung der MPG im Juni 1956 in Stuttgart beklagte Otto Hahn erneut, dass die staatlichen Zuschüsse für die Max-Planck-Gesellschaft immer wieder hinter den Erwartungen zurückblieben. In seinem Manuskript, das der Presse vorab

„Atomium-Rede“ in Brüssel (1958).

Im März 1958 erhielt Otto Hahn die Einladung der belgischen Regierung, auf der ersten Weltausstellung nach dem Zweiten Weltkrieg, der Expo 58 in Brüssel, einen Vortrag über Atomenergie zu halten. Er sagte zu. – Zuvor hatte er ein „Gespräch mit Hübinger, Innenministerium, über Vortrag in Brüssel. Ich verspreche, nicht politisch zu werden, also nicht über unsere Ablehnung von Atomwaffen zu sprechen, nur über die friedliche internationale Zusammenarbeit.“  Das Motto der Brüsseler Expo

Reise nach Israel (1959).

Im November 1959 besuchte Otto Hahn mit einer Delegation der Max-Planck-Gesellschaft, der der Biochemiker Feodor Lynen, der Kernphysiker Wolfgang Gentner und Hahns Sohn Hanno als Vertreter der Geisteswissenschaften angehörten, in offizieller Mission erstmals Israel, vornehmlich das Weizmann Institute of Science, um die ersten wissenschaftlichen Kontakte zu israelischen Kollegen zu knüpfen – u. a. mit Abba Eban, dem damaligen Präsidenten des Instituts und späteren Außenminister, als auch mit den Professoren Yigael Yadin, Giulio Racah und Yehuda Hirshberg

Südafrika (1965).

1965 lehnte Otto Hahn die Einladung der südafrikanischen Regierung Verwoerd ab, das erste Kernforschungszentrum des Landes und den ersten Atomreaktor des afrikanischen Kontinents (SAFARI 1) in Pelindaba nahe der Hauptstadt Pretoria einzuweihen. Er begründete diese Entscheidung mit dem Hinweis, es sei für ihn

Reise in die ČSSR (1966).

Im Juli 1966 besuchte Otto Hahn auf Einladung der dortigen Stadtverwaltung die tschechische Stadt Jáchymov, das frühere St. Joachimsthal, um an der Enthüllung eines Denkmals zu Ehren des Ehepaares Marie und Pierre Curie teilzunehmen und eine Ansprache zu halten. Es wurde seine letzte Auslandsreise. In Jáchymov traf er

Tod.

Im März 1968 fragte der belgische Friedensnobelpreisträger Dominique Pire bei Hahn an, ob er bereit wäre, das Protektorat für den bei der Weltausstellung 1970 in Osaka geplanten "Pavillon de la Paix" zu übernehmen. Hahn hatte zunächst Bedenken wegen seines "hohen Alters," aber da er Père Pire außerordentlich schätzte, und dieser ihm zusicherte, ihm würden keinerlei administrative Verpflichtungen entstehen, sagte er schließlich zu. Seinen Brief an Pire vom 18. März 1968 – dem letzten offiziellen Schreiben – beendete Hahn mit den Worten: Drei Tage später

Private Interessen.

Bergsteigen.

1898 hatte Otto Hahn erstmals alpine Luft geschnuppert, und zwar beim Aufstieg zum höchsten Berg Deutschlands, der Zugspitze, was seine Liebe zu den Bergen begründen sollte. Danach gab es zunächst eine mehrjährige Pause

Haustiere.

Otto und Edith Hahn hatten in ihrer Dahlemer Villa in der Altensteinstraße 48 immer mehrere Katzen, darunter ‚Muzie‘, über die Sohn Hanno 1939 eine Erzählung im Fachblatt "„Unsere Katze“" veröffentlichte, und einen

Musik.

Zeit seines Lebens war Hahn ein „großer Musikliebhaber“, wie er sich selbst bezeichnete, der gerne, wann immer es irgendwie möglich war, Konzerte und Opernaufführungen besuchte. Während er sich in seiner Jugend noch an Richard Wagner begeistern konnte, wurde sein musikalisches

Literatur.

Hahn, der bereits in seiner Studentenzeit ein wachsendes Interesse an Literatur, vor allem an Lyrik, entwickelt hatte (zum Beispiel an den Gedichten Christian Morgensterns, von denen er zahlreiche bis ins hohe Alter auswendig rezitieren konnte), stand in späten Jahren mit mehreren Dichtern und Schriftstellern in näherer Beziehung, u. a. mit Reinhold Schneider, Carl Zuckmayer, Alice von Herdan, Irmgard Keun, Joseph Breitbach und Eugen Roth, der ihm einmal den folgenden Schüttelreim schrieb:  <poem style="margin-left:3em;"> "Stolz wandre ich des Lebens Bahn hin –" "seit ich geliebt von Otto Hahn bin." </poem>  Auch mit einigen Theatermenschen pflegte Hahn engere Kontakte, so zum Beispiel mit dem Intendanten Heinz Hilpert und dem Schauspieler

Ehrungen.

Auszeichnungen zu Lebzeiten.

Otto Hahn, seit 1960 Ehrenpräsident der Max-Planck-Gesellschaft, war einer der meistgeehrten und höchstdekorierten Wissenschaftler aller Zeiten. Er erhielt viele bedeutende akademische, städtische und staatliche Auszeichnungen auf der ganzen Welt. Hahn war Ehrendoktor zahlreicher Universitäten und Mitglied oder Ehrenmitglied von 45 Akademien und Wissenschaftlichen Gesellschaften – darunter die University of Cambridge, die Physical Society (heute Institute of Physics), die Royal Society und das University College in London, die Rumänische Physikalische Gesellschaft in Bukarest, die Königlich Spanische Gesellschaft für Physik und Chemie und das Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) in Madrid,

Nachruhm.

Zwei Jahre nach seinem Tod schlugen amerikanische Forscher vor, das neu synthetisierte Element Nr. 105 ihm zu Ehren "Hahnium" zu nennen, 1997 wurde es jedoch von der IUPAC nach dem russischen Forschungszentrum in Dubna endgültig Dubnium genannt. Auch für das Element Nr. 108 hatte die IUPAC 1994 den Namen Hahnium vorgeschlagen, das Element trägt aber seit 1997 den Namen Hassium. Ferner wurde 1964 das einzige nuklear angetriebene europäische Schiff, der Atomfrachter NS Otto Hahn, nach ihm benannt, ebenso wie 1971 zwei Intercity-Züge der Deutschen Bundesbahn (Strecke Hamburg-Altona – Basel SBB). Ihm zu Ehren und zu seinem

Filme.

Dokumentarfilme

Zeugnisse über Otto Hahn.

Alle folgenden Zitate sind entnommen aus Dietrich Hahn (Hrsg.): "Lise Meitner: Erinnerungen an Otto Hahn."  Albert Einstein, Princeton (USA), 1949, über Hahns Wirken von 1933 bis 1945: „Einer der Wenigen, die aufrecht geblieben sind und ihr Bestes taten während dieser bösen Jahre.“  Lise Meitner, Stockholm, 1949: „Otto Hahn verstand es, mit den einfachsten Hilfsmitteln an die schwierigsten Probleme heranzugehen, geleitet von seiner ungewöhnlichen intuitiven Begabung und seinen ebenso ungewöhnlichen, vielseitigen chemischen Kenntnissen. Wie oft habe ich nicht in den langen Jahren unserer Zusammenarbeit gesehen, daß er Probleme, die der Physiker sich durch mathematische Formeln klar macht, rein intuitiv und anschaulich erfaßt hat.“  Lise Meitner im persönlichen Gespräch zu Otto Hahn: „Hähnchen, von Physik verstehst du nichts, geh nach oben!“  Max Born, Bad Pyrmont, 1955: „Einer der nobelsten und feinsten Menschen, denen ich je begegnet bin.“  Lise Meitner, Stockholm, 1959: „Die große Zuverlässigkeit seines Charakters, seine natürliche Liebenswürdigkeit und Freude am Scherzen haben ihn auch bei etwaigen schwierigen Diskussionen, wissenschaftlicher oder menschlicher Art, nie verlassen.“  Manfred Eigen, Göttingen, 1968: „Obwohl Otto Hahn einer der wenigen Wissenschaftler war, die Geschichte gemacht und eine ganze Ära der Weltpolitik bestimmt haben, hat er sich doch nie als eine Persönlichkeit der Weltpolitik gefühlt.“  Fritz Straßmann, Mainz, 1968: „Die Zahl derer, die sich neben Otto Hahn stellen könnten, ist klein. Für ihn war seine eigene Handlungsweise zwar selbstverständlich, aber für die kommenden Generationen kann sie Vorbild sein, gleichgültig, ob man in der Haltung Otto Hahns sein menschliches und wissenschaftliches Verantwortungsbewußtsein oder seinen persönlichen Mut bewundert. Beides zusammen war selten in einer Person vereinigt anzutreffen, und so hat diese seltene Gabe Otto Hahn die Liebe und die Verehrung seiner Freunde und Schüler erworben und gesichert, und sie wird über seinen Tod hinaus hoffentlich das erstrebte Ziel vieler junger Menschen werden.“  Berta Karlik, Wien, 1969: „Otto Hahn hat sein so schweres menschliches Schicksal mit unvergleichlicher Haltung getragen. Stets blieb er äußerlich heiter, den Mitmenschen zugewandt in nie versiegender Herzensgüte, ein wunderbares Vorbild an sittlicher Kraft. Alle, die ihm begegnen durften, werden die Erinnerung an seine einzigartige Persönlichkeit als unverlierbaren inneren Besitz empfinden.“  Manfred von Ardenne, Dresden, 1978: „Jeder, der Otto Hahn kannte, mußte ihn als Forscher in seiner Arbeit sowie als Mensch in seinem Tun und Denken verehren. Er war Vorbild in seiner Gewissenhaftigkeit, zugleich die Herzen gewinnend in seiner Güte und Bescheidenheit.“  Elizabeth Rona, Miami (USA), 1978: „Ich habe oft gedacht, daß er einen zweiten Nobelpreis verdient hätte – den Friedensnobelpreis.“  Wolfgang Gentner, Heidelberg, 1979: „So wie er nie die Verfolgung der Juden im Dritten Reich vergessen konnte, benutzte er auch die erste Gelegenheit, Beziehungen zum neuen Staate Israel aufzunehmen. Es war seine letzte große Reise, die unvergeßlichen Eindruck auf ihn machte.“  Otto Haxel, Heidelberg, 1987: „Ich muß einfach sagen, daß er der bewundernswerteste Mensch ist, der mir unter den Wissenschaftlern bekannt ist. Seine charakterliche Größe, seine Schärfe des Verstandes und diese absolute Redlichkeit und Zurücksetzung seiner Person findet man so rasch nicht wieder.“  Carl Friedrich von Weizsäcker, Starnberg, 1988: „Die Menschheit kann nicht auf die Dauer zugleich mit der Kenntnis der Kernspaltung und der Institution des Krieges leben. Dieses Wissen beschattete die letzten Lebensjahrzehnte Otto Hahns. Es bewußt getragen zu haben, war sein Beitrag zum unerläßlichen Bewußtseinswandel unserer Zeit. Es war sein Geschenk an die Menschheit.“

Otto Emil Hahn, OBE (* 8. März 1879 in Frankfurt am Main; † 28. Juli 1968 in Göttingen) war ein deutscher Chemiker und ein Pionier der Radiochemie. Zwischen 1905 und 1921 entdeckte er zahlreiche Isotope (heute Nuklide genannt), 1909 den radioaktiven Rückstoß, 1917 das Element Protactinium und 1921 die Kernisomerie beim „Uran Z“. Für die Entdeckung und den radiochemischen Nachweis der Kernspaltung des Urans (Ende 1938) und des Thoriums (Anfang 1939) wurde ihm 1945 der Nobelpreis für Chemie des Jahres 1944 verliehen.

奥托·哈恩(,1879年-3月8日-1968年-7月28日),生于法兰克福逝于格丁根,德国放射化学家和物理学家,曾获1944年度诺贝尔化学奖(1945年颁发)。