Uw profiel is aangemaakt

U heeft een e-mail ontvangen met een activatielink. Vergeet niet binnen 24 uur uw profiel te activeren. Veel leesplezier!

STATISCHE ELEKTRICITEIT

home

SYBE I. RISPENS

“Wegens de bekende vochtige luchtgesteldheid van dit land”, zo schrijft Martinus van Marum in december 1784 in zijn laboratoriumjournaal, “is dit werktuig in den winter niet anders dan bij vorst of droogende winden te gebruiken.” Vol ongeduld moet Van Marum zitten wachten tot het in Haarlem droog genoeg is om zijn elektriseermachine te testen. In vochtige lucht lekt de elektrische lading van zijn fonkelnieuwe machine hopeloos weg, en een kachel om de grote zaal van wat nu het Teylers Museum is, droog te stoken is er niet.

In februari van het volgende jaar is het dan eindelijk zover: uit de zware koperen bol schieten, noteert hij, “kronkelende vuurstralen met de dikte van de schacht van eene gewoone schryfpen”. De vonken kunnen een lengte van meer dan een halve meter bereiken, wat overeenkomt met een spanningsverschil van een kleine half miljoen volt. Daarmee is de werking van de elektriseermachine nog spectaculairder dan verwacht.

Het inslaande succes is vooral te danken aan de twee enorme glazen schijven die Van Marum speciaal in de buurt van Parijs heeft laten maken. Ze zijn peperduur en voor die tijd ongekend groot: ruim anderhalve meter in doorsnee en een paar centimeter dik. Geen geleerde die zo'n machine nog in de achterkamer kwijt kan, constateert de pas benoemde directeur van het kabinet van Teylers Genootschap, een vereniging voor de bevordering van experimentele wetenschap, tevreden. De elektriseermachine is achttiende-eeuwse big science.

Er zijn wel vier volwassen mannen voor nodig om de glazen schijven met een zwengel rond te draaien. Voor het opwekken van de elektrische lading zorgen met paardenharen gevulde kussens die de schijven aan beide kanten 'opwrijven'. De schijven krijgen daardoor een positieve, de kussens een negatieve elektrische lading, net zoals bij het wrijven van een plastic staafje met een wollen doek de staaf ook een positieve lading krijgt. De negatieve lading in de kussens wordt met koperdraad naar de aarde geleid. De positieve lading wordt met speciale borstels van de glazen schijven opgepikt en verzameld in een grote koperen bol, de conductor. Voor extra opslag van statische elektriciteit installeert Van Marum nog een eigentijdse batterij van meer dan honderd Leidsche flessen. Komt tegenover de zo opgewaardeerde conductor een geaarde tegenpool te staan, dan vliegen de vonken er vanaf.

Van Marum heeft grootse plannen met de elektriseermachine. Anders dan in de optica en de mechanica, waar in die tijd elk onderzoek al bij voorbaat niet meer kan worden dan een voetnoot bij het geniale werk van Isaac Newton, is er in de experimentele wetenschappen - de elektriciteitsleer en de scheikunde - nog veel nieuws te ontdekken.

Bij zijn proeven op het gebied van de elektriciteitsleer staan allereerst de gevaarlijke kanten van het natuurverschijnsel bliksem centraal. Zo is het nog onduidelijk waardoor levende wezens die door de bliksem worden getroffen, nu precies omkomen. Bestaande elektriseermachines zijn te zwak om die oorzaak experimenteel te kunnen vaststellen: proefdieren krijgen wel een oplawaai, maar een doodsklap is het meestal niet. Dus elektrocuteert Van Marum met zijn supermachine hele scholen alen - bekend om hun taaiheid - en een handvol konijnen. Hij komt tot de slotsom dat hoogspanning het spierweefsel onherstelbaar verslapt. Een blikseminslag is dan ook absoluut dodelijk als de stroom door de hartspier gaat.

Met het simuleren van de blikseminslag bepaalt Van Marum ook de optimale plaats en vorm van koperen staven voor de beveiliging van gebouwen, schepen, molens en torens. De in die dagen nog gebruikelijke losse contacten en kettingen verwijst hij naar de schroothoop. Ook stelt hij vast dat het zinloos is zich tegen bliksem te beveiligen door zijden of wollen kleren te dragen. Voor de in Parijs ter bescherming tegen de bliksem verkochte 'donderschermen' of paratonneres, paraplu's met een koperdraad die over de grond sleept, heeft hij geen goed woord over.

Het is echter de scheikunde die achteraf bezien het meest profijt trekt van de experimenteerlust van Van Marum. Zo onderzoekt hij systematisch de invloed van elektrische ontladingen op gassen en op de smeltbaarheid en geleidbaarheid van allerlei verschillende metalen en hun oxiden. Hij ontdekt bij de ontladingen een “prikkelende lucht” die wij nu kennen als ozon. Duimdikke staven ijzer laat hij in roodgloeiende stukken uiteenspatten en in kleurige tekeningen legt hij nauwkeurig de “mooie patronen” vast waarmee loden, gouden of zilveren draden vergloeien.

De grootste wetenschappelijke winst van de grote elektriseermachine zit hem in de experimenten die de strijd helpen beslechten tussen twee chemische theorieën. Als de meeste scheikundigen van zijn tijd is Van Marum een fervente aanhanger van één daarvan, de zogeheten flogistontheorie. Flogiston wordt als hét ingrediënt gezien van alle brandbare dingen: in oliën, vetten, hout en kolen zit meer of minder van deze onzichtbare en onmeetbare materie die bij verbranding simpelweg verdwijnt. Van Marum neemt aan dat elektriciteit hetzelfde is als pure, onverdunde flogiston.

Daar komt verandering in als hij in 1785 een studiereis maakt naar Parijs. Hij hoort tijdens een vergadering van de wetenschappelijke academie Antoine Lavoisier een lezing houden over “verschillende zoorten luchten”. Van Marum verstaat geen snars van wat de Franse geleerde zegt, omdat de aanwezige wetenschappers telkens opgewonden door de spreker heen schreeuwen. Het ontgaat hem dan ook volledig dat Lavoisier in de tekst die hij voorleest een nieuwe theorie ontvouwt. Maar door een collega van Lavoisier wordt hij later op de hoogte gebracht van de leer, die stelt dat er bij verbranding geen flogiston vrijkomt, maar dat bepaalde bestanddelen van de lucht (zuurstof!) bij verbranding worden geabsorbeerd, een reactie die tegenwoordig als oxidatie te boek staat.

Bij terugkomst in Haarlem snelt Van Marum naar zijn elektriseermachine. Zijn complete scheikundige kennissysteem ligt in duigen; geen wonder dat hij als een bezetene aan het werk gaat om de nieuwe theorie in de praktijk te testen. Na een lange winter trekt hij de conlusie dat er van de rotsvaste, door iedereen aanvaarde flogistontheorie geen spaan meer heel is. “Ik accepteer niet langer het bestaan van flogiston”, schrijft hij resoluut in een tekst over de leer van Lavoisier.

Van Marum wil geen woord meer horen over “geflogisteerde en gedeflogisteerde luchten”, want hij heeft niet minder dan vijftien experimentele bewijzen voor de nieuwe theorie gevonden. Een van de belangrijkste proeven laat zien dat een metaal, als het een bepaalde temperatuur bereikt, inderdaad gaat reageren met “zuivere lucht”. Van Marum gebruitk zijn machine om het bestaan van deze zuivere lucht te bewijzen: het eeuwenlang als elementair beschouwde water blijkt in werkelijkheid te zijn opgebouwd uit waterstof en zuurstof.

Het kost van Marum wel de nodige hoofdbrekens om de elektrolyse in de praktijk uit te voeren. Als hij stroom door een bak met water stuurt, is de klap zo groot dat de reageerbuis die het vrijkomende gas moet opvangen meteen uiteen spat. Met kunst en vliegwerk slaagt hij erin om de gasbelletjes op te vangen, en te laten zien dat het om het licht ontvlambare waterstof gaat.

Van Marum begint meteen een offensief tegen de flogistontheorie. Maar het valt niet mee om tegen het heersende wetenschappelijke paradigma in te gaan. Zijn Schets der Leere van M. Lavoisier, omtrent de zuivere lucht van den dampkring valt niet overal in goede aarde. De samenvatting van de leer van Lavoisier, aangevuld met vele praktische bijdragen aan de theorie, wordt hem zeker niet in dank afgenomen. De experimentele kennis van de werkelijkheid stuit vooral op groot verzet, zo schrijft Van Marum scherp, “onder degeenen die verantwoordelijk zijn voor het hooger onderwijs”.

De als arts opgeleide Van Marum gebruikte zijn machine overigens ook nog voor onderzoek naar een andere kwestie: heeft elektrische lading een geneeskrachtige werking? Een behandeling met statische elektriciteit werd aan het einde van de achttiende eeuw bij allerhande zenuwziekten, jicht en rheuma voorgeschreven.

Om de proef op de som te nemen, zette de man uit Haarlem zowat de hele geleerde gemeenschap van zijn stad op een geïsoleerde ondergrond, die hij vervolgens oplaadde. Maar hoe hij ook mat, de heren doctoren werden van de toegevoerde elektrische lading warm noch koud. Voor Van Marum gold de geneeskundige werking van elektriciteit pas als bewezen als de circulatiesnelheid van het bloed omhoog zou gaan, en dat was, zo moest hij uiteindelijk vaststellen, niet het geval. Wat nog wel eens wilde gebeuren was dat “vrees de geëlectrizeerde perzoon bevangen heeft”, waardoor de polsslag toch wat opliep.

Trouw.nl is vernieuwd. Vanaf nu is onbeperkte toegang tot Trouw.nl alleen voor (proef)abonnees.

Deel dit artikel

Advertentie

Wilt u dit artikel verder lezen?

Maak vrijblijvend een profiel aan en krijg gratis 2 maanden toegang tot Trouw.nl.

Het e-mailadres bij dit profiel is nog niet bevestigd. Een link om te bevestigen kun je vinden in je inbox.
Ben je de link kwijt? Vraag hier een nieuwe aan.

Ongeldig e-mailadres

Wachtwoord is niet correct

tonen

Wachtwoord komt niet overeen

tonen

U moet akkoord gaan met de gebruiksvoorwaarden

Wij gaan vertrouwelijk om met uw gegevens. Lees onze privacy statement.