Etymologie und Geschichte.

Der Ausdruck ist erstmals in der 1. Hälfte des 14. Jahrhunderts im Ostmitteldeutschen als Fachwort des böhmischen Bergbaus bezeugt ("quarz"). Zu seiner Herkunft gibt es verschiedene Hypothesen. Nach einer dieser Hypothesen stammt er von mhd. "querch" (‚Zwerg‘) in Anlehnung an den Aberglauben, dass Berggeister das bergbaulich wertlose Mineral unterschöben, nachdem sie ein an gleicher Stelle ursprünglich vorhandenes wertvolles Erz „geraubt“ hätten (vgl. auch die Etymologie von Kobalt). Eine andere Hypothese besagt, dass "Quarz" von "kwardy", einem Ausdruck aus einem polnischen Dialekt, stammt, welches der tschechischen Vokabel "tvrdý" (‚hart‘) entspricht. Einer Hypothese von Sergei Iwanowitsch Tomkeieff aus dem Jahr 1942 zufolge soll das Wort eine Zusammenziehung des sächsischen Bergmannsausdruckes „Querklufterz“ sein. Tomkeieff setzt dabei die Form "quertz, querz" als Grundform voraus, die sich in Schriften aus dem 16. Jahrhundert wie "Ein nützlich Bergbüchlin" und Agricolas "De re metallica" mit Bezug auf den Sprachgebrauch sächsischer Bergleute findet. Allerdings werden schon in dem 1889 erschienenen siebenten Band des Grimmschen Wörterbuchs ähnliche, seit dem 16. Jahrhundert existierende Herleitungen, die von einer Zusammenziehung aus "quaterz, quaderz" (‚böses Erz‘) oder aus "gewarz, gewärze" (Sammelbegriff zu "Warze") ausgehen, als „"spielende versuche, den ursprung des wortes zu ergründen"“ bezeichnet.  "Quarz" hat sich als Mineralbezeichnung international durchgesetzt, mit leichten, sprachspezifischen Abwandlungen wie beispielsweise "quartz" im Englischen und Französischen, "kvarts" im Schwedischen, "quarzo" im Italienischen oder кварц (kwarz) im Russischen.

Klassifikation.

Nach der 8. und 9. Auflage der Strunz’schen Systematik der Minerale gehört Quarz aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung zur Mineralklasse der Oxide mit einem Metall-Sauerstoff-Verhältnis von 1:2.  In der ist er zudem Namensgeber für eine Gruppe chemisch ähnlicher oder gleicher Minerale, der "Quarzgruppe", deren weitere Mitglieder Coesit, Cristobalit, Melanophlogit, Mogánit, Opal, Stishovit und Tridymit sind.  Die untergliedert die Oxide allerdings feiner. Quarz sowie die ihm verwandten Minerale Beta-Quarz (Existenz bisher nur als Synthese bekannt) Coesit, Cristobalit, Melanophlogit, Mogánit, Seifertit, Opal, Stishovit und Tridymit werden nun der Unterabteilung "(Chemische Verbindungen) Mit kleinen Kationen: Kieselsäure-Familie" zugerechnet. Das in der Systematik ebenfalls mit aufgeführte Lechatelierit (Kieselglas) hat allerdings nach wie vor einen fraglichen Mineralstatus und ist daher von der International Mineralogical Association (IMA) auch nicht als eigenständiges Mineral anerkannt.  Die Systematik von James Dana ordnet die Minerale nach ihrer Kristallstruktur. Im Quarz ist Silicium tetraedrisch von vier Sauerstoffatomen umgeben. Diese SiO-Tetraeder sind über ihre Ecken zu einem dreidimensionalen Gerüst verknüpft, und Quarz wird daher in der Systematik von Dana den Gerüstsilikaten zugeordnet.

Chemismus.

Quarz ist eine sehr reine Verbindung und baut andere Elemente nur in Spuren ins Kristallgitter ein. Natürliche Quarze können zwischen 13 und 15.000 ppm (meist aber nur einige 100 ppm) Al, zwischen 9 und 1400 ppm Na, zwischen 3 und 300 ppm K, sowie geringere Mengen an Fe, Ti, P, H und Li enthalten.  Der Einbau dieser Ionen erfolgt zumeist über einen gekoppelten Ersatz (Substitution) eines Si-Ions durch ein dreiwertiges und ein einwertiges Ion, so etwa Al und Na. Die Fremdionen werden sowohl auf den Si-Positionen im Gitter eingebaut wie auch auf ansonsten leeren Zwischengitterplätzen. Neben dem Einschluss von Fremdmineralen ist der Einbau von Metallionen, teils im Zusammenspiel mit ionisierender Strahlung, verantwortlich für die verschiedenen Farben der Quarzvarietäten.

Kristallstruktur.

Tiefquarz ist trigonal-trapezoedrisch (Kristallklasse 32) und kristallisiert in den enantiomorphen Raumgruppen und. Die Maße der Elementarzelle sind a = a = 4,9124 Å und c = 5,4039 Å. Eine Elementarzelle enthält drei Formeleinheiten SiO. Silicium (Si) und Sauerstoff (O) besetzen kristallographisch unterscheidbare Atompositionen:  Jedes Sauerstoffion ist von zwei Siliciumionen im Abstand von 1,6054 Å und 1,6109 Å umgeben und sechs Sauerstoffionen im Abstand von ca. 2,62 Å. Die Si-O-Bindungen haben einen großen kovalenten Anteil, was die Ursache für die große Härte von Quarz ist. Der Si-O-Si-Bindungswinkel beträgt 143,61°. Entsprechend ist jedes Siliciumion tetraedrisch von vier Sauerstoffionen umgeben, zwei im Abstand von 1,6054 Å und zwei im Abstand von 1,6109 Å.  "SiO-Gerüst": Die SiO-Tetraeder sind untereinander über die Tetraederecken verknüpft, jeder Tetraeder mit vier benachbarten Tetraedern. In Richtung der c-Achse sind sie zu Paaren von spiralförmigen Ketten verknüpft. Diese SiO-Tetraederhelixpaare, die untereinander nicht verbunden sind, bilden sechsseitige, offene Kanäle in Richtung der c-Achse.  α-Quarzkristalle der beiden enantiomorphen Raumgruppen unterscheiden sich im Drehsinn der Tetraederschrauben. Linkshändischer α-Quarz kristallisiert in der Raumgruppe und die Tetraederschrauben winden sich im Uhrzeigersinn um die c-Achse dem Betrachter entgegen, wenn man von oben auf die c-Achse schaut. Entsprechend winden sich die Tetraederschrauben des rechtshändigen α-Quarzes (Raumgruppe ) entgegen dem Uhrzeigersinn dem Betrachter entgegen. Die spiralförmigen Tetraederketten sind mit sechs benachbarten Tetraederspiralen so verknüpft, dass jeder SiO-Tetraeder zu zwei benachbarten Tetraederketten gehört und an zwei der sechsseitigen Kanäle grenzt.  Quarz ist nur bei niedriger Temperatur in der trigonalen α-Quarz-Phase stabil. Bei 573 °C findet eine Phasenumwandlung in die hexagonale β-Quarz-Phase statt. Die höhere Symmetrie des β-Quarzes führt unter anderem zum Verlust der piezoelektrischen Eigenschaften. Den Übergang von der β-Quarz-Phase zum α-Quarz kann man sich leicht vereinfacht durch Kippen robuster Tetraeder um die <100>-Achse veranschaulichen. Die Kipprichtung entscheidet über die Orientierung des α-Quarzes.

Eigenschaften.

Morphologie.

Gut ausgebildete Kristalle sind verbreitet und ihre Form kann je nach Wachstumsbedingungen recht unterschiedlich sein. Die nebenstehende Abbildung illustriert die typische prismatische Kristallform von Linksquarz und wie sich diese Form aus den Grundkörpern der trigonal-trapezoedrischen Klasse (Klasse 32) zusammensetzt. Die in Klammern gesetzten Zahlen im Text und auf der Abbildung sind die Millerschen Indizes. Sie werden in der Kristallographie für die Bezeichnung von Kristallflächen verwendet. Indizes von Kristallflächen werden in runde Klammern gesetzt, Indizes von einer Flächengruppe, die einen Grundkörper bilden, in geschweifte Klammern und Indizes von Richtungen (Kristallachsen) in eckige Klammern.  Dominiert wird die Kristallform vom hexagonalen Prisma I. Stellung ({100}). Die Prismenflächen liegen parallel zur kristallographischen c-Achse. Begrenzt wird das Prisma an den Enden vom positiven und negativen Rhomboeder ({101} und {011}), wobei das positive Hauptrhomboeder mit größeren Flächen auftritt.  Untergeordnet, d. h. kleiner ausgebildet, treten verschiedene trigonale Trapezoeder, meist {511}, und trigonale Bipyramiden, meist {111}, auf. Von diesen Polyedern gibt es in der Kristallklasse 32 jeweils zwei enantiomorphe (linke und rechte), ansonsten aber identische Formen. An einem unverzwillingten Quarzkristall treten entweder nur rechte oder nur linke Trapezoeder und Bipyramiden auf, am Linksquarz (Raumgruppe ) linke Formen und am Rechtsquarz (Raumgruppe ) rechte Formen. Unterschieden werden können Rechts- und Linksquarze anhand der Anordnung der Trapezoeder- und Bipyramidenflächen. Beim Linksquarz treten diese links von den Hauptrhomboederflächen {101} auf und beim Rechtsquarz rechts von den Hauptrhomboederflächen.

Kristall- und Wachstumsformen.

Für auffällige Wachstumsformen von Quarz haben sich eigene Namen etabliert:  Weitere Namen sind für bestimmte Verwachsungen mehrerer Kristalle gebräuchlich:

Kristallzwillinge.

Die beiden chiralen Formen des Quarzes, Rechtsquarz und Linksquarz, treten zuweilen auch orientiert miteinander verwachsen auf.

Piezoelektrizität.

Quarz zeigt einen starken piezoelektrischen Effekt senkrecht zur Prismenachse entlang der a-Achsen. Auf Druck oder Zug reagiert ein Quarzkristall mit einer elektrischen Polarisierung entlang der Kraftrichtung. Umgekehrt führt das Anlegen einer elektrischen Gleichspannung zu einer Dehnung oder Stauchung des Kristalls. Wird eine Wechselspannung mit geeigneter Frequenz angelegt, so kann der Kristall zu Resonanzschwingungen angeregt werden. Die Resonanzfrequenz ist dabei von der Geometrie (Form und Größe) des Kristalls abhängig. Aufgrund der Regelmäßigkeit und Genauigkeit dieser Schwingungen werden "Schwingquarze" in Quarzoszillatoren als Zeitbasis und Taktgeber für elektronische Schaltungen eingesetzt, zum Beispiel in Uhren, Computern, Geräten der Digitaltechnik und der Funktechnik.

Optische Aktivität.

Durch die Kristallisation des Quarzes in einer enantiomorphen Struktur wird die Schwingungsebene des Lichtes, das einen Tiefquarz in Richtung der c-Achse durchquert, gedreht. Die Angabe exakter Messergebnisse dieser Drehung erweist sich als schwierig, da Messergebnisse aufgrund verschiedener Störfaktoren wie unerkannter Verzwillingungen von Rechts- und Linksquarz oder kleinster Verunreinigungen stark streuen. Zusätzlich erschweren Fertigungstoleranzen die Herstellung exakt orientierter Quarzschnitte. Weiterhin ist die Stärke der Drehung der Schwingungsebene des Lichtes abhängig von der Wellenlänge des Lichtes (Beispiel: Natrium-D-Linie: 589,3 nm, Grünfilter für Quecksilberdampflampen: 546 nm). So schwankt die Angabe des optischen Drehvermögens bei Quarz je nach Quelle und Wellenlänge zwischen 21 und 28 °/mm. Andererseits eignet sich bearbeiteter Quarz in Form von Quarzplatten hervorragend zur Überprüfung von Polarimetern.

Bildung und Fundorte.

Quarz ist ein sehr häufiges Mineral und in zahlreichen Vertretern aller drei Gesteinsklassen zu finden.  So kristallisiert er bei der Abkühlung SiO-reicher Schmelzen und ist primärer Bestandteil von SiO-reichen Plutoniten (Quarzreiche Granitoide, Granite, Granodiorite, Tonalite, Quarz-Syenite, Quarz-Monzonite, Quarz-Diorite) sowie der entsprechenden Vulkanite (Rhyolithe, Dacite, Andesite, Quarz-Trachyte, Quarz-Latite). Die Quarzgehalte dieser Gesteine sind eines der Hauptkriterien für ihre Klassifikation nach dem Streckeisendiagramm.  Quarz ist auch in vielen metamorphen Gesteinen enthalten (z. B. in Hornfelsen, Phylliten und Gneisen). Dort ist er entweder vom Ausgangsgestein ererbt oder er wird über zahllose Mineralreaktionen während der Gesteinsmetamorphose gebildet. So markiert zum Beispiel die Reaktion von Chloritoid und Alumosilikat zu Staurolith und Quarz die Grenze zwischen Grünschieferfazies und Amphibolithfazies bei Metapeliten.  Wegen seiner Verwitterungsbeständigkeit ist Quarz überdies ein häufiger Konstituent feinkörniger (aber nicht der feinkörnigsten) klastischer Sedimentgesteine (in erster Linie zu nennen: Sandsteine) sowie von Böden, die sich auf einem quarzreichen Gestein entwickelt haben.  Gut ausgebildete Quarzkristalle mit Sammlerwert entstehen hingegen bevorzugt in Klüften, hydrothermalen Gängen (als sogenannte "Gangart") und als Auskleidung natürlicher Höhlungen, sogenannter Geoden.

Modifikationen.

Quarz ist die auf der Erdoberfläche stabile Form (Modifikation) des kristallinen Siliciumdioxids. Zahlreiche weitere Modifikationen treten bei höheren Drücken und Temperaturen auf. Einige können metastabil an der Erdoberfläche erhalten bleiben.  Bei niedrigen Temperaturen (70–200 °C) kristallisiert aus SiO-Gel ein Gemisch aus Quarz und Mogánit, einem charakteristischen Bestandteil von Quarzin und Chalcedon.  Bei Temperaturen oberhalb von 573 °C (bei 1013,2 hPa) wandelt sich Quarz in Hochquarz um. Die Phasenumwandlung erfolgt sehr schnell, und Hochquarz bleibt auch bei rascher Abkühlung nie metastabil erhalten. Zwar finden sich in einigen Magmatiten Quarzkristalle mit der Kristallform von Hochquarz (Paramorphose), strukturell handelt es sich jedoch um Quarz.  Bei höheren Temperaturen wandelt sich Hochquarz erst in Tridymit um (ab 867 °C), dann in Cristobalit um (ab 1470 °C). Cristobalit schmilzt bei 1727 °C (Temperaturen jeweils bezogen auf 1013,2 hPa).  Die Umwandlungstemperaturen sind abhängig vom Druck. Allgemein nehmen sie mit steigenden Drücken zu.  Bei hohem Druck, wie er im Erdmantel herrscht oder bei Meteoriteneinschlägen auftritt, bilden sich besonders dichte SiO-Phasen. Ab 2 GPa bildet sich Coesit (3,01 g/cm3), ab 7,5 GPa Stishovit (4,3 g/cm3) und ab ca. 78 GPa Seifertit (4,12 g/cm3).

Varietäten.

Reiner Quarz ist vollkommen transparent und farblos und wird, wenn er gut ausgebildete Kristalle entwickelt, als Bergkristall bezeichnet. Quarze sind meist durch mikroskopische Einschlüsse von Flüssigkeiten und Gasen milchig trüb ("Milchquarz") und erscheinen im Gestein eingewachsen grau. Unter der Bezeichnung "Rheinkiesel" sind zudem durchsichtige bis milchig trübe Rollstücke aus Bergkristall bekannt, die vorwiegend aus dem Alpenraum stammen und im Rheinkies gefunden werden.  Durch den Einbau färbender Ionen (im Allgemeinen Fe oder Fe), Einschluss farbiger Minerale oder Einwirkung von ionisierender Strahlung können Quarze unterschiedlich gefärbt sein. Anhand der Farbe und deren Ursache werden folgende Varietäten unterschieden:

Mikrokristallines SiO.

Unter mikrokristallinem Quarz versteht man massige Aggregate von sehr feinkristallinem Quarz mit Kristallgrößen im Mikrometerbereich. Hier unterscheidet man drei Formen:  Amethystquarz ist eine undurchsichtige, gebänderte Verwachsung von Amethyst und Milchquarz.  Alle Formen von mikrokristallinem Quarz weisen eine große Dichte an Gitterbaufehlern und Verzwillingungen auf.  Hornstein und Flint (Feuerstein) sind Verwachsungen von mikrokristallinem Quarz mit Mogánit in einem regellosen, granularen Gefüge. Hierbei handelt es sich strenggenommen nicht um Minerale und Mineralvarietäten, sondern um Gesteine, die auch unter dem Oberbegriff "Chert" zusammengefasst werden. Hierunter werden bisweilen auch Chalcedon und seine Erscheinungsformen sowie amorphes SiO (Opal) subsumiert.

Andere Varietäten und Handelsnamen.

Der oft im Handel zu findende "Aqua Aura" ist keine Varietät, sondern meistens Bergkristall (oder ein anderer Quarz), der mit Metall (vorwiegend Gold) bedampft wurde. Resultat ist ein transparenter, blau gefärbter Kristall, zum Teil mit vielfarbigem Schimmer.  "Brasilit" ist dagegen die Handelsbezeichnung für eine durch Brennen grünlich-gelb bis blassgelb gefärbten Quarz. Im Safiental (Graubünden, Schweiz) wurden die weltweit ersten Funde des Mantelquarzes gefunden, dessen Spitze ein wenig im Prisma versenkt ist.

Verwendung.

Ur- und Frühgeschichte.

Quarz besitzt eine relativ große Härte und die Eigenschaft, bei kurzzeitiger starker mechanischer Beanspruchung scharfkantig zu brechen. Daher wurde dieses Mineral in seinen verschiedenen Erscheinungsformen, einschließlich Hornfels, Quarzit und insbesondere Flint, schon in der Altsteinzeit von den Vertretern der Gattung Mensch als Rohstoff für vielerlei Werkzeuge und Waffen verwendet. Obwohl er schwieriger zu bearbeiten ist als Flint, dominieren in einzelnen Fundstätten Steinartefakte aus makrokristallinem Quarz (Gangquarz, sogar Bergkristall) sofern dieser in unmittelbarer Nähe verfügbar ist, speziell in Afrika südlich der Sahara.  Bevorzugt unbearbeitete Quarzitknollen oder rohes Felsgestein wurden als Schlagsteine zur Steinbearbeitung verwendet. Größere Brocken aus makrokristallinem Quarz wurden zudem als Kochsteine bevorzugt, da sie infolge rascher Temperaturwechsel weniger leicht platzen können.

Als Material.

Quarz und Quarzglas reagieren nur mit wenigen Chemikalien. Flusssäure ist die einzige Säure, die Quarz aufzulösen vermag, dabei bilden sich Siliciumtetrafluorid beziehungsweise Hexafluorokieselsäure. Diese Eigenschaft ist förderlich für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten:

Nutzung der piezoelektrischen Eigenschaften.

Künstlich gezogene Quarz-Einkristalle werden u. a. für piezoelektrische Anwendungen eingesetzt. Die piezoelektrischen Eigenschaften des Quarzes werden bei Schwingquarzen ausgenutzt, die bei geeigneter Erregung durch eine elektrische Spannung mit einer festen Frequenz mechanisch schwingen. Der Bau sehr genau gehender Quarzuhren wurde so möglich. Heute finden sich in praktisch allen elektronischen Geräten Schwingquarze als Taktgeber. Daneben ist Quarz auch geeignet für Druckmessungen, in der Hochfrequenztechnik sowie als akustooptischer Güteschalter in Lasern.  Die beiden chiralen Formen des Quarzes, Rechtsquarz und Linksquarz, zeigen einen gegensätzlichen piezoelektrischen Effekt. In solchen Zwillingen heben sich daher die piezoelektrischen Effekte im Gesamtkristall auf, weshalb sie für piezoelektrische Anwendungen unbrauchbar sind und gegenüber synthetischen Quarzen seltener eingesetzt werden. Für technische Anwendungen werden die Zwillinge häufig parallel zur (01-1)-Ebene (AT-Schnitt) oder (023)-Ebene (BT-Schnitt) geschnitten, da der piezoelektrische Effekt senkrecht zu diesen Ebenen nahezu unabhängig von der Temperatur ist.

Als Schmuckstein.

Quarzvarietäten wie der Achat, der violette Amethyst, der zitronengelbe Citrin, der blutrote Jaspis oder der schwarz-weiß gestreifte Onyx werden wegen der großen Härte und der guten Schneid- und Polierbarkeit des Minerals in der Schmuckindustrie zu Schmucksteinen verarbeitet.

Quarz und Fossilisierung.

Dringt kieselsäurereiches Grundwasser in das Gewebe abgestorbener holziger Pflanzen ein, so können diese durch das Auskristallisieren von mikrokristallinem Quarz (Si(OH) → SiO + 2 HO) fossilisieren, wobei das holzige Gewebe zwar durch Quarz ersetzt wird, die ursprüngliche Zellstruktur jedoch oft erhalten bleibt. Paläobotaniker können daraus heute zum Beispiel Schlüsse zu den einstigen Wachstumsbedingungen der Pflanze ziehen. Bekannt sind auch versteinerte Araukarien-Zapfen aus Patagonien.  Verkieselungen gibt es auch von Tieren. Dabei wird oft ein vormals aus Calciumcarbonat (CaCO) bestehendes Außenskelett bzw. Gehäuse durch mikrokristallinen Quarz ersetzt. Bekannt sind beispielsweise verkieselte Korallen aus dem Miozän von Florida und der Trias von British Columbia und Alaska, opaleszierende Schnecken, Muscheln und Wirbeltierreste aus der Unterkreide des Lightning Ridge in Australien sowie verkieselte Schnecken vom Dekkan-Trapp (Oberkreide) in Indien. Wenn das Gehäuseinnere dieser Schnecken nach der weitgehenden Zersetzung der Weichteile nicht vollständig mit Sediment verfüllt worden war, können darin auch achatartige Drusen ausgebildet sein.

Gesundheitsschädigung.

Beim Abbau und der Verarbeitung von Quarz kann Quarzfeinstaub entstehen, der, über Monate oder Jahre hinweg täglich eingeatmet, zu der unter Bergleuten gefürchteten Silikose und im Extremfall sogar zu Lungenkrebs führen kann.  Jedoch kommt es beim Schleifen der Edelsteine kaum zur Staubbildung, weil der Schleifvorgang immer mit einem Überschuss an Wasser, Emulsion, Petroleum oder einem speziellen Schleiföl ausreichend gekühlt und der Staub gebunden wird. Ein Trockenschliff würde auch die meisten Edelsteine beschädigen oder zerstören.

Esoterik.

In der Esoterik gilt reiner Quarz (Bergkristall) als Heilstein, der vor schädlichen Strahlen bewahren, Kopfschmerzen und verschiedene Entzündungen lindern, Leber und Niere reinigen und die Durchblutung (Krampfadern) stärken soll.  Quarz in der Varietät Bergkristall ist dem Tierkreiszeichen Löwe und in der Varietät Quarz-Katzenauge dem Steinbock zugeordnet. Alternativ kann Quarz beziehungsweise Bergkristall aber auch den Tierkreiszeichen Stier, Zwillinge oder Schütze zugeordnet sein. Als „Monatsstein“ steht Bergkristall für den April und als „Planetenstein“ nach Richardson und Huett (1989) neben dem Tigerauge für den Saturn und neben mehreren weiteren Mineralen für den Neptun.  Den verschiedenen Varietäten wie dem gelben Citrin oder dem violetten Amethyst werden zudem überwiegend Eigenschaften zugeschrieben, die sich aus der Mythologie ihrer Farbe ableiten lassen, zum Beispiel gelb für Energie und violett für Spiritualität. In der biologisch-dynamischen Landwirtschaft wird das Präparat Hornkiesel eingesetzt.  Wissenschaftliche Belege für die aufgezählten Wirksamkeiten liegen jedoch nicht vor.

Quarz, auch Tiefquarz oder α-Quarz genannt, ist ein Mineral mit der chemischen Zusammensetzung SiO und trigonaler Symmetrie. Er ist die auf der Erdoberfläche stabile Form (Modifikation) des Siliciumdioxids und nach den Feldspaten das zweithäufigste Mineral der Erdkruste. Bei einer Temperatur von über 573 °C (unter einem Druck von 1 bar) geht Tiefquarz durch Änderung der Kristallstruktur in Hochquarz über.

Le quartz est une espèce minérale du groupe des silicates, sous-groupe des tectosilicates, composé de dioxyde de silicium, ou silice, de formule chimique, avec des traces de différents éléments tels que Al, Li, B, Fe, Mg, Ca, Ti, Rb, Na, OH.


Leben.

1943–1959.

Robert De Niro wurde 1943 in Manhattan geboren und wuchs als Einzelkind in einer Künstlerfamilie auf. Sein Vater, Robert De Niro, Sr. (1922–1993), zählt zu den führenden abstrakt-expressionistischen Malern der USA. Seine Bilder wurden in zahlreichen Museen und Galerien ausgestellt. Er war mit Schriftstellern wie Henry Miller und Tennessee Williams befreundet und starb mit 71 Jahren an Krebs. Die Mutter Virginia Admiral (1915–2000) war Poetin und Malerin und arbeitete auch als Typistin für Anaïs Nin. Ihre Werke werden unter anderem im Metropolitan Museum of Art ausgestellt.  Als sich seine Eltern 1945 scheiden ließen, lebte De Niro bei seiner Mutter im New Yorker Stadtteil Little Italy in Manhattan. Er verbrachte aber auch viel

1960–1972.

De Niro tourte als Schauspieler durch die Südstaaten und spielte größere Rollen in Stücken wie "Cyrano de Bergerac" und "Eines langen Tages Reise in die Nacht". Er trat mit Komödien in Dinner-Theatern auf und nahm ab 1960 professionellen Schauspielunterricht, unter anderem bei Schauspiellehrerin Stella Adler, die im Laufe ihrer Karriere bekannte Darsteller wie Marlon Brando, Harvey Keitel, Martin Sheen, Warren Beatty oder Christoph Waltz unterrichtete.  1963 debütierte De Niro in "The Wedding Party" in einer Nebenrolle als Filmschauspieler. Die mit 43.000 Dollar budgetierte Komödie war das Filmdebüt des späteren Star-Regisseurs Brian De Palma und orientierte sich formal an den Stilmitteln der französischen Nouvelle Vague. "The Wedding Party" kam erst 1969 in die Kinos und fiel bei Kritik und Publikum durch.  Nachdem er in zwei weiteren Filmen kleine Rollen gespielt hatte, trat De Niro 1968 in De Palmas zweitem Spielfilm "Greetings" auf, einem zeittypischen Werk, das in satirischer Weise mit Elementen des Underground-Films um Themen wie Sex, Gewalt und Vietnam kreist. "Greetings" erhielt wegen seiner freizügigen Szenen ein X-Rating. Auch dieser Film fiel an der Kinokasse durch.  1968 trat De Niro in dem Off-Broadway-Stück "Glamour, Glory and Gold"

1973–1980.

Das Jahr 1973 wurde für den 30-jährigen Darsteller zum entscheidenden Wendepunkt. In "Das letzte Spiel" stellte er den sterbenden Baseballspieler Bruce Person dar und gewann den „New York Film Critics Award“ als bester Schauspieler. Er traf Martin Scorsese, der wie er in Little Italy aufgewachsen war und seit den späten 1960er Jahren als Filmregisseur arbeitete. Scorsese gab De Niro die wichtige Rolle des neurotischen Johnny Boy in seinem Film "Hexenkessel," einem biographisch geprägten Porträt einiger New Yorker Kleinganoven, die sich im Italienerviertel durchschlagen.  Der Film wurde von der Kritik nahezu einhellig gelobt, war an den Kinokassen erfolgreich (drei Millionen Dollar Einspielergebnis bei einem Budget von 500.000 Dollar) und begründete die Jahrzehnte dauernden Karrieren von Scorsese, De Niro sowie Harvey Keitel, der hier noch die Hauptrolle spielte. Ab 1975 avancierte De Niro zu Scorseses bevorzugtem Darsteller; sie arbeiteten von 1973 bis 1995 achtmal zusammen.  Nachdem De Niro in "Hexenkessel" überzeugt hatte, gab ihm Regisseur Francis Ford Coppola die begehrte Rolle des „Paten“ Vito Corleone in "Der Pate – Teil 2" (1974). De Niro übernahm hier den Part, den Marlon Brando zwei Jahre zuvor im ersten Teil des Welterfolgs gespielt hatte, stellte den Mafia-Chef aber als jungen Mann am Anfang seiner „Karriere“ dar. Auf der zweiten Zeitebene des epischen Films war Al Pacino erneut als Vitos Sohn Michael Corleone zu sehen. De Niro hatte sich akribisch darauf vorbereitet, die speziellen Manierismen der berühmten von Brando gespielten Figur zu übernehmen.  "Der Pate – Teil 2" war ein weltweiter Erfolg bei Kritik und Publikum und etablierte De Niro endgültig als neuen Star. Nahezu einhellig wurde ihm bescheinigt, er habe die schwierige Herausforderung als Brandos Nachfolger bravourös gemeistert. 1975 war De Niro als Nebendarsteller erstmals für einen Oscar nominiert und gewann den Preis für seine Darstellung des Vito Corleone. Er erhielt die Auszeichnung damit für die Darstellung derselben Figur, für deren Interpretation bereits Marlon Brando (im ersten Teil) einen Oscar erhalten hatte. "Der Pate – Teil 2" war elfmal nominiert und gewann sechs Preise, darunter auch den in der Kategorie Bester Film des Jahres. De Niro war bislang sechsmal für den Oscar nominiert und gewann ihn zweimal. Seinen Oscar für "Der Pate – Teil 2" konnte er nicht persönlich entgegennehmen, weil er in Italien den Film "1900" drehte.  In Bernardo Bertoluccis großangelegtem Epos "1900", das 1976 in die Kinos kam, stellte De Niro einen italienischen Großgrundbesitzer dar und sorgte wegen einer expliziten Sexszene für Aufsehen. Der von US-Studios finanzierte Fünf-Stunden-Film konnte seine enormen Kosten (umgerechnet rund 20 Millionen D-Mark) nicht einspielen, obwohl er mehrfach gekürzt und umgeschnitten worden war. Auch De Niro, der mit Bertoluccis Regiestil und seinem französischen Co-Star Gérard Depardieu unzufrieden war, könnte schauspielerisch nicht voll überzeugen.  1976 spielte er dann die Rolle, die ihn endgültig als einen der führenden Charakterdarsteller etablierte. Unter der Regie von Scorsese war er in der titelgebenden Rolle als "Taxi Driver" Travis Bickle zu sehen. Der entwurzelte Vietnam-Veteran („Gottes einsamster Mann“) arbeitet in New York als Taxifahrer und ist angewidert von dem

1981–1989.

Martin Scorsese und Robert De Niro konnten zunächst nicht mehr an ihre Erfolge anknüpfen. 1981 spielte De Niro (der hier noch deutlich übergewichtig aussah) in Ulu Grosbards "Fesseln der Macht" einen Priester in Gewissensnöten, der in den 1940er Jahren indirekt in einen Mordfall verwickelt wird. Der eher ruhige und unspektakuläre, mit Robert Duvall, Charles Durning und Cyril Cusack hoch besetzte Film erhielt gemischte Kritiken und wurde in Deutschland nie im Kino gezeigt.  Mit "King of Comedy" setzten De Niro und Scorsese 1983 ihre Zusammenarbeit fort. De Niro agierte in der Rolle des erfolglosen Stand-up-Comedians Rupert Pupkin, der einen berühmten TV-Entertainer (Jerry Lewis) entführt. Von der Kritik zwar gelobt, wurde die pessimistische Tragikomödie zu einem katastrophalen Flop an der Kinokasse (2,5 Millionen Dollar in den USA bei einem Budget von 20 Millionen Dollar) und einem Rückschlag in Scorseses Karriere. In den 1980er Jahren war De Niro auch für die Rolle des "Jesus Christus" in Scorseses Film "Die letzte Versuchung Christi" vorgesehen. Das Projekt wurde mehrfach verschoben und 1988 schließlich mit Willem Dafoe realisiert.  Auch Sergio Leones fast vierstündige Gangster-Saga "Es war einmal in Amerika" wurde 1984 zu einem Flop. Der Film erzählt auf drei Zeitebenen (1922/1932/1968) das Leben des jüdischen Gangsters "Noodles" (De Niro), der während der Prohibition an der Seite seines Freundes "Max" (James Woods) Karriere macht, diesen dann aber an die Polizei verrät. Das aufwendige Epos (Budget: 30 Millionen Dollar) fand mit seiner komplexen Erzählstruktur im Kino kaum Publikum und wurde vergeblich umgeschnitten und gekürzt.  "Es war einmal in Amerika" wurde von der Kritik rehabilitiert und gilt seit langem als großer Klassiker der 1980er Jahre. Sergio Leone konnte allerdings nie die von ihm geplante Schnittfassung des Films

1990–1998.

Ab den frühen 1990er Jahren konnte De Niro seine Filmkarriere mit einigen Erfolgen wieder stabilisieren. In Scorseses epischem Gangsterdrama "Good Fellas – Drei Jahrzehnte in der Mafia" agierte er in der zentralen Nebenrolle des „Mobsters“ "Jimmy Conway", der zum Mentor des Nachwuchsgangsters "Henry Hill" (Ray Liotta) wird. Der teils mit schonungsloser Brutalität inszenierte Film avancierte zum Kassenhit und Genreklassiker. Für die Darstellung eines Komapatienten in "Zeit des Erwachens" (1990) war De Niro für einen Oscar nominiert.  In dem eher unspektakulären Drama "Schuldig bei Verdacht" (1991) agierte er als Filmregisseur, der während der McCarthy-Ära unter Druck gerät. Der erfolgreiche Actionfilm "Backdraft – Männer, die durchs Feuer gehen" (1991) zeigte ihn in einer zentralen Nebenrolle als erfahrenen Brandermittler.  Mit einem weltweiten Einspielergebnis von über 180 Millionen Dollar wurde der Psychothriller "Kap der Angst" zum größten Erfolg für Martin Scorsese und Robert De Niro – und zu einem Kassenhit des Jahres 1991. Das freie Remake von "Ein Köder für die Bestie" aus dem Jahr 1962 war deutlich kommerzieller angelegt als frühere Werke des eingespielten Duos und zeigte De Niro als tätowierten Psychopathen "Max Cady", der mit manischer Energie einen Anwalt (Nick Nolte) und seine Familie terrorisiert. (De Niro hatte einen Zahnarzt beauftragt, sein Gebiss für die Cady-Rolle in einen möglichst schlimmen Zustand zu versetzen.) Die brutalen Gewaltdarstellungen des Films wurden kontrovers diskutiert. De Niro, der sich für die Rolle einen besonders drahtig-muskulösen Körper antrainiert hatte, erhielt für seine Darstellung des Max Cady 1992 eine Oscarnominierung.  Mit Streifen wie "Night and the City", "Mistress – Die Geliebte von Hollywood" (beide 1992) oder "Sein Name ist Mad Dog" (1993) sorgte er für weniger Aufsehen. 1993 debütierte er mit "In den Straßen der Bronx" als Regisseur und spielte einen Busfahrer in der Bronx, der im Jahr 1960 verhindern will, dass sein Sohn eine Mafia-Karriere einschlägt. De Niro widmete den Film, der beim Publikum kaum Resonanz fand, seinem Vater, der im selben Jahr verstorben war.  Kenneth Branaghs Horrordrama "Mary Shelley’s Frankenstein" wurde 1994 zum Kassenhit, es zeigt De Niro als künstliche Kreatur aus dem Labor "Dr. Frankensteins" (Branagh). Die Kritik reagierte eher

1999 bis heute.

1999 drehte er mit Billy Crystal die Mafia-Komödie "Reine Nervensache", die mit einem weltweiten Einspielergebnis von 141 Millionen Dollar ein Kassenschlager wurde. In seinen Komödien entstammt die Komik in der Regel dem Stilmittel der Parodie.  Noch erfolgreicher als "Reine Nervensache" war im Jahr 2000 "Meine Braut, ihr Vater und ich". Als misstrauischer Ex-CIA-Agent Jack Byrnes hegt De Niro starke Vorbehalte gegen seinen zukünftigen Schwiegersohn. Mit einem weltweiten Einspielergebnis von 330 Millionen Dollar wurde die Komödie zu seinem kommerziell erfolgreichsten Film. Er selbst avancierte im Alter von fast 60 Jahren zu einem der Topverdiener Hollywoods; er erhielt nun Gagen, wie sie für etablierte Actionhelden wie Harrison Ford oder Komödien-Stars wie Jim Carrey üblich waren (20 Millionen Dollar). In den Fortsetzungen "Reine Nervensache 2" (2002), "Meine Frau, ihre Schwiegereltern und ich" (2004) sowie "Meine Frau, unsere Kinder und ich" (2010) wurde das Erfolgsrezept mehrfach variiert.  Kein anderer Film De Niros konnte indessen an die Einspielergebnisse seiner Erfolgskomödien heranreichen, einige fielen bei Kritik und Publikum komplett durch. Filme wie "Makellos" (1999), "Die Abenteuer von Rocky & Bullwinkle" (2000), "15 Minuten Ruhm" (2001), "Showtime" (2002), "City by the Sea" (2002), "Godsend"

Privates.

De Niro lebt zurückgezogen, gilt als medienscheu und hält sich von der Glamourwelt Hollywoods fern. Sein Lebensmittelpunkt ist seit jeher New York. Er gab zu Beginn seiner Karriere noch Interviews, dann längere Zeit nicht mehr. Auch heute tut er es eher sporadisch, und häufig fällt er dabei durch einsilbige Antworten auf. Auskünfte zu seiner Schauspieltechnik oder Rollenvorbereitung gibt er kaum.  1976 heiratete er die Schauspielerin Diahnne Abbott (* 1945), von der er sich 1988 scheiden ließ. Aus der Beziehung ging ein Sohn (* 1976) hervor. Abbotts Tochter Drena (* 1971) wurde von De Niro adoptiert, sie arbeitet ebenfalls als Schauspielerin. De Niro hatte eine langjährige Beziehung mit dem Model Toukie Smith, mit der er 1995 Zwillinge bekam. 1997 heiratete er Grace Hightower (* 1955).

Verschiedenes.

1989 gründete De Niro zusammen mit Jane Rosenthal in New York die Produktionsfirma Tribeca Productions, von der seither überwiegend Filme produziert werden, an denen der Star als Schauspieler oder Regisseur beteiligt ist. Die erste Tribeca-Produktion war der Thriller "Kap der Angst", der deutlich kommerzieller ausgerichtet war als die meisten vorherigen Filme des Schauspielers.  Offenbar, um das Unternehmen finanziell zu stützen, orientiert sich De Niro seit den späten 1990er Jahren bei seiner Filmauswahl vor allem am Mainstream und spielt regelmäßig in eingängigen Krimis und Komödien. Seither dreht er außerdem sehr viel mehr Filme als früher. War er in den 1980er Jahren noch in 13 Filmen aufgetreten, waren es in den 1990er Jahren bereits 25 und in den 2000er Jahren 18. Allein für die Jahre 2010–2013 vermerkt die Internet Movie Database 18 Filme mit De Niro, die bereits produziert wurden oder sich in der Vorproduktion befinden (Stand: Juni 2012). De Niro ist damit schon seit Jahren der wohl produktivste Hollywood-Star überhaupt, wobei ein Großteil der Filme (siehe oben) bei Kritik und Publikum auf wenig Resonanz stößt und der Darsteller, wohl auch altersbedingt, zunehmend in Nebenrollen auftritt.  Nach allgemeiner Einschätzung reichen De Niros spätere Filme nicht an seine Klassiker wie "Taxi Driver" oder "Wie ein wilder Stier", mit denen er Filmgeschichte schrieb, heran. Dies zeigt sich auch darin, dass kaum einer von ihnen mit einem wichtigen Filmpreis ausgezeichnet wurde. Die Internet Movie Database listet (Stand: Juni 2012) unter den 250 am besten bewerteten Filmen acht Werke mit Robert De Niro auf: "Der Pate – Teil 2" (Platz 3), "Goodfellas" (16), "Taxi Driver" (47), "Es war einmal in Amerika" (80), "Wie ein wilder Stier" (90), "Heat" (122), "Die durch die Hölle gehen" (132) und "Casino" (164). Diese Filme sind zwischen 1974 und 1995 entstanden. De Niro spielte bislang in zwei Filmen, die mit einem Oscar für den besten Film ausgezeichnet wurden: "Der Pate – Teil 2", 1975, und "Die durch die Hölle gehen", 1979. Sein kommerziell erfolgreichster Film ist (Stand: 2012) "Meine Frau, ihre Schwiegereltern und ich" aus dem Jahr 2004, der weltweit 516 Millionen Dollar einspielte.  Gleichwohl wird De Niro weiterhin als zuverlässiger Charakterdarsteller mit starker Präsenz wahrgenommen. Er selbst räumte ein, dass er sich nicht mehr mit derselben Energie und Besessenheit auf seine Rollen vorbereite, wie er dies in seinen Anfangsjahren getan habe. 2013 war der Schauspieler – nach 21 Jahren – wieder für einen Oscar nominiert (Nebenrolle in "Silver Linings)". Bis 2013 wurde De Niro also zweimal mit dem bekannten Filmpreis ausgezeichnet und weitere fünf Mal nominiert.  Seit 2003 erhielt De Niro mehrere Auszeichnungen für sein Lebenswerk, darunter den renommierten AFI Life Achievement Award vom American Film Institute. Bei der Golden-Globe-Verleihung 2011 wurde er mit dem Cecil B. DeMille Award für sein Lebenswerk geehrt. Darüber hinaus hat er mehrere Dutzend internationale Auszeichnungen erhalten. 2011 leitete De Niro die Wettbewerbsjury der 64. Filmfestspiele von Cannes, die den US-amerikanischen Beitrag "The Tree of Life" von Terrence Malick mit der Goldenen Palme auszeichnete.  De Niro ist als Unterstützer der Demokratischen Partei bekannt, er setzte sich mehrfach für deren Präsidentschaftskandidaten ein.  2011 unterstützte De Niro zusammen mit anderen renommierten Persönlichkeiten und Menschenrechtsverteidigern die Initiative Ein Logo für Menschenrechte.  De Niro war mit dem Komiker John Belushi befreundet. Er besuchte ihn noch am frühen Morgen des 5. März 1982, dem Tag, an dem Belushi an einer Überdosis Drogen starb.  Glaubt man De Niros eigenen Worten, mag er sich seine Filme nicht ansehen („Ich schlafe dabei ein“).

Politische Äußerungen.

1998 setzte sich De Niro gegen das Impeachment von Präsident Bill Clinton ein.  2006 war De Niro zu Gast bei der Show "Hardball with Chris Matthews". Auf die Frage, wen er sich als Präsidenten vorstellen könnte, nannte er Hillary

Synchronsprecher.

Seit "Der Pate – Teil 2" wird Robert De Niro vom gleichaltrigen Christian Brückner synchronisiert. In dem Film "Hexenkessel" (1973) war De Niro noch von Rolf Zacher gesprochen worden. In den 1980er Jahren wurde der Darsteller dann einige Male von Joachim Kerzel synchronisiert

Robert Anthony De Niro, Jr. (* 17. August 1943 in New York City) ist ein US-amerikanischer Schauspieler, zweifacher Oscarpreisträger, Filmregisseur und Produzent. Er zählt seit Mitte der 1970er Jahre zu den führenden Charakterdarstellern des US-amerikanischen Films und ist in zahlreichen Filmklassikern zu sehen.

Robert Anthony De Niro, couramment appelé Robert De Niro ( ) est un acteur, réalisateur et producteur de cinéma américain naturalisé italien, né le à New York dans l'arrondissement de Manhattan.


Bedeutung.

Die Relativitätstheorie hat das Verständnis von Raum und Zeit revolutioniert und Zusammenhänge aufgedeckt, die sich der anschaulichen Vorstellung entziehen. Diese lassen sich jedoch mathematisch präzise in Formeln fassen und durch Experimente bestätigen. Die Relativitätstheorie enthält die newtonsche Physik als Grenzfall. Sie erfüllt damit das Korrespondenzprinzip.  Das Standardmodell der Teilchenphysik beruht auf der Vereinigung der speziellen Relativitätstheorie mit der Quantentheorie zu einer relativistischen Quantenfeldtheorie.  Die allgemeine Relativitätstheorie ist neben der Quantenphysik eine der beiden Säulen des Theoriengebäudes Physik. Es wird allgemein angenommen, dass eine Vereinigung dieser beiden Säulen zu einer Theory of Everything (Theorie von allem) im Prinzip möglich ist. Trotz großer Anstrengungen ist solch eine Vereinigung jedoch noch nicht vollständig gelungen. Sie zählt zu den großen Herausforderungen der physikalischen Grundlagenforschung.

Die spezielle Relativitätstheorie.

Das Relativitätsprinzip.

Die beiden folgenden Feststellungen lassen sich als Axiome der Relativitätstheorie interpretieren, aus denen alles Weitere hergeleitet werden kann:  Das Relativitätsprinzip an sich ist wenig spektakulär, denn es gilt auch für die newtonsche Mechanik. Aus ihm folgt unmittelbar, dass es keine Möglichkeit gibt, eine absolute Geschwindigkeit eines Beobachters im Raum zu ermitteln und damit ein absolut ruhendes Bezugssystem zu definieren. Ein solches Ruhesystem müsste sich in irgendeiner Form von allen anderen unterscheiden im Widerspruch zum Relativitätsprinzip, wonach die Gesetze der Physik in allen Bezugssystemen dieselbe Gestalt haben. Nun beruhte vor der Entwicklung der Relativitätstheorie die Elektrodynamik auf der Annahme des Äthers als Träger elektromagnetischer Wellen. Würde ein solcher Äther als starres Gebilde den Raum füllen, dann würde er ein Bezugssystem definieren, in dem im Widerspruch zum Relativitätsprinzip die physikalischen Gesetze eine besonders einfache Form hätten und welches überdies das einzige System wäre, in dem die Lichtgeschwindigkeit konstant ist. Jedoch scheiterten alle Versuche, die Existenz des Äthers nachzuweisen, wie beispielsweise das berühmte Michelson-Morley-Experiment von 1887.  Durch die Aufgabe der konventionellen Vorstellungen von Raum und Zeit und die Verwerfung der Ätherhypothese gelang es Einstein, den scheinbaren Widerspruch zwischen dem Relativitätsprinzip und der aus der Elektrodynamik folgenden Konstanz der Lichtgeschwindigkeit aufzulösen. Nicht zufällig waren es Experimente und Überlegungen zur Elektrodynamik, die zur Entdeckung der Relativitätstheorie führten. So lautete der unscheinbare Titel der einsteinschen Publikation von 1905, die die spezielle Relativitätstheorie begründete, "Zur Elektrodynamik bewegter Körper".

Relativität von Raum und Zeit.

Raum- und Zeitangaben sind in der Relativitätstheorie keine universell gültigen Ordnungsstrukturen. Vielmehr werden der räumliche und zeitliche Abstand zweier Ereignisse oder auch deren Gleichzeitigkeit von Beobachtern mit verschiedenen Bewegungszuständen unterschiedlich beurteilt. Bewegte Objekte erweisen sich im Vergleich zum Ruhezustand in Bewegungsrichtung als verkürzt und bewegte Uhren als verlangsamt. Da jedoch alle relativ zueinander gleichförmig bewegten Beobachter gleichermaßen den Standpunkt vertreten können, sich in Ruhe zu befinden, beruhen diese Beobachtungen auf Gegenseitigkeit, das heißt, zwei relativ zueinander bewegte Beobachter sehen die Uhren des jeweils anderen langsamer gehen. Außerdem sind aus ihrer Sicht die Meterstäbe des jeweils anderen kürzer als ein Meter, wenn sie längs der Bewegungsrichtung ausgerichtet sind. Die Frage, wer die Situation korrekter beschreibt, ist hierbei prinzipiell nicht zu beantworten und daher sinnlos.  Diese Längenkontraktion und Zeitdilatation lassen sich vergleichsweise anschaulich anhand von Minkowski-Diagrammen nachvollziehen. In der mathematischen Formulierung ergeben sie sich aus der Lorentz-Transformation, die den Zusammenhang zwischen den Raum- und Zeitkoordinaten der verschiedenen Beobachter beschreibt. Diese Transformation lässt sich direkt aus den beiden obigen Axiomen und der Annahme, dass sie linear ist, herleiten.  Die meisten dieser relativistisch erklärbaren Phänomene machen sich erst bei Geschwindigkeiten bemerkbar, die im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit nennenswert groß sind. Solche Geschwindigkeiten werden von massebehafteten Körpern im Alltag nicht annähernd erreicht.

Lichtgeschwindigkeit als Grenze.

Kein Objekt und keine Information kann sich schneller bewegen als das Licht im Vakuum. Nähert sich die Geschwindigkeit eines materiellen Objektes der Lichtgeschwindigkeit, so strebt der Energieaufwand für eine weitere Beschleunigung über alle Grenzen, weil die kinetische Energie mit zunehmender Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit immer steiler ansteigt. Zum Erreichen der Lichtgeschwindigkeit müsste unendlich viel Energie aufgebracht werden.  Dieser Umstand ist eine Folge der Struktur von Raum und Zeit und keine Eigenschaft des Objekts, wie beispielsweise eines lediglich unvollkommenen Raumschiffes. Würde sich ein Objekt mit Überlichtgeschwindigkeit von A nach B bewegen, so gäbe es immer einen relativ zu ihm bewegten Beobachter, der eine Bewegung von B nach A wahrnehmen würde, wiederum ohne dass die Frage, wer die Situation korrekter beschreibt, einen Sinn gäbe. Das Kausalitätsprinzip wäre dann verletzt, da die Reihenfolge von Ursache und Wirkung nicht mehr definiert wäre. Ein solches Objekt würde sich übrigens für jeden Beobachter mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen.

Vereinigung von Raum und Zeit zur Raumzeit.

Raum und Zeit erscheinen in den Grundgleichungen der Relativitätstheorie formal fast gleichwertig nebeneinander und lassen sich daher zu einer vierdimensionalen Raumzeit vereinigen. Dass Raum und Zeit auf verschiedene Weise in Erscheinung treten, ist eine Eigenheit der menschlichen Wahrnehmung. Mathematisch lässt der Unterschied sich auf ein einziges Vorzeichen zurückführen, durch das sich die Definition eines Abstandes im euklidischen Raum von der Definition des Abstands in der vierdimensionalen Raumzeit unterscheidet. Aus gewöhnlichen Vektoren im dreidimensionalen Raum werden dabei sogenannte Vierervektoren.  In der Raumzeit gibt es aufgrund der Relativität von Längen und Zeitspannen drei klar unterscheidbare Bereiche für jeden Beobachter:  Praktische Anwendung finden die Raumzeit-Vierervektoren beispielsweise in Berechnungen der Kinematik schneller Teilchen.

Äquivalenz von Masse und Energie.

Einem System mit der Masse "m" lässt sich auch im unbewegten Zustand eine Energie "E" zuordnen, und zwar nach  wobei "c" die Geschwindigkeit des Lichtes ist. Diese Formel ist eine der berühmtesten in der Physik. Oft wird irreführend behauptet, sie habe die Entwicklung der Atombombe ermöglicht. Die "Wirkungsweise" der Atombombe kann jedoch mit ihr nicht erklärt werden. Allerdings konnte schon 1939 kurz nach der Entdeckung der Kernspaltung mit dieser Formel und den schon bekannten Massen der Atome durch Lise Meitner die enorme Freisetzung von Energie abgeschätzt werden. Diese Massenabnahme tritt auch schon bei chemischen Reaktionen auf, war jedoch dort wegen ihrer Kleinheit mit den damaligen Messmethoden nicht bestimmbar, anders als im Fall von Kernreaktionen.

Magnetfelder in der Relativitätstheorie.

Die Existenz magnetischer Kräfte ist untrennbar mit der Relativitätstheorie verknüpft. Eine isolierte Existenz des coulombschen Gesetzes für elektrische Kräfte wäre nicht mit der Struktur von Raum und Zeit verträglich. So sieht ein Beobachter, der relativ zu einem System statischer elektrischer Ladungen ruht, kein Magnetfeld, anders als ein Beobachter, der sich relativ zu ihm bewegt. Übersetzt man die Beobachtungen des ruhenden Beobachters über eine Lorentz-Transformation in die des Bewegten, so stellt sich heraus, dass dieser neben der elektrischen Kraft eine weitere, magnetische Kraft wahrnimmt. Die Existenz des Magnetfeldes in diesem Beispiel lässt sich daher auf die Struktur von Raum und Zeit zurückführen. Unter diesem Gesichtspunkt wirkt auch die im Vergleich zum Coulombgesetz komplizierte und auf den ersten Blick wenig plausible Struktur des vergleichbaren biot-savartschen Gesetzes für Magnetfelder weniger verwunderlich. Im mathematischen Formalismus der Relativitätstheorie werden das elektrische und das magnetische Feld zu einer Einheit, dem vierdimensionalen elektromagnetischen Feldstärketensor, zusammengefasst, ganz analog zur Vereinigung von Raum und Zeit zur vierdimensionalen Raumzeit.

Die allgemeine Relativitätstheorie.

Gravitation und die Krümmung der Raumzeit.

Die allgemeine Relativitätstheorie führt die Gravitation auf das geometrische Phänomen der gekrümmten Raumzeit zurück, indem sie feststellt:  Entzieht sich bereits die vierdimensionale Raumzeit der speziellen Relativitätstheorie einer anschaulichen Vorstellbarkeit, so gilt das für eine zusätzlich gekrümmte Raumzeit erst recht. Zur Veranschaulichung kann man jedoch Situationen mit reduzierter Anzahl von Dimensionen betrachten. So entspricht im Fall einer 2-dimensionalen gekrümmten Landschaft eine Geodäte dem Weg, den ein Fahrzeug mit geradeaus fixierter Lenkung nehmen würde. Würden zwei solche Fahrzeuge am Äquator einer Kugel nebeneinander exakt parallel Richtung Norden starten, dann würden sie sich am Nordpol treffen. Ein Beobachter, dem die Kugelgestalt der Erde verborgen bliebe, würde daraus auf eine Anziehungskraft zwischen den beiden Fahrzeugen schließen. Es handelt sich aber um ein rein geometrisches Phänomen. Gravitationskräfte werden daher in der allgemeinen Relativitätstheorie gelegentlich auch als Scheinkräfte bezeichnet.  Da der geodätische Weg durch die Raumzeit von ihrer Geometrie und nicht von der Masse oder sonstigen Eigenschaften des fallenden Körpers abhängt, fallen alle Körper im Gravitationsfeld gleich schnell, wie bereits Galilei feststellte. Dieser Umstand wird in der newtonschen Mechanik durch die Äquivalenz von träger und schwerer Masse beschrieben, die auch der allgemeinen Relativitätstheorie zugrunde liegt.

Die mathematische Struktur der allgemeinen Relativitätstheorie.

Während viele Aspekte der speziellen Relativitätstheorie in ihrer einfachsten Formulierung auch mit geringen mathematischen Kenntnissen nachvollziehbar sind, ist die Mathematik der allgemeinen Relativitätstheorie deutlich anspruchsvoller. Die Beschreibung einer krummen Raumzeit erfolgt mit den Methoden der Differentialgeometrie, die die euklidische Geometrie des uns vertrauten flachen Raumes beinhaltet und erweitert.  Zur Beschreibung von Krümmung wird zur Anschauung meist ein gekrümmtes Objekt in einen höherdimensionalen Raum eingebettet. Zum Beispiel stellt man sich eine zweidimensionale Kugeloberfläche üblicherweise in einem dreidimensionalen Raum vor. Krümmung kann jedoch ohne die Annahme eines solchen Einbettungsraumes beschrieben werden, was in der allgemeinen Relativitätstheorie auch geschieht. Es ist beispielsweise möglich, Krümmung dadurch zu beschreiben, dass die Winkelsumme von Dreiecken nicht 180° entspricht.  Die Entstehung der Krümmung wird durch die einsteinschen Feldgleichungen beschrieben. Dabei handelt es sich um Differentialgleichungen eines Tensorfeldes mit zehn Komponenten, die nur in speziellen Fällen analytisch, das heißt in Form einer mathematischen Gleichung, lösbar sind. Für komplexe Systeme wird daher üblicherweise mit Näherungsmechanismen gearbeitet.

Uhren im Gravitationsfeld.

In der allgemeinen Relativitätstheorie hängt der Gang von Uhren nicht nur von ihrer relativen Geschwindigkeit ab, sondern auch von ihrem Ort im Gravitationsfeld. Eine Uhr auf einem Berg geht schneller als eine im Tal. Dieser Effekt ist zwar im irdischen Gravitationsfeld nur gering, er wird jedoch beim GPS-Navigationssystem zur Vermeidung von Fehlern bei der Positionsbestimmung über eine entsprechende Frequenzkorrektur der Funksignale berücksichtigt.

Kosmologie.

Während die spezielle Relativitätstheorie bei Anwesenheit von Massen nur in Gebieten der Raumzeit gilt, die so klein sind, dass die Krümmung vernachlässigt werden kann, kommt die allgemeine Relativitätstheorie ohne diese Einschränkung aus. Sie kann somit auch auf das Universum als Ganzes angewandt werden und spielt daher in der Kosmologie eine zentrale Rolle. So wird die Expansion des Weltalls, die die Astronomen beobachten, durch die friedmannschen Lösungen der einsteinschen Feldgleichungen in Kombination mit einer sogenannten kosmologischen Konstanten angemessen beschrieben. Danach begann diese Expansion mit dem Urknall, der nach den jüngsten Untersuchungen vor 13,7 Milliarden Jahren stattgefunden hat. Er kann auch als der Beginn von Raum und Zeit angesehen werden, bei dem das gesamte Universum auf einem Raumgebiet vom Durchmesser der Planck-Länge konzentriert war.

Schwarze Löcher.

Eine weitere Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie sind Schwarze Löcher. Diese Objekte haben eine so starke Gravitation, dass sie sogar Licht „einfangen“ können, so dass es nicht wieder aus dem schwarzen Loch herauskommen kann. Einstein konnte sich mit diesem Gedanken nicht anfreunden und meinte, es müsse einen Mechanismus geben, der die Entstehung solcher Objekte verhindert. Heutige Beobachtungen aber belegen, dass es solche Schwarzen Löcher im Universum tatsächlich gibt, und zwar als Endstadium der Sternentwicklung bei sehr massereichen Sternen und in den Zentren von Galaxien.

Gravitationswellen.

Die allgemeine Relativitätstheorie erlaubt die Existenz von Gravitationswellen, lokalen Deformationen der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Sie entstehen bei der Beschleunigung von Massen, allerdings sind sie nur sehr klein. Daher konnten Gravitationswellen lange Zeit nur indirekt bestätigt werden, etwa durch Beobachtungen an Doppelsternsystemen mit Pulsaren. Russell Hulse und Joseph Taylor erhielten dafür 1993 den Nobelpreis für Physik. Erst beim LIGO-Experiment, am 14. September 2015 um 11:51 MESZ, gelang der direkte Nachweis.

Entstehungsgeschichte.

Spezielle Relativitätstheorie.

Ausgehend von den Problemen der verschiedenen Äthertheorien des 19. Jahrhunderts und der maxwellschen Gleichungen setzte eine kontinuierliche Entwicklung mit folgenden Hauptstationen ein:  Dies kulminierte in der speziellen Relativitätstheorie Albert Einsteins (1905) durch eine durchsichtige Ableitung der gesamten Theorie aus den Postulaten des Relativitätsprinzips und der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, und der endgültigen Überwindung des Ätherbegriffs durch Reformulierung der Begriffe von Raum und Zeit. Die dynamische Betrachtungsweise von Lorentz und Poincaré wurde durch die kinematische Einsteins ersetzt. Schließlich folgte die mathematische Reformulierung der Theorie durch Einbeziehung der Zeit als vierte Dimension durch Hermann Minkowski (1907).

Allgemeine Relativitätstheorie.

Während an der Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie eine Reihe von Wissenschaftlern beteiligt war – wobei Einsteins Arbeit von 1905 sowohl ein Ende als auch einen Neuanfang darstellte –, war die Entwicklung der allgemeinen Relativitätstheorie, was ihre grundlegenden physikalischen Aussagen betraf, praktisch die alleinige Errungenschaft Einsteins.  Diese Entwicklung begann 1907 mit dem Äquivalenzprinzip, wonach träge und schwere Masse äquivalent sind. Daraus leitete er die gravitative Rotverschiebung ab und stellte fest, dass Licht im Gravitationsfeld abgelenkt wird, wobei er die dabei entstehende Verzögerung, die so genannte Shapiro-Verzögerung, bedachte. 1911 führte er mit verfeinerten Methoden diese Grundgedanken weiter. Diesmal vermutete er auch, dass die Lichtablenkung im Gravitationsfeld messbar ist. Der von ihm zu dieser Zeit vorhergesagte Wert war jedoch noch um einen Faktor 2 zu klein.  Im weiteren Verlauf erkannte Einstein, dass Minkowskis vierdimensionaler Raumzeitformalismus, welchem Einstein bislang skeptisch gegenüberstand, eine sehr wichtige Bedeutung bei der neuen Theorie zukam. Auch wurde ihm nun klar, dass die Mittel der euklidischen Geometrie nicht ausreichten, um seine Arbeit fortsetzen zu können. 1913 konnte er mit der mathematischen Unterstützung Marcel Grossmanns die im 19. Jahrhundert entwickelte nichteuklidische Geometrie in seine Theorie integrieren, ohne jedoch die vollständige Kovarianz, d. h. die Übereinstimmung aller Naturgesetze in den Bezugssystemen, zu erreichen. 1915 waren diese Probleme nach einigen Fehlschlägen überwunden, und Einstein konnte schließlich die korrekten Feldgleichungen der Gravitation ableiten. Nahezu gleichzeitig gelang dies auch David Hilbert. Einstein errechnete den korrekten Wert für die Periheldrehung des Merkurs, und für die Lichtablenkung das Doppelte des 1911 erhaltenen Wertes. 1919 wurde dieser Wert erstmals bestätigt, was den Siegeszug der Theorie in Physikerkreisen und auch in der Öffentlichkeit einleitete.  Danach versuchten sich viele Physiker an exakten Lösungen der Feldgleichungen, was in der Aufstellung diverser kosmologischer Modelle und in Theorien wie die der Schwarzen Löcher mündete.

Weitere geometrische Theorien.

Nach der Erklärung der Gravitation als geometrisches Phänomen lag es nahe, auch die anderen damals bekannten Grundkräfte, die elektrische und die magnetische, auf geometrische Effekte zurückzuführen. Theodor Kaluza (1921) und Oskar Klein (1926) nahmen dazu eine zusätzliche in sich geschlossene Dimension des Raumes mit so kleiner, nämlich subatomarer Länge an, dass diese Dimension uns verborgen bleibt. Sie blieben jedoch mit ihrer Theorie erfolglos. Auch Einstein arbeitete lange vergeblich daran, eine solche einheitliche Feldtheorie zu schaffen.  Nach der Entdeckung weiterer Grundkräfte der Natur erlebten diese sogenannten Kaluza-Klein-Theorien eine Renaissance – allerdings auf der Basis der Quantentheorie. Die heute aussichtsreichste Theorie zur Vereinigung der Relativitätstheorie und der Quantentheorie dieser Art, die Stringtheorie, geht von sechs oder sieben verborgenen Dimensionen von der Größe der Planck-Länge und damit von einer zehn- beziehungsweise elfdimensionalen Raumzeit aus.

Experimentelle Bestätigungen.

Der erste Erfolg der speziellen Relativitätstheorie war die Auflösung des Widerspruches, der als Anlass für ihre Entdeckung angesehen werden kann: der Widerspruch zwischen dem Ergebnis des Michelson-Morley-Experiments und der Theorie der Elektrodynamik. Seither hat sich die spezielle Relativitätstheorie in der Interpretation unzähliger Experimente bewährt. Ein überzeugendes Beispiel ist der Nachweis von Myonen in der Höhenstrahlung, die auf Grund ihrer kurzen Lebensdauer nicht die Erdoberfläche erreichen könnten, wenn nicht auf Grund ihrer hohen Geschwindigkeit die Zeit für sie langsamer ginge, beziehungsweise sie die Flugstrecke längenkontrahiert erführen. Dieser Nachweis gelang zum Teil bei den Ballonflügen in die Stratosphäre des Schweizer Physikers Auguste Piccard in den Jahren 1931 und 1932, die unter Mitwirkung von Einstein vorbereitet wurden.  Hingegen gab es zur Zeit der Veröffentlichung der allgemeinen Relativitätstheorie nur einen einzigen Hinweis für ihre Richtigkeit, die Periheldrehung des Merkurs. 1919 stellte Arthur Stanley Eddington bei einer Sonnenfinsternis eine Verschiebung der scheinbaren Position der Sterne nahe der Sonne fest und lieferte mit diesem sehr direkten Hinweis auf eine Krümmung des Raums eine weitere Bestätigung der Theorie.  Weitere experimentelle Tests sind im Artikel zur allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben.  Die Relativitätstheorie hat sich bis heute in der von Einstein vorgegebenen Form gegen alle Alternativen, die insbesondere zu seiner Theorie der Gravitation vorgeschlagen wurden, behaupten können. Die bedeutendste war die Jordan-Brans-Dicke-Theorie, die jedoch aufwändiger war. Ihre Gültigkeit ist bisher nicht widerlegt worden. Der Bereich, den der entscheidende Parameter nach heutigem experimentellem Stand einnehmen kann, ist jedoch stark eingeschränkt.

Rezeption und Interpretation.

Wahrnehmung in der Öffentlichkeit.

Die neue Sichtweise der Relativitätstheorie bezüglich Raum und Zeit erregte nach ihrer Entdeckung auch in der Allgemeinheit Aufsehen. Einstein wurde zur Berühmtheit und die Relativitätstheorie erfuhr ein erhebliches Medienecho. Verkürzt auf das geflügelte Wort "Alles ist relativ" wurde sie zuweilen in die Nähe eines philosophischen Relativismus gerückt.  Im April 1922 wurde ein Film mit dem Titel "Die Grundlagen der Einsteinschen Relativitätstheorie" uraufgeführt, in dem Einsteins spezielle Relativitätstheorie mit vielen Animationen dem Publikum verständlich gemacht werden sollte.  Kritik an der Relativitätstheorie speiste sich aus verschiedenen Quellen, wie Unverständnis, Ablehnung der fortschreitenden Mathematisierung der Physik und teilweise auch Ressentiments gegen Einsteins jüdische Abstammung. Ab den 1920er Jahren versuchten in Deutschland einige wenige offen antisemitische Physiker, namentlich die Nobelpreisträger Philipp Lenard und Johannes Stark, der Relativitätstheorie eine "deutsche Physik" entgegenzusetzen. Wenige Jahre nach der nationalsozialistischen Machtergreifung ging Stark mit einem Artikel in der SS-Zeitung "Das Schwarze Korps" vom 15. Juli 1937 gegen die im Land verbliebenen Anhänger der Relativitäts- und Quantentheorie in die Offensive. Unter anderem denunzierte er Werner Heisenberg und Max Planck als "weiße Juden". Heisenberg wandte sich direkt an Himmler und erreichte seine volle Rehabilitierung; nicht zuletzt mit Blick auf die Bedürfnisse der Rüstungsentwicklung blieb die Relativitätstheorie erlaubt.  Auch viele führende Vertreter der hergebrachten klassischen Physik lehnten Einsteins Relativitätstheorie ab, darunter Lorentz und Poincaré selbst und auch Experimentalphysiker wie Michelson.

Wissenschaftliche Anerkennung.

Die Bedeutung der Relativitätstheorien war anfänglich umstritten. Der Nobelpreis für Physik 1921 wurde Einstein im Jahr 1922 für seine Deutung des photoelektrischen Effekts zugesprochen. Allerdings sprach er in seiner Preisrede dann über die Relativitätstheorien.

Literatur und Film.

Philosophische Einführungen und Diskussion.

sowie Überblicksdarstellungen in den meisten Handbüchern zur Naturphilosophie, Philosophie der Physik und oft auch Wissenschaftstheorie.

Die Relativitätstheorie befasst sich mit der Struktur von Raum und Zeit sowie mit dem Wesen der Gravitation. Sie besteht aus zwei maßgeblich von Albert Einstein geschaffenen physikalischen Theorien, der 1905 veröffentlichten speziellen Relativitätstheorie und der 1916 abgeschlossenen allgemeinen Relativitätstheorie. Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt das Verhalten von Raum und Zeit aus der Sicht von Beobachtern, die sich relativ zueinander bewegen, und die damit verbundenen Phänomene. Darauf aufbauend führt die allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation auf eine Krümmung von Raum und Zeit zurück, die unter anderem durch die beteiligten Massen verursacht wird.

L'expression théorie de la relativité renvoie le plus souvent à deux théories complémentaires élaborées par Albert Einstein : la relativité restreinte et la relativité générale. Ce terme peut aussi renvoyer à une idée plus ancienne, la relativité galiléenne, qui s'applique à la mécanique newtonienne.


Geschichte.

Schwefel ist ein seit langem vom Menschen genutztes Element. Chinesen und Ägypter nutzten um etwa 5000 v. Chr. Schwefel zum Bleichen von Textilien, als Arzneimittel und zur Desinfektion. Der Papyrus Ebers beschreibt die Verwendung von Schwefel zur Behandlung von bakteriellen Entzündungen des Auges (Trachom).  Eine natürlich vorkommende Modifikation des Schwefels, genannt "Shiliuhuang", war in China seit dem sechsten Jahrhundert v. Chr. bekannt. Chinesen gewannen im dritten vorchristlichen Jahrhundert Schwefel aus Pyrit.  Das vorklassische Griechenland verwendete Schwefel als Arzneimittel und das durch Verbrennung von Schwefel entstehende Schwefeldioxid sowohl als Desinfektionsmittel zur Verhütung von Infektionskrankheiten wie der Pest als auch zur Schwefelung von Wein. Bereits um 800 v. Chr. erwähnte Homer dies in der Odyssee. Die antike Kriegsführung verwendete Schwefel als Brandwaffe oder Brandbeschleuniger. Plinius der Ältere erwähnte um das Jahr 79 n. Chr. in seinem Werk Naturalis historia die Insel Milos als Lagerstätte des Elements sowie seine Verwendung als Desinfektionsmittel, Arzneimittel und Bleiche.  Eine Abhandlung aus der Zeit der Song-Dynastie um 1044 beschreibt verschiedene Formen des chinesischen Schwarzpulvers, einer Mischung aus Kaliumnitrat, Holzkohle und Schwefel. Roger Bacon beschrieb im Jahr 1242 die Herstellung einer ähnlichen Mischung. Schwarzpulver blieb lange Zeit der einzige Spreng- und Explosivstoff. Die Rolle des deutschen Mönches Berthold Schwarz, dem die Wiederentdeckung des Schwarzpulvers meist zugeschrieben wird, ist historisch nicht eindeutig belegt.  Im Mittelalter unterschied man gewöhnlichen, noch nicht erhitzten Schwefel (genannt „lebendiger Schwefel“, mittellateinisch "sulfur vivum") von "sulfur sublimatum".  Die

Vorkommen.

Terrestrische Vorkommen.

Schwefel kommt in vielen Erdsphären vor. Den Austausch zwischen diesen Sphären beschreibt der Schwefelkreislauf, das System der Umwandlungen von Schwefel und schwefelhaltigen Verbindungen in Lithosphäre, Hydrosphäre, Erdatmosphäre und Biosphäre sowie den Austausch zwischen diesen Erdsphären. Schwefel kommt dabei in der Oxidationsstufe −2, etwa bei Metallsulfiden und Schwefelwasserstoff, sowie −1 vor, zum Beispiel in Aminosäuren. Die Oxidationsstufe 0 (elementarer Schwefel) tritt in Sedimenten, die aus der bakteriellen Reduktion von Sulfaten stammen, wie etwa in Louisiana, oder bei Schwefelvorkommen vulkanischen Ursprungs auf. In der Oxidationsstufe +4 kommt es als Schwefeldioxid in der Atmosphäre vor und in der Oxidationsstufe +6 als Sulfat in der Hydro- und Lithosphäre.  Schwefel steht bezüglich der Elementhäufigkeit mit einem Massenanteil von

Lithosphäre.

Elementarer Schwefel kommt in der Natur in mächtigen Lagerstätten, zum Beispiel in Sizilien, Polen, Irak, Iran, Louisiana, Texas und Mexiko vor. Weltweit konnte gediegener Schwefel bis 2011 an rund 1500 Fundorten nachgewiesen werden. Neben den bereits genannten Lagerstätten wurde Schwefel unter anderem in mehreren Regionen von Australien, Nord- und Südamerika, Asien und Europa gefunden. Schwefel fand sich in Mineralproben vom Meeresboden des Golfes von Mexiko, des Mittelatlantischen Rückens und des Ostpazifischen Rückens.  Schwefel tritt gediegen, das heißt in elementarer Form, in der Natur auf. Reiner Schwefel ist zwar insgesamt relativ selten, Vulkanausbrüche setzen

Hydrosphäre.

In der Hydrosphäre tritt Schwefel meist in Form des Sulfat-Ions auf; es ist mit einer Konzentration von 7,68 % des Gesamtsalzgehaltes nach den Chlorid- und Natrium-Ionen das dritthäufigste Ion im Meerwasser. Marine Mikroorganismen nutzen Sulfat zum Abbau des am Meeresboden vorhandenen

Atmosphäre.

In den oberen Regionen der Atmosphäre finden sich, etwa bedingt durch Vulkanausbrüche, schwefelreiche Partikel als Aerosole mit Partikelgrößen von 0,1 bis 1 Mikrometer. Da die Partikel Sonnenlicht in der Stratosphäre reflektieren, wird ihnen eine kühlende Wirkung auf das Weltklima zugeschrieben.  Durch Verbrennungsprozesse schwefelhaltiger Brennstoffe kommt Schwefel als Schwefeldioxid in der Troposphäre vor. Aus anthropogenen Quellen stammen etwa 35 % der Gesamtschwefeldioxidemissionen von etwa 400 Mio. Tonnen SO jährlich. Der Großteil organischer Sulfide stammt von marinem Phytoplankton, das vor allem Dimethylsulfid und Schwefelwasserstoff freisetzt und als zweitgrößte Gesamtemissionsquelle für schwefelhaltige Partikel gilt.  Es ist Gegenstand der wissenschaftlichen Debatte zur Klimakrise, inwiefern

Biosphäre.

Schwefel kommt in der Biosphäre in vielfältiger Form vor, oft in reduzierter Form. Im Zuge des Abbaus der Biomasse durch Enzyme und Mikroorganismen wird aus organischen Stoffen Schwefelwasserstoff freigesetzt. Schwefel steht Pflanzen vor allem in Form von anionischem Sulfat aus dem Boden zur Verfügung, welches über die Wurzeln aufgenommen und verteilt wird und sich meistens unmetabolisiert im vakuolären Pflanzensaft befindet. Die Reduktion von Sulfat zu Sulfid erfordert 732 kJ mol. Schwefeldioxid wird dagegen leicht durch Blätter absorbiert und assimiliert. Sulfat ist ein Makronährelement, dessen Mangel zu Ertragsverlusten in der landwirtschaftlichen Produktion führen kann.  Von chemoautotrophen, aeroben, sulfid-oxidierenden Bakterien wird Schwefelwasserstoff mit Sauerstoff zu elementarem Schwefel oxidiert. Von phototrophen (anaeroben) Bakterien wird Schwefelwasserstoff unter anoxischen Bedingungen in anoxygener Photosynthese als Reduktionsmittel zur Assimilation von Kohlenstoffdioxid genutzt und dabei zu elementarem Schwefel oder Sulfat oxidiert.

Stellare Vorkommen.

Diatomarer Schwefel wurde zunächst im Schweif des Kometen IRAS-Araki-Alcock (C/1983 H1) nachgewiesen. Nach dem Nachweis in weiteren Kometen wird mittlerweile angenommen, dass das Vorkommen in Kometenschweifen allgegenwärtig ist. Dabei ist die Herkunft des S-Moleküls nicht geklärt.  Die Wolken der Venus bestehen zum großen Teil aus Schwefeldioxid und Schwefelsäuretröpfchen. Die Schwefelsäure entsteht photochemisch in der oberen Venusatmosphäre durch die ultraviolette Strahlung der Sonne aus Kohlenstoffdioxid und Schwefeldioxid. Die kurzwellige Strahlung setzt aus dem Kohlenstoffdioxid Sauerstoff frei, welcher mit Schwefeldioxid unter Wasseraufnahme zu Schwefelsäure reagiert.

Interstellare Vorkommen.

Bislang wiesen Astronomen 13 verschiedene Schwefelverbindungen im interstellaren Raum nach. Darunter sind Kohlenstoffsulfid (CS), Schwefelmonoxid (SO), Siliciumsulfid (SiS), Carbonylsulfid (COS), Schwefelwasserstoff (HS), Thioformaldehyd (HCS) und Schwefeldioxid (SO). Astronomen haben die Hoffnung,

Gewinnung.

Schwefel wird entweder als elementarer Schwefel gewonnen, der zu über 90 % weiter zu Schwefelsäure verarbeitet wird, oder in Form seines Oxids durch Rösten von sulfidischen Erzen. Elementarer Schwefel wird weltweit gewonnen und gehandelt. Die größten Produktionsstandorte liegen in den Vereinigten Staaten von Amerika, Kanada, der ehemaligen Sowjetunion und Westasien. Die Volksrepublik China ist der weltweit größte Importeur, gefolgt von Marokko und den Vereinigten Staaten. Kanada ist der größte Exporteur, gefolgt von Russland und Saudi-Arabien.

Abbau geologischer Schwefelvorkommen.

Schwefel kann aus geologischen Lagerstätten von elementarem Rohschwefel oder schwefelhaltigen Verbindungen in Kohlenwasserstoffquellen wie Erdöl, Erdgas und Kohle sowie aus sulfidischen Erzen von Schwermetallen gewonnen werden. In Form von Sulfaten steht Schwefel, zum Beispiel als Gips, in praktisch unbegrenzter Menge zur Verfügung. Die zur Zeit ökonomisch zugänglichen Quellen werden insgesamt auf 5 × 10 t Schwefel geschätzt. Weitere 600 × 10 t Schwefel werden in Form von schwefelhaltiger Kohle, Ölschiefer und -sanden vermutet. In den USA betrug im Jahr 2007 die Menge des gewonnenen elementaren Schwefels 8,2 Millionen Tonnen.  An Vulkanen und in ihrer Nähe kommen Fumarolen vor, die mit ihren Gasen neben Schwefelwasserstoff auch

Schwefelrückgewinnung.

Heute fällt Schwefel in großen Mengen als Abfallprodukt bei der Abtrennung von Schwefelwasserstoff aus Erdgasen und der Entschwefelung von Erdöl mit Hilfe des Claus-Verfahrens an. Erdgas enthält bis zu 35 % Schwefelwasserstoff, Erdöl enthält in schwefelarmer

Gewinnung als Schwefeldioxid.

Die sulfidischen Erze des Eisens, Kupfers, Zinks, Bleis und anderer Metalle werden an Luft zum Metalloxid und Schwefeldioxid geröstet. Das entstehende Schwefeldioxid wird durch katalytische

Lagerung und Distribution.

Im Claus-Prozess fällt Schwefel flüssig an und wird meist so gelagert und transportiert. Das hat gegenüber dem Umgang mit festem Schwefel eine Reihe von Kosten- und Qualitätsvorteilen, denn fester Schwefel muss vor der Verwendung ohnehin häufig verflüssigt werden. Bei der Lagerung von festem Schwefel kann sowohl durch Luftfeuchtigkeit als auch durch Schwefelbakterien unerwünschte Schwefelsäure gebildet werden. Durch Korrosion gebildetes Eisensulfid wirkt in feiner Verteilung pyrophor und kann Brände oder Explosionen verursachen.

Physikalische Eigenschaften.

Die physikalischen Eigenschaften des Schwefels sind stark temperaturabhängig, da bei gegebener Temperatur eine Reihe allotroper Modifikationen vorliegen können. Wird Schwefel auf über 119 °C erhitzt, bildet sich zunächst eine niedrigviskose Flüssigkeit hellgelber Farbe, in der überwiegend S-Ringe vorhanden sind. Wird die Temperatur gehalten, kommt es durch eine Teilumwandlung der S-Ringe in kleinere Ringe zu einer Schmelzpunkterniedrigung, die ihr Minimum bei 114,5 °C hat. Beim weiteren Erhitzen nimmt die Viskosität weiter zu und erreicht bei 187 °C ihr Maximum. Dabei brechen die Schwefelringe auf und bilden langkettige Moleküle, ein Beispiel einer ringöffnenden Polymerisation. Oberhalb dieser Temperatur zerfallen die Ketten wieder in kleinere Bruchstücke und die Viskosität nimmt wieder ab.  Schwefel ist das Element mit den meisten inter- und intramolekularen allotropen Modifikationen. Intermolekulare Allotrope sind Festkörperphasen eines Elements, die sich in der Kristallstruktur unterscheiden. Bislang sind etwa 30 verschiedene Allotrope bekannt. Die bei Normalbedingungen thermodynamisch stabilen Formen bestehen alle aus S-Ringen. Daneben existiert eine Reihe intramolekularer Allotrope in Form von Ringen verschiedener Größe sowie Ketten unterschiedlicher Länge.

Cyclooctaschwefel.

Natürlich vorkommender fester Schwefel besteht aus S-Molekülen, in denen die Schwefelatome ringförmig in einer so genannten Kronenform angeordnet sind. Cyclooctaschwefel kommt in drei intermolekularen Allotropen vor.  Die bei Raumtemperatur thermodynamisch stabilste Modifikation des Schwefels ist der orthorhombisch kristallisierende α-Schwefel. Er ist geruch- und geschmacklos und hat die typische schwefelgelbe Farbe. α-Schwefel kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe mit den Gitterparametern "a" = 1044 pm, "b" = 1284 pm und "c" = 2437 pm sowie 16 Formeleinheiten S pro Elementarzelle.  α-Schwefel tritt gediegen als "Schwefelblüte" "(Gelber Schwefel)" in der Natur auf, hat eine Dichte von 2,0 g/cm3 bis 2,1 g/cm3, eine Härte von 1,5

Cyclohexaschwefel.

Cyclohexaschwefel S, bekannt als Engels-Schwefel, liegt in einer Sessel-Konformation mit einer S–S–Bindungslänge von 2,057 ± 0,018 Å und einem S–S–S–Bindungswinkel von 102,2 ± 1,6 ° mit hoher Ringspannung vor. Die

Cycloheptaschwefel.

Cycloheptaschwefel kann durch Reaktion von Cyclopentadienyl-Titan-pentasulfid mit Dischwefeldichlorid hergestellt werden.  Cycloheptaschwefel liegt je nach Herstellungsbedingungen in vier verschiedenen intermolekularen allotropen Modifikationen vor (α-, β-, γ-, δ-Cycloheptaschwefel). Diese

Größere Schwefelringe.

Größere Schwefelringe (S mit "n" = 9 – 15, 18, 20) können mittels der Cyclopentadienyl-Titan-pentasulfid-Methode oder durch Reaktion von Dichlorsulfanen SCl mit Polysulfanen HS gebildet werden.  Von Cyclononaschwefel S liegen

Polymerer Schwefel.

Polymerer Schwefel besteht aus langen polymeren Schwefelketten, genannt Catenapolyschwefel. Die Natur der Endgruppe ist nicht bekannt. Das Polymer wird durch Erhitzen auf Temperaturen

Flüssiger Schwefel.

Beim Erhitzen auf 119,6 °C schmilzt der β-Schwefel. Die Schmelze besteht anfangs aus Cyclooctaschwefel-Molekülen, so genanntem λ-Schwefel (Schwefelblüte, S). Nach einer Zeit stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den verschiedenen intramolekularen Allotropen in der Schmelze ein, wobei andere Ringe (v. a. S, S, S) temperaturabhängig auftreten. Es treten auch wesentlich größere Ringe wie S sowie bei höheren Temperaturen Kettenstrukturen auf.  Bei weiterer Erhöhung der Temperatur nimmt die Konzentration der kleineren Ringe zunächst zu und die Viskosität ab, so genannter π-Schwefel

Gasförmiger Schwefel.

Gasförmiger Schwefel ist dunkelrot und besteht anfangs aus S-Ringen, die bei höheren Temperaturen weiter aufbrechen. Bei einer Temperatur von 330 °C besteht der Dampf vorwiegend aus Cycloheptaschwefel S. Bei Temperaturen oberhalb von 550 °C zerfallen die Ringe in kleinere Moleküle wie S. Oberhalb

Geladene Schwefelmoleküle.

Neutrale Schwefelmoleküle können durch Oxidation beziehungsweise Reduktion die Oxidationsstufe ändern. Schwefelmoleküle mit der Oxidationsstufe +2 sind beispielsweise die hellgelben S-Kationen, die roten S-Kationen und die S-Kationen. Man erhält diese geladenen Schwefelmoleküle durch Reaktion mit Arsenpentafluorid oder Antimonpentafluorid:  Die Ringstruktur der Schwefelmoleküle bleibt

Chemische Eigenschaften.

Schwefel ist ein reaktionsfreudiges Element und reagiert bei erhöhter Temperatur mit vielen Metallen außer Platin, Iridium und Gold unter Bildung von Sulfiden. Mit Quecksilber reagiert Schwefel bereits beim Verreiben bei Raumtemperatur zu Quecksilbersulfid. Mit Halb- und Nichtmetallen reagiert Schwefel bei erhöhter Temperatur. Ausnahmen sind Tellur, molekularer Stickstoff, Iod und Edelgase.  An Luft entzündet sich Schwefel ab einer Temperatur von etwa 250 °C und verbrennt mit blauer Flamme unter Bildung von Schwefeldioxid. Der Zündpunkt kann durch im Schwefel

Isotope.

Von Schwefel sind 23 Isotope zwischen S und S bekannt, von denen vier stabil sind: S (95,02 %), S (0,75 %), S (4,21 %) und S (0,02 %). Von den radioaktiven Isotopen hat nur das S-Isotop eine Halbwertszeit von 87,51 Tagen, für alle anderen Isotope liegt die Halbwertszeit im Bereich

Verwendung.

Schwefel wird sowohl in der chemischen Industrie als auch in der pharmazeutischen Industrie genutzt, unter anderem zur Produktion von Schwefelsäure, Farbstoffen, Pestiziden und Kunstdüngern.

Herstellung von Schwefelsäure.

Der mengenmäßig größte Teil des Schwefels, etwa 90 %, wird zur Herstellung von Schwefelsäure mittels des Kontaktverfahrens verwendet. Dabei wird im ersten Schritt durch Verbrennen von Schwefel oder durch das Rösten von Metallsulfiden Schwefeldioxid hergestellt. Dieses wird mit Luft in einer Gleichgewichtsreaktion an einem Vanadiumpentoxid-Katalysator zu Schwefeltrioxid umgesetzt.  Etwa 60 % der Schwefelsäure wird zur Herstellung von Düngemitteln verwendet. Beim Aufschluss von Rohphosphat mit

Vulkanisation von Kautschuk.

Reiner Schwefel wird sehr häufig bei der Vulkanisation von Kautschuk verwendet. Dazu wird Rohkautschuk mit Schwefel oder schwefelhaltigen Verbindungen versetzt, ein Verfahren, das schon 1839 von

Medizinische Anwendungen.

Im Europäischen Arzneibuch wird nur "Schwefel zur äußeren Anwendung" (Sulfur ad usum externum) geführt. Der pulverförmige Schwefel bildet auf der Haut Schwefelwasserstoff und andere Sulfide, welche wiederum bakteriostatisch wirken. Bei oraler Einnahme kommt eine laxierende Wirkung

Verwendung in der Stahlindustrie.

In der Schwerindustrie ist Schwefel als Legierungselement für Stahl bedeutend. Automatenstähle, die für die spanenden Fertigungsverfahren wie Drehen und Bohren optimiert sind, sind oft schwefellegiert. Durch den

Katalysatorgift.

Schwefelspezies in Kohlenwasserstoffen sind starke Katalysatorgifte, die schon in geringer Konzentration wirksam sind. Schwefel reagiert mit den katalytisch aktiven Metall- und anderen Oberflächenzentren der Katalysatoren. Die Vergiftung kann reversibel oder irreversibel sein und der Katalysator kann dabei in seiner Selektivität verändert oder insgesamt deaktiviert werden. Einige Katalysatoren,

Sonstiges.

Schwefel findet bei der Herstellung von Schwarzpulver, als Salpeterschwefel in der Feuerwerkerei, oder bei anderen Explosivstoffen Verwendung.  Beim so genannten "Schwefeln" handelt es sich um eine Konservierungsmethode für Lebensmittel, wie z. B. Wein oder Trockenobst, mittels Schwefeldioxid oder Schwefelsalzen, wobei deren reduktive Eigenschaften (Antioxidans) genutzt werden. Früher wurde das Schwefeln von Wein durch das Abbrennen von Schwefel in leeren Weinfässern erreicht, heute wird Kaliumpyrosulfit zugegeben, welches in saurer Lösung Schwefeldioxid freisetzt. Als protektives Kontaktfungizid wirkt Schwefel vorbeugend durch Kontakt an der Pflanzenoberfläche, wo es langsam zu Schwefeldioxid oxidiert wird und die Sporenkeimung hemmt. Verbreitet ist der Einsatz im Weinbau gegen den an der Blattoberfläche wachsenden Echten Mehltaupilz. Der Farbstoff

Organische Chemie.

In der organischen Chemie wird Schwefel zur Synthese von 3-Thiazolinen in der Asinger-Reaktion – einer Mehrkomponentenreaktion – benutzt.

Physiologie.

Schwefelverbindungen kommen in allen Lebewesen vor und haben eine Vielzahl von Funktionen. Schwefel wird als Sulfid oder Sulfat von Pflanzen und Bakterien aus der Umgebung assimiliert und zu organischen Schwefelverbindungen aufgebaut, die letztlich von Tieren mit der Nahrung aufgenommen werden.

Vorkommen und Funktion in Lebewesen.

Schwefel ist in den proteinogenen Aminosäuren Cystein und Methionin – und in allen darauf aufbauenden Peptiden, Proteinen, Koenzymen und prosthetischen Gruppen – in Form von Thiolgruppen (Oxidationsstufe +II) oder Thioethergruppen enthalten. Andere schwefelhaltige Aminosäuren mit biologischer Funktion sind Cystin und Homocystein. Weiterhin ist er in einigen Cofaktoren (Biotin, Thiaminpyrophosphat) in heterozyklischer Bindung enthalten. Schwefel ist damit ein essentielles Element lebender Zellen. Disulfidbrückenbindungen sind weit verbreitet und tragen einerseits zur Ausbildung und Stabilisierung von Proteinstrukturen (z. B. im Keratin menschlicher und tierischer Haare und Federn) bei, andererseits basieren viele Redoxreaktionen in Zellen auf der Umkehrbarkeit dieser Bindung (in Thioredoxin und Glutathion). In oxidierter Form spielt Schwefel in der Aminosulfonsäure Taurin (Oxidationsstufe +IV) eine biologische Rolle.  Der

Aufnahme.

Der für alle genannten Stoffe notwendige Schwefel wird von Tieren je nach Ernährung als schwefelhaltige Aminosäuren und Vitamine mit der Nahrung aufgenommen. Pflanzen und Bakterien wiederum sind in der Lage, Schwefel als Sulfid oder Sulfat zu assimilieren und die genannten Aminosäuren und Vitamine selbst zu synthetisieren.  Im Pflanzenbau werden je nach Pflanzenart etwa 15 bis 50 kg Schwefel pro Hektar in Form schwefelhaltigen Düngers benötigt. Ölpflanzen, Hülsenfrüchte, verschiedene Futterpflanzen und Gemüse benötigen dabei größere Schwefelmengen.

Sulfidoxidation.

Einige Untergruppen der Proteobakterien, zusammen die "farblosen schwefeloxidierenden Bakterien" genannt, können Schwefelverbindungen und Schwefel oxidieren und aus diesen exergonen Reaktionen Energie gewinnen; siehe dazu exemplarisch das Riesenbakterium "Thiomargarita namibiensis". Außerdem sind die Grünen Schwefelbakterien in der Lage, Photosynthese zu betreiben, indem sie Schwefelwasserstoff,

Schwefel-Assimilation in Pflanzen.

Der Schwefel wird bei Gefäßpflanzen als Sulfat über die Wurzeln aufgenommen und über das Xylem in die Blätter transportiert, wo der überwiegende Teil der Assimilation gekoppelt an die Photosynthese in den Chloroplasten der Mesophyllzellen stattfindet. Die Assimilationsrate beträgt dabei nur rund fünf Prozent der Nitrat-Assimilation und ein bis zwei Promille der CO-Assimilation. Das Grundschema gleicht dabei der Nitrat-Assimilation, der Energieverbrauch ist aber beim Schwefel wesentlich höher.  Das Sulfat wird zunächst zu Sulfit reduziert, dieses dann weiter zu Schwefelwasserstoff. Dieser wird in Cystein gebunden, der ersten stabilen Verbindung der Schwefel-Assimilation:  Sulfat muss im Chloroplasten zunächst aktiviert werden. Das Enzym Sulfat-Adenylyltransferase bildet aus Sulfat und ATP AMP-Sulfat (APS) und Pyrophosphat. Das

Umweltaspekte.

Bei der Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen wie Steinkohle, Braunkohle und Erdöl werden große Mengen Schwefeldioxid SO freigesetzt. Dieses bleibt als Gas oder im Wasser der Wolken gelöst zunächst in der Erdatmosphäre. Auch bildet es einen Bestandteil des gesundheitsgefährdenden Smogs. Abgebaut werden kann es, indem es von Sauerstoff zu Schwefeltrioxid SO oxidiert wird und als Schwefelsäure HSO mit dem Regen ausgespült wird. Daraus ergibt sich ein weiteres Problem, da diese als Bestandteil des sauren Regens zur Versauerung der Böden beiträgt.  Seit den 1970er-Jahren sind deshalb Maßnahmen zur Rauchgasentschwefelung (REA) in Deutschland gesetzlich vorgeschrieben. Das geschieht meist durch Kalkwäsche. Dabei werden die Rauchgase in einem Absorber mit Calciumhydroxid-Lösung besprüht, wodurch sich das Schwefeldioxid unter Weiteroxidation in Calciumsulfat (Gips) umsetzt.  Daneben wird seit einigen Jahren die Entschwefelung von Fahrzeugkraftstoffen forciert. Durch diese Vorschriften und ihre Umsetzungen konnten die Schwefel(dioxid)emissionen seit den 1960er-Jahren drastisch

Nachweis.

Es existieren

Verbindungen.

In Verbindungen tritt Schwefel in allen Oxidationsstufen zwischen −II (Sulfide) und +VI (Sulfate, Schwefeltrioxid und Schwefelsäure) auf.

Wasserstoffverbindungen.

Schwefelwasserstoff (HS) ist ein farbloses, in geringen Konzentrationen nach faulen Eiern riechendes, giftiges Gas, das durch Reaktion von Sulfiden (MS) mit starken Säuren, zum Beispiel Salzsäure (HCl), entsteht. Es kommt als natürlicher Begleiter von Erdgas vor und entsteht in großen Mengen bei der Hydrodesulfurierung von Erdölfraktionen. Schwefelwasserstoff ist eine schwache Säure.

Oxide.

Schwefeldioxid ist das Anhydrid der Schwefligen Säure und ein farbloses, schleimhautreizendes, stechend riechendes und sauer schmeckendes, giftiges Gas. Es ist sehr gut wasserlöslich und bildet mit Wasser in sehr geringem Maße Schweflige Säure.

Sauerstoffsäuren und Salze.

Schwefel bildet eine Reihe von Oxosäuren, von denen die Schwefelsäure die mit Abstand größte technische Bedeutung hat. Die vorkommenden Oxidationsstufen reichen von +VI (Schwefelsäure) bis nahezu

Stickstoffverbindungen.

Tetraschwefeltetranitrid SN ist ein goldroter Feststoff, der als Ausgangsverbindung für verschiedene Schwefel-Stickstoff-Verbindungen dient.  Dischwefeldinitrid SN liegt in Form eines viergliedrigen, rechteckig-planaren Ringes vor. Die Verbindung kann durch Reaktion von Tetraschwefeltetranitrid mit Silber gewonnen

Halogenverbindungen.

"Schwefelhalogenide" des Typs SX ("n" = 2, 4) sind von Fluor und Chlor bekannt, Fluor bildet außerdem ein Hexafluorid. Daneben ist eine Reihe von gemischten Halogenverbindungen bekannt. Sauerstoff-Halogenverbindungen des Typs SOX (Thionylhalogenide), SOX (Sulfurylhalogenide) und SOX sind bekannt. Vom Iod ist nur eine Iodpolysulfanverbindung des Typs IS bekannt.

Schwefelfluoride.

Schwefelhexafluorid (SF) ist ein farb- und geruchloses, ungiftiges Gas, das unbrennbar ist und sich äußerst reaktionsträge verhält. Es wird unter anderem als Isoliergas in der Mittel- und Hochspannungstechnik eingesetzt. Das Gas wird als Tracer zum Nachweis der Windströmungen und bei Geruchsausbreitungsuntersuchungen eingesetzt. Wegen des hohen Treibhauspotenzials ist der Einsatz aber umstritten.

Schwefelchloride.

Dischwefeldichlorid (SCl) wird durch Chlorierung von elementarem Schwefel gewonnen. Dischwefeldichlorid wird zur Herstellung von Kautschuk-Vulkanisationsmitteln sowie anderen organischen Schwefelverbindungen verwendet. Es dient als Katalysator bei der Chlorierung von Essigsäure.  Schwefeldichlorid (SCl), eine tiefrote Flüssigkeit, wird durch Umsetzung

Gemischte Schwefelhalogenide und Oxohalogenide.

Schwefelpentafluorchlorid (SFCl), ein farbloses Gas, dient in der präparativen Chemie zur Darstellung von organischen Komponenten mit Kohlenstoff-Schwefel-Doppel- und Dreifachbindungen.  Schwefelpentafluorbromid (SFBr), ein farbloses Gas, kann aus Schwefeltetrafluorid, Silber(II)-fluorid und elementarem Brom hergestellt werden.  Die Thionylhalogenide OSX sind vom Fluor, Chlor und Brom bekannt, die Sulfurylhalogenide vom Fluor und Chlor.

Organische Verbindungen.

Organoschwefelverbindungen sind organische Verbindungen, die Schwefel enthalten. Die Struktur, das Vorkommen und die Anwendungen der Organoschwefelverbindungen sind vielfältig. Viele Naturstoffe, darunter zwei essentielle Aminosäuren, sind organische Schwefelverbindungen. Organische Schwefelverbindungen treten in fossilen Brennstoffen, etwa in Form von Thiolen oder Thioethern auf. Anionische Tenside sind Natrium- oder Ammoniumsalze von Sulfonsäuren oder Schwefelsäurehalbestern. In der Flotationstechnik eignen sich bestimmte Schwefelverbindungen wie Xanthogenate, Dithiophosphorsäureester, Mercaptane oder Alkylsulfonate als so genannte Sammler.  Die Kohlenstoff-Schwefel-Einfachbindung ist sowohl länger als auch schwächer als die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung. Die Bindungslängen liegen zwischen 183 pm in Methanthiol und 174 pm in Thiophen. Die Dissoziationsenergie der Kohlenstoff-Schwefel-Bindung beträgt für Thiomethan 312,5 kJ/mol, die Dissoziationsenergie für Dimethylsulfid und Dimethylether 305 und 322 kJ/mol. Die organische Chemie des Schwefels ist vielfältig. Praktisch zu allen Kohlenstoff-Sauerstoff-Verbindungen bestehen die organischen Schwefel-Analoga. Diese unterscheiden sich in ihren Reaktionen oft beträchtlich von den Sauerstoffverbindungen.  Bekannte Organoschwefelverbindungen sind Thiole, die auch Mercaptane genannt werden. Thiole entstehen beispielsweise bei der Umsetzung von Kaliumhydrogensulfid mit Alkylhalogeniden. Die Alkylierung von Thioharnstoff mit Alkylhalogeniden und anschließender Umsetzung mit Natronlauge führt ebenfalls zu Thiolen und Freisetzung von Harnstoff. Thiole sind Bestandteil vieler Naturstoffe wie den Abwehrstoffen des Stinktiers (3-Methylbutanthiol) und weisen oft einen unangenehmen Geruch auf. Sie lassen sich leicht durch Oxidation in Disulfide oder über die Stufen der Sulfensäuren und Sulfinsäuren in Sulfonsäuren überführen. Disulfid-Brücken stabilisieren die Struktur von

Schwefelhaltige Liganden.

Schwefel verfügt als Ligand in der metallorganischen Chemie über mannigfaltige Koordinationsmöglichkeiten. Die Metall-Schwefel-Komplexe gelten als Modellverbindungen

Schwefel (über mittelhochdeutsch "swëbel" von althochdeutsch "swëbal"; lateinisch "sulpur" und gräzisiert sulphur bzw. Sulfur, wie "swëbal" vermutlich von einer indogermanischen Wurzel "suel-" mit der Bedeutung ‚langsam verbrennen‘, woraus im Germanischen auch deutsch „schwelen“ entstand; die zur Benennung schwefelhaltiger Verbindungen verwendete Silbe „-thio-“ stammt vom griechischen Wort "θεῖον theĩon" „Schwefel“) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol S und der Ordnungszahl 16. Er zählt zu den Chalkogenen, der sechsten Hauptgruppe des Periodensystems. In der Häufigkeit der in der Lithosphäre vorkommenden Elemente steht er an 16. Stelle. Schwefel ist ein gelber, nichtmetallischer Feststoff, der eine Vielzahl allotroper Modifikationen bildet. In der Natur kommt er sowohl gediegen als auch in Form seiner anorganischen Verbindungen vor, in diesen vor allem als Sulfid oder Sulfat.

Le soufre est l'élément chimique de numéro atomique 16, de symbole S. C'est un membre du groupe des chalcogènes. C'est un non-métal multivalent abondant, insipide, et insoluble dans l'eau. Le soufre est surtout connu sous la forme de cristaux jaunes et se trouve dans beaucoup de minéraux (sulfure et sulfate) et même sous forme native, particulièrement dans les régions volcaniques. L'essentiel du soufre exploité est cependant d'origine sédimentaire.


Quellen der Seine.

Die Quelle der Seine liegt auf dem Plateau von Langres, 25 km nordwestlich von Dijon im Département Côte-d’Or in der Region Bourgogne-Franche-Comté, über dem Meeresspiegel. Eine Besonderheit ist, dass die Quellen der Seine seit 1864 Eigentum der Stadt Paris sind. Eine künstliche Grotte wurde ein Jahr später errichtet, um die Hauptquelle zu schützen, und die Statue einer Nymphe aufgestellt, die den Fluss symbolisieren soll. Die Hauptstadt hat mittlerweile das Interesse an der Parzelle verloren und sie an die Region zurückgegeben. Nahe der Quelle befinden sich Überreste eines gallo-römischen Tempels, in dem eine ( "Göttin der Seine") verehrt wurde und dessen archäologischen Funde sich heute im Archäologischen Museum von Dijon befinden.

Das Tal der Seine.

Die Seine fließt in ganzer Länge durch das Schichtstufenland des Pariser Beckens, dessen Relief durch breitbasige hohe Wellen wie in der Trockenen Champagne und einige prägnantere Hügel gekennzeichnet ist. An das enge Tal des Oberlaufs im Plateau von Langres schließt in der Gegend um Troyes ein etwa einen Kilometer breiter Talgrund zwischen sehr sanften Hängen an. Weiter westwärts bis zur Mündung der Voulzie bei Bray-sur-Seine verbreitert sich der Talgrund auf über 5 km, und schließlich werden die Hänge wenigstens auf der Nordseite steiler. Die umgebenden Höhen liegen hier auf der Nordseite etwa 100 m, auf der Südseite etwa 50 m über dem Fluss. Bei Fontainebleau, dessen Stadtzentrum in einem Seitental liegt, gibt es eine Talenge, in Form einer Pforte kreuzt das Seinetal einen Höhenrücken. Bei Paris und von dort bis kurz vor der Mündung verläuft das Tal in zahlreichen Schleifen und dementsprechend asymmetrischen Talabschnitten mit Gleithang und Prallhang. Die Breite des Talgrundes wechselt stark und ist auf langen Strecken gering. Asymmetrisch ist der Querschnitt sogar bei der Île de la Cité in Paris, wo der Flussverlauf fast gerade ist: Südlich des Flusses steigt das Quartier Latin nicht steil, aber doch deutlich an, während sich vom Nordufer der flache Marais („Sumpf“) über mehrere Kilometer bis fast zum Gare du Nord erstreckt. Von Paris bis kurz vor der Mündung wird das Tal nicht flacher, der Talgrund sinkt notwendigerweise von etwa 50 m über dem Meer auf nahe Null, aber die Anhöhen bleiben fast gleich hoch.  Das Seinetal ist bekannt für seine zahlreichen Schlösser („Seineschlösser“), aber auch die dort vorhandene Automobilindustrie, Petrochemie und mehrere Kraftwerke.

Inseln in der Seine.

Oberhalb des Großraums Paris:  Großraum von Paris:  Unterhalb des Großraums Paris

Städte an der Seine.

– in Klammern die Einwohnerzahlen, "Mittelstädte kursiv", Großstädte fett –  Oberhalb des Großraums Paris:  Großraum von Paris: darin Métropole du Grand Paris: noch Großraum, westlich der Métropole du Grand Paris:  Unterhalb des Großraums Paris:

Mündungsgebiet.

Drei große Brücken überspannen das breite Flusstal im Mündungsbereich: Die Brotonne-Brücke, die Brücke von Tancarville und die Pont de Normandie. Letztere war zeitweilig die längste Brücke Europas. Die Seine mündet zwischen Le Havre und Honfleur und bildet ab Tancarville ein langgezogenes Ästuar. Dieses wird von der Pont de Normandie überspannt. 1997 wurde ein 8.528 ha großes Gebiet unter Naturschutz gestellt. Schilfgebiete, Dünen, Sandbänke und Feuchtwiesen bieten Lebensraum für über 250 verschiedenen Vogelarten. Ein Informationszentrum am nördlichen Brückenkopf bietet Naturkundliches zum Naturschutzgebiet und eine Beobachtungsstation.

Nebenflüsse.

Schon der Blick auf die Karte zeigt, dass Flusssystem der Seine von einigen langen Zuflüssen ersten Grades geprägt ist, die in großem Abstand parallel zur Seine fließen, teilweise aber nicht sehr weit von ihr entspringen. Die Nebenflüsse der Nebenflüsse laufen oft eine recht lange Strecke parallel zu ihrem Zielgewässer, bevor sie einen Bogen zu ihm hin machen. Die Längenvergleiche in der Tafel machen deutlich, dass die Quelle der Marne die längste Flussstrecke zum Meer hat. Die Fließwege zur Seinemündung von den Quellen der Aube, der Yonne und einiger ihrer Nebenflüsse, sowie der Aire und der Aisne sind kaum kürzer als derjenige der Seine selber.

Wasserwirtschaft und Ökologie.

Oberflächenwasser der Seine wird für die Pariser Wasserversorgung verwendet. Die Abwässer des Großraums Paris werden nach ihrer Reinigung der Seine zugeführt und fließen über Rouen und Le Havre in den Ärmelkanal. Die Seine ist im Winter braun, da sie 400 km lang an landwirtschaftlichen Nutzflächen vorbeiführt. Im Sommer wird sie durch Algen grün gefärbt. Bis Mitte des 19. Jahrhunderts wurden die Pariser Abwässer noch ungeklärt in den Fluss geleitet. Ab etwa 1850 wurden sie in Abwässerkanälen aus der Stadt herausgeführt und seineabwärts in den Fluss geleitet. Danach ging man dazu über, die Abwässer nicht direkt in die Seine zu leiten, sondern zur Düngung von Äckern zu verwenden. Kläranlagen baute man ab Mitte des 20. Jahrhunderts. Im Vergleich zu 1850, als die Seine eine stinkende Kloake war, hat sich die Wasserqualität deutlich verbessert. Heute leben in der Seine wieder 35 Fischarten, darunter Lachse und Forellen.

Seine-Hochwasser.

Das älteste überlieferte Hochwasser der Seine im Pariser Becken ereignete sich im Winter 358 während des Aufenthaltes des römischen Kaisers Julian in Lutetia und fand in dessen "Misopogon" Erwähnung. Die Schilderung des Hochwassers vom Februar 582 überlieferte Gregor von Tours (Grégoire) in der "Historia Francorum".  Nach strengen Wintern in den Jahren 1197, 1325/26, 1708/09 rissen die Wassermassen Brücken in Paris mit sich fort und es brachen Pestepidemien aus. Die letzten schweren Überschwemmungen ereigneten sich im Januar 1910, damals standen in Paris zwölf der 20 Arrondissements sechs Wochen lang unter Hochwasser.  Die nachfolgende Liste der Hochwasser in Paris erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Die Seine ([]; auf Französisch; /keltisch "") ist ein Fluss in Nordfrankreich. Sie entspringt in der Region Bourgogne-Franche-Comté, fließt von Osten nach Westen und mündet bei Le Havre in den Ärmelkanal. Mit 777 Kilometern Länge ist sie neben der Loire (1004 Kilometer) und den ineinander übergehenden Flussverläufen von Doubs, Saône und Rhône (insgesamt 1025 Kilometer) einer der längsten Flüsse Frankreichs. Das Einzugsgebiet der Seine umfasst etwa 78.650 km2.

La Seine ( ) est un fleuve français, long de, qui coule dans le Bassin parisien et arrose notamment Troyes, Paris, Rouen et Le Havre. Sa source se situe à d'altitude à Source-Seine, en Côte-d'Or, sur le plateau de Langres. Son cours a une orientation générale du sud-est au nord-ouest. La Seine se jette dans la Manche entre Le Havre et Honfleur. Son bassin versant, d'une superficie de, englobe près de 30 % de la population du pays.