Čeho se Auer dotkl, to se změnilo ve světlo

„Tajemství všech těch, kteří vynikají v objevech, jest nepovažovat nic za nemožné“
Justus Liebig

Žádný obor nebyl koncem 19. století v usilování o přízeň veřejnosti pilnější než rychle se rozvíjející osvětlování domácností, ulic a průmyslových objektů, kde se plyn a elektřina předháněly v inovacích. Intenzita plynového světla byla odvozena od svítivosti plamenů, která zase závisela na složení směsi spalovaných uhlovodíků. Svíčky a olejové lampy vydávaly jasnější světlo než plyn, ale jedině plyn byl vhodný pro nepřetržitou dodávku. Ovšem již v roce 1889 konstatoval středoškolský profesor chemie František Faktor, že „nebezpečný nepřítel nastal světlu plynovému ve světle elektrickém, které ustavičně více půdy nabývá“. Plynové světlo tehdy mohlo spasit jen něco velkého, zásadního. O průlomový objev, který umožnil, aby si „svítivý plyn“ (svítiplyn) o něco déle udržel náskok před nastupujícím elektrickým proudem, se postaral vynikající rakouský chemik, vynálezce a podnikatel Carl Auer, pozdější baron von Welsbach. Měl talent nejen pro nové objevy, ale také pro jejich komerční využití. Objevil čtyři nové chemické prvky, vynalezl žíhací punčošku pro plynové osvětlení, zkoušel používat kovová vlákna v žárovkách a začal vyrábět materiál na výrobu kamínků do zapalovačů. Založil společnosti Treibacher Industrie AG a Auer-Gessellschaft v Berlíně, byl autorem a majitelem ochranné značky OSRAM. V historickém kalendáři světové vědy a techniky roku 2019 bylo uvedeno, že uplynulo 90 let od jeho úmrtí.

  
Obr. 1. Carl Auer von Welsbach, Obr. 2. Auerova punčoška

Narodil se 1. září 1858 ve Vídni v rodině vynálezce, typografa, ilustrátora a dvorního rady Aloise Auera Rittera von Welsbach (1813–1869), původně vyučeného sazeče, který to vlastní pílí jako samouk „dotáhl“ až k váženému postu ředitele státního c. k. Říšského tiskového úřadu (1841) a nositele dědičného rytířského titulu. Byl mimo jiné vynálezcem předchůdce dnešních rotaček pro tisk novin, objevitelem „přírodninového“ tisku, autorem řady cizojazyčných odborných knih a překladů (např. „Otčenáše“ v 608 jazycích a dialektech). Carl sice zahájil v roce 1878 svoje vysokoškolská studia obecné chemie, matematiky, inženýrství, fyziky a termodynamiky na univerzitě v rodném městě, ale již po dvou letech odešel do Heidelbergu k prof. Robertu Wilhelmu Bunsenovi (1811–1899), který byl již dlouho přední autoritou evropských chemiků. Po svém příchodu se chtěl jen pochlubit slavnému profesorovi skromnou sbírkou nerostů s obsahem vzácných zemin, ale ten mu ihned uložil, aby je všechny analyzoval. Po marných protestech se dal do práce a vzácné zeminy (lanthanoidy) mu nakonec zajistily bohatství a společenské postavení. V roce 1882 zde získal titul doktora filozofie (Ph.D.) a vrátil se do Vídně, kde pracoval jako neplacený asistent prof. Adolfa Liebena na výzkumu chemických separačních metod některých prvků vzácných zemin.

Obr. 3. Carl Auer na rakouské bankovce (z roku 1956)

Nestačí vědět. Vědění se musí použít“
Johann Wolfgang Göthe

Období jeho vědeckého ohlasu začalo v roce 1885, kdy se mu podařilo opakovanou frakční krystalizací rozdělit domnělý prvek „didymium“ (objevený omylem již v roce 1841 švédským chemikem Carlem Gustafem Mosanderem při čištění lanthanu) na dva samostatné chemické prvky, které pojmenoval praseodym a neodym. Prvenství při objevování těchto prvků je však Auerovi přisuzováno mylně. Již tři roky před ním se našemu chemikovi univ. prof. PhDr. Bohuslavu Braunerovi (1855– 1935) podařilo při jeho dvouletém pobytu na univerzitě v Manchesteru (1880 až 1882) rozložit vzácnou zeminu „didym“ na tři prvky. Jeden z nich byl již znám, šlo o samarium (objevené roku 1879 francouzským chemikem Paulem Émilem Lecoqem de Boisbaudran), další dva byly dosud neznámé. Auer se ale nespokojil jen s tím, že rozšířil počet prvků vzácných zemin. Již ve svém heidelberském období jej zaujal Bunsenův kahan, kde bylo možné nastavovat plamen tak, že buď jen doutnal, anebo byl enormně silný. Povšiml si, že když nastaví jeho plamen hodně vysoko, způsobí to, že zkoumané vzácné zeminy se jasně rozzáří svým vlastním světlem. Začal tento jev zkoumat s různými kombinacemi oxidů dalších kovů. Bylo již známo, že plamen umístěný pod kouskem oxidu vápenatého (vápna) vydává zář zvanou vápenné nebo také Drummondovo světlo (podle anglického inženýra Drummonda, který jej používal od roku 1826; hojně se prosadilo ve Spojených státech). Auer zkoumal i oxidy hořčíku a berylia, které jsou blízce příbuzné vápnu, a poté oxidy vzácných zemin a dalších prvků. Domníval se, že kdyby se mu podařilo umístit oxidy lanthanoidů do plynového plamene nebo alespoň do jeho blízkosti, dosáhl by jasnějšího světla. Během následujících několika let namáčel kousky bavlněné a hedvábné síťoviny do různých směsí solí vzácných zemin a jiných prvků. Po usušení se tkanina (osvědčil se tvar punčošky), nyní již pokrytá krustou žáruvzdorných oxidů, umístila nad plamenem, který tkaninu spálil a vznikla křehká síťka – v žáru plamene jasně zářící. Nejdříve si v roce 1885 nechal patentovat plynové světlo s punčoškou vyrobenou ze směsi oxidů hořčíku, lanthanu a yttria, avšak křehkost a nepříjemná nazelenavá barva způsobily, že si světlo nezískalo oblibu. V roce 1891 ale objevil, že oxidy thoria a ceru smíchané v poměru 99 : 1 poskytují uspokojivé bílé světlo (thorium není vzácná zemina, ale radioaktivní prvek, což tehdy ještě nebylo známo). Punčošky vyráběné z tohoto materiálu byly robustnější a brzy se rozhořely. Auer, což nebývá u vědců obvyklé, byl také zdatný obchodník a jeho jméno bylo brzy známější než jméno Bunsenovo. Bunsenův kahan měl sice své místo v každé laboratoři, jasné nové „Auerovo světlo“ (Auerlicht) však bylo užitečné pro každého a rychle se šířilo po celém kontinentu. V roce 1892 bylo jen ve Vídni a v Budapešti prodáno zhruba 90 tisíc Auerových punčošek, o dvacet let později se jich ročně vyrábělo 300 milionů. Plynové osvětlení bylo úspěšné pro čistý provoz a intenzivní příjemné světlo, které vydávala rozžhavená Auerova „punčoška“, navíc nebyly zapotřebí knoty. Nevýhodou byla jeho jedovatost (způsobená vysokým podílem oxidu uhelnatého) a výbušnost, které postupně zpomalily jeho rozšiřování v domácnostech, takže bylo déle využíváno spíše jen pro veřejné osvětlení. Díky majetku, získanému příjmem z patentů, měl Auer v Korutanech rozsáhlý majetek. V roce 1898 zřídil na místě odstavené železárny v Treibachu výzkumný a pokusný provoz nazvaný Dr. C. Auer von Welsbach‘sche Werk Treibach, kam soustředil svoje další výzkumné práce.

Z jeho soukromého života se udává, že se v roce 1899 oženil s Marií Nimpferovou, se kterou měl čtyři děti; téhož roku získal po smrti prof. Bunsena jeho cennou knihovnu. Ještě předtím koupil v roce 1893 od herečky Marie Geistingerové zámek Rastenfeld (nyní zámek Welsbach) v Mölblingu.

  
Obr. 4. Plynová svítilna se dvěma hořáky s punčoškami, Obr. 5. Rakouská poštovní známka z roku 2012

„Zdá se, že nikdy nenastane doba, kdy pokládáno by bylo světlo plynové za překonané“
Ing. Jan Evangelista Purkyně, vnuk slavného fyziologa, v první české publikaci o svítiplynu z roku 1891

Auer si zjevně navykl přidávat své jméno ke všem novým vynálezům a objevům. Na úspěch plynové punčošky navázal v roce 1898 využitím těžko tavitelného osmiového vlákna nazvaného Auer-Oslight jako náhrady uhlíkových vláken. Ukázalo se však, že jsou málo trvanlivá, a tak s výrobou žárovek s kovovým vláknem v Treibachu v roce 1903 skončil. Vývoj se však nezastavil. Firma Siemens začala využívat vlákno tantalové, ale nakonec se jednoznačným vítězem stala americká společnost General Electric a její inženýr William Coolodge, který zvládl průmyslovou výrobu vláken z wolframu. Avšak Auer byl první, kdo přišel s myšlenkou čistě přípravy vláken pro výrobu žárovek z kovu. Sice svou plynovou punčošku stále zdokonaloval, nesázel však na jednu technologii a experimentoval i s materiály pro elektrické lampy, které by mohly jednoho dne plynové osvětlení nahradit. V roce 1903 patentoval a začal vyrábět pyrolitickou slitinu ceru a železa (70 % ceru, 30 % železa), kterou nazval Auermetall No. 1. Když se o ni škrtlo, produkovala jiskry. Křesací kamínky z tohoto materiálu se v zapalovačích používají dodnes. Po oddělení thoria zůstalo Auerovi větší množství odpadního brazilského monazitového písku, který ještě obsahoval okolo 5 % oxidů vzácných zemin. V roce 1907 objevil – nezávisle na švýcarském chemikovi Jeanu Charlesi Galissaardovi de Marignac (1878), resp. na francouzském chemikovi Georgesu Urbainovi (1907) – dva další chemické prvky: ytterbium a lutecium. V roce 1906 přihlásil značku OSRAM pro elektrické žárovky a obloukové lampy (na bázi osmia) u císařského patentového úřadu v Berlíně (v současné době je Osram AG nadnárodní společnost se sídlem v Mnichově a vyrábí osvětlovací techniku). Zdá se, že čeho se Auer dotkl, to se změnilo ve světlo. Není divu, že při příležitosti svého povýšení do šlechtického stavu v roce 1901 (František Josef I. mu udělil titul barona) si pro svůj erb vybral heslo Plus Lucis, tedy Více světla. Když se v roce 1902 začala na pražském výstavišti budovat Moderní galerie Království českého jako soukromá fundace císaře Františka Josefa I., stal se Auer štědrým mecenášem této veřejné sbírky českého umění 19. a 20. století (tehdy se říkalo, že tak učinil namísto císaře, který neměl Čechy moc rád). V roce 1907 změnil svůj podnik na Treibacher Chemische Werke GmbH, stáhl se z jejího bezprostředního vedení a odešel na blízký zámek Welsbach.

„Pořádek v laboratoři svědčí o lenivosti chemika“
J. J. Berzelius

Pro zbytek života se znovu vrátil k „čisté“ chemii a publikoval řadu článků o možnostech separace prvků a spektroskopii. Jako úspěšný prognostik viděl novou oblast, do které směřuje další vývoj chemického bádání. V roce 1922 vydal publikaci obsahující výsledky svého studia možností separace radioaktivních prvků. Zemřel v Mölblingu 4. srpna 1929 ve věku 71 let a k odpočinku je uložen ve Vídni na Hietzinském hřbitově v rodinné hrobce. Byl členem akademií ve Vídni a Berlíně, získal čestný doktorát na několika evropských univerzitách a několik ocenění (Elliot Cresson medaili nebo v roce 1920 jedno z nejvyšších uznání za přínos technické vědě v Německu: Werner von Siemens Ring). Jeho portrét je na rakouské 25šilinkové stříbrné minci, dvacetišilinkové bankovce z roku 1956 a na medaili na 1,50šilinkové poštovní známce. Od roku 2008 vypisuje vídeňská univerzita Auer von Welsbachovo stipendium a v roce 2010 byl po něm pojmenován velký přednáškový sál Chemického ústavu vídeňské univerzity.

Literatura:
[1] ANDERSEY-WILLIAMS, H. Periodické příběhy: Zvláštní životy prvků. Praha: Dokořán, 2016.
[2] BROŽ, I. Šéfové. Praha: Olympia, 2003.
[3] BROŽ, I. Dali své jméno značce aneb s kůží na trh. Brno: MOBA, 2007.
[4] COTTON, F. A. a J. WILKINSON. Anorganická chemie: souborné zpracování pro pokročilé. Praha: Academia, 1973.
[5] FAKTOR, F. O pokrocích v osvětlování z nejstarších časův až do doby nynější. Světozor. Praha, 1889, 23(35), 411.
[6] GERŠLOVÁ, J. Co se skrývá za značkou?: Historická encyklopedie podnikatelů. Praha: Professional Publishing, 2011.
[7] GREENWOOD, N. N. a A. EARNSHAW. Chemie prvků. Praha: Informatorium, 1993.
[8] NOVÁK, R. Historie plynárenství v datech. Praha: GAS, s. r. o., 2001.
[9] NOVÁK, E. Kronika plynárenství. Praha: MILPO, 1997.
[10]Ottův slovník naučný nové doby: Dodatky. Díl I., 1. Praha, 1930.
[11]REMY, H. Anorganická chemie. Praha: SNTL, 1972.