Viele chemische Reaktionen verlaufen über Zwischenstufen, die so kurzlebig sind, dass man sie lange nur erschließen, aber nicht beobachten konnte. Zu den wichtigsten gehören die Carbokationen: Kohlenstoffverbindungen, denen ein Elektron fehlt und die deshalb positiv geladen und äußerst reaktionsfreudig sind. Der in Budapest geborene Chemiker George Andrew Olah fand einen Weg, diese Teilchen zu stabilisieren und in Ruhe zu untersuchen. Dazu nutzte er extrem starke Säuren, sogenannte Supersäuren. 1994 erhielt er als alleiniger Preisträger den Nobelpreis für Chemie, „für seinen Beitrag zur Chemie der Carbokationen“.
Jugend in Budapest
George Olah wurde am 22. Mai 1927 in Budapest als Oláh György geboren. Sein Vater war Rechtsanwalt. Er besuchte ein von Piaristen geführtes Gymnasium, an dem humanistische Bildung im Vordergrund stand; Latein und Geschichte interessierten ihn zunächst mehr als Naturwissenschaften. Die Jahre des Zweiten Weltkriegs und die Belagerung Budapests 1944 und 1945 überstand er unter schwierigen Bedingungen. Nach Kriegsende begann er an der Technischen Universität Budapest Chemie zu studieren und promovierte 1949 in organischer Chemie bei Géza Zemplén.
Danach lehrte und forschte Olah an der Technischen Universität und baute ab 1954 am Zentralen Chemischen Forschungsinstitut der Ungarischen Akademie der Wissenschaften eine eigene Arbeitsgruppe auf. Schon dort beschäftigte er sich mit Fluorverbindungen und mit der sogenannten Friedel-Crafts-Chemie, einer Gruppe von Reaktionen, bei denen Kohlenstoffgruppen mithilfe von Katalysatoren an aromatische Ringe gehängt werden.
Flucht und Neubeginn in Nordamerika
Nach der Niederschlagung des ungarischen Volksaufstands im Herbst 1956 verließ Olah mit seiner Frau Judith und dem kleinen Sohn das Land. Über Großbritannien gelangte die Familie nach Kanada. Dort fand Olah eine Stelle bei der Dow Chemical Company in Sarnia in der Provinz Ontario. Die Industrie bot ihm ungewöhnliche Freiheiten: Er durfte neben der angewandten Arbeit auch Grundlagenforschung betreiben. In dieser Zeit legte er die Grundlagen für seine späteren Erfolge.
1965 wechselte Olah in die Wissenschaft und ging an die Western Reserve University in Cleveland im Bundesstaat Ohio, die später zur Case Western Reserve University wurde. 1977 folgte er einem Ruf an die University of Southern California in Los Angeles. Dort gründete er das Loker Hydrocarbon Research Institute, das er über Jahrzehnte leitete. Die Vereinigten Staaten blieben fortan seine wissenschaftliche Heimat.
Was Carbokationen sind
Kohlenstoff bildet normalerweise vier Bindungen. In einem Carbokation sind es nur drei, und das Kohlenstoffatom trägt eine positive Ladung. Schon in den 1920er Jahren hatte der deutsche Chemiker Hans Meerwein vermutet, dass solche Teilchen bei vielen Reaktionen als Zwischenstufe auftreten. Doch sie existieren unter normalen Bedingungen nur für winzige Bruchteile von Sekunden, weil sie sofort mit anderen Molekülen reagieren. Ihre Existenz blieb deshalb lange eine plausible, aber unbewiesene Annahme.
Das ist mehr als eine akademische Frage. Carbokationen spielen eine Rolle in der Erdölverarbeitung, etwa wenn Kohlenwasserstoffe umgebaut werden, um klopffestes Benzin zu gewinnen, und bei der Herstellung vieler Kunststoffe. Wer ihre Eigenschaften kennt, kann solche Prozesse besser verstehen und steuern.
Supersäuren und magische Säure
Olahs Durchbruch bestand darin, Carbokationen in einer Umgebung zu erzeugen, in der sie keinen Reaktionspartner finden. Dazu verwendete er Supersäuren, also Säuren, die um ein Vielfaches stärker sind als konzentrierte Schwefelsäure. Eine bekannte Mischung besteht aus Fluorsulfonsäure und Antimonpentafluorid. In ihr gibt es praktisch nichts, was das empfindliche Carbokation angreifen könnte. Die Teilchen bleiben bei tiefen Temperaturen lange genug erhalten, um mit spektroskopischen Methoden untersucht zu werden.
Die Mischung erhielt Mitte der 1960er Jahre den Spitznamen magische Säure. Der Legende nach legte ein Mitarbeiter in Olahs Labor in Cleveland bei einer Weihnachtsfeier ein Stück einer Kerze in die Säure, und das Wachs löste sich auf. Die Untersuchung zeigte, dass die Säure sogar die eigentlich sehr reaktionsträgen Kohlenwasserstoffe des Wachses angegriffen hatte. Später wurde Magic Acid als Handelsname geschützt.
Mit der Kernspinresonanzspektroskopie, einer Methode, die über die magnetischen Eigenschaften von Atomkernen Auskunft über den Aufbau von Molekülen gibt, konnten Olah und seine Mitarbeiter die Carbokationen direkt nachweisen und ihre Struktur bestimmen. Er zeigte unter anderem, dass das tert-Butyl-Kation in Supersäure stabil existiert.
Um die Stärke solcher Säuren einzuordnen, hilft ein Vergleich. Konzentrierte Schwefelsäure gilt im Alltag als äußerst aggressiv. Supersäuren übertreffen sie in ihrer Fähigkeit, Protonen abzugeben, je nach Zusammensetzung um viele Größenordnungen. Der Umgang mit ihnen erfordert deshalb besondere Gefäße und Vorsichtsmaßnahmen. Für Olah waren sie jedoch kein Selbstzweck, sondern ein Werkzeug: Je stärker die Säure, desto weniger kann ihr Gegenstück, das negativ geladene Ion, das empfindliche Carbokation angreifen.
Fünf Bindungen am Kohlenstoff
Olahs Experimente brachten eine weitere Überraschung. Supersäuren können sogar Methan, den einfachsten Kohlenwasserstoff, ein zusätzliches Proton aufzwingen. Dabei entsteht ein Teilchen, in dem das Kohlenstoffatom mit fünf Wasserstoffatomen verbunden ist. Das widerspricht scheinbar der Schulregel, dass Kohlenstoff höchstens vier Bindungen eingeht. Die Erklärung liegt in sogenannten Drei-Zentren-Zwei-Elektronen-Bindungen, bei denen sich zwei Elektronen auf drei Atome verteilen.
Olah führte für solche Teilchen den Begriff Carboniumionen ein und unterschied sie von den klassischen Carbeniumionen mit drei Bindungen. Diese Arbeiten trugen auch zur Klärung des Streits um nichtklassische Carbokationen bei, den er unter anderem mit Herbert C. Brown führte. Olahs Messungen am sogenannten Norbornyl-Kation sprachen für eine nichtklassische, verbrückte Struktur.
Von Kohlenwasserstoffen zum Methanol
Olahs Forschung hatte auch praktische Folgen. Die Erkenntnisse über Carbokationen halfen, Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen zu verbessern, etwa zur Herstellung von Treibstoffen mit hoher Oktanzahl. In seinen späteren Jahren widmete er sich zusammen mit seinem Kollegen G. K. Surya Prakash einer Vision, die er die Methanolwirtschaft nannte. Methanol, ein einfacher Alkohol, könnte demnach als Energiespeicher und Rohstoff dienen und aus Kohlendioxid und Wasserstoff hergestellt werden. Olah sah darin einen Weg, die Abhängigkeit von Erdöl zu verringern und Kohlendioxid wiederzuverwerten. Er veröffentlichte dazu gemeinsam mit Koautoren ein Buch, das unter dem Titel „Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy“ erschien.
Der Nobelpreis 1994
Die Schwedische Akademie würdigte 1994 Olahs Lebenswerk zu den Carbokationen. Sie hob hervor, dass seine Methoden es ermöglicht hatten, diese Zwischenstufen nicht nur nachzuweisen, sondern ihre Eigenschaften systematisch zu untersuchen. Damit veränderte er die Art, wie Chemiker über Reaktionsmechanismen nachdenken. Seine Ergebnisse sind heute fester Bestandteil der Lehrbücher.
Lebensende und Vermächtnis
Olah war seit 1949 mit Judith Agnes Lengyel verheiratet, die ebenfalls Chemikerin war und mit ihm zusammenarbeitete. Das Paar hatte zwei Söhne. Er war ein außerordentlich produktiver Forscher, veröffentlichte über tausend wissenschaftliche Arbeiten und erhielt zahlreiche Auszeichnungen, darunter die Priestley-Medaille der American Chemical Society. Seine Heimat Ungarn ehrte ihn ebenfalls, und er blieb mit der ungarischen Wissenschaft verbunden.
George A. Olah starb am 8. März 2017 in Beverly Hills in Kalifornien im Alter von 89 Jahren. Er hinterließ ein Arbeitsgebiet, das er weitgehend selbst begründet hatte, und eine Idee für die Energieversorgung, die in der Debatte über klimafreundliche Kraftstoffe bis heute aufgegriffen wird. Dass man flüchtige Zwischenstufen sichtbar machen kann, wenn man ihnen eine passende Umgebung bietet, gehört zu den bleibenden Lehren seiner Forschung.
Stand: 29.10.2026