Svante Arrhenius

Svante Arrhenius (1909)

Svante August Arrhenius ( výslovnost : [ ːsvanːtə aˈɹeːniɵs ]; * 19. února 1859 na Gut Wik poblíž Uppsaly ; † 2. října 1927 ve Stockholmu ) byl švédský fyzik a chemik. V roce 1903 obdržel Nobelovu cenu za chemii . Dokázal, že soli rozpuštěné ve vodě existují jako ionty . V mnoha případech se soli nerozpadnou ve vodě na ionty, ale pouze - v závislosti na koncentraci - na určité procento; K tomu Arrhenius razil koeficient aktivity slova . V roce 1896 jako první předpověděl globální oteplování v důsledku antropogenních emisí oxidu uhličitého.

Život

Svante August Arrhenius se narodil jako syn Svante Georga Arrheniuse (1813-1885) a jeho manželky Caroliny Christiny (rozené Thunberg) (1820-1906) na Gut Wik u jezera Mälaren . Otec zpočátku pracoval jako zeměměřič a později se stal „soudním exekutorem“ na univerzitě v Uppsale , kde sám studoval. Chudá odměna za tento post ho také vedla k tomu, aby se ujal pozice manažera na panství nedaleko Uppsaly. Mladý Svante tam však strávil jen krátkou dobu a rodina se na počátku 60. let přestěhovala do Uppsaly. Otcova mzda byla zvýšena a druhé zaměstnání manažera bylo nadbytečné.

Škola a akademická příprava

Svante August byla neobvykle nadané dítě. Ve třech letech se naučil číst a v následujících letech se stal vynikajícím mentálním kalkulátorem. V osmi letech navštěvoval katedrální školu v Uppsale, kde vynikal v matematice a fyzice. Arrhenius absolvoval střední školu v roce 1876 a začal studovat matematiku a vědu na univerzitě v Uppsale. V té době tam Tobias Robert Thalén učil fyziku. Arrheniusův vztah s jeho učitelem se ukázal být obtížný, což byl jeden z důvodů, proč se v roce 1881 přestěhoval na Stockholmskou univerzitu . Tam se učil od Erika Edlunda , který svého talentovaného studenta brzy povzbudil. V roce 1884 získal Arrhenius doktorát za diplomovou práci napsanou ve francouzštině Recherches sur la Conductibility Galvanique des électrolytes . To již obsahovalo Arrheniovo velké téma, elektrolytickou disociaci .

V té době si ale vědci nedokázali představit, že by ve vodných roztocích mohly být přítomny volné, nevázané atomy (s odpovídajícím nábojem). Kuchyňská sůl (chlorid sodný) sestávala z „chloru a sodíku“. Atomy sodíku a chloru jsou vysoce reaktivní a v té době se zdálo krajně nepravděpodobné, že by se tyto atomy mohly v roztoku volně pohybovat, protože měl být detekován zápach chloru.

Přestože hodnocení jeho disertační práce bylo velmi špatné a nedalo mu příležitost dokončit habilitaci, jeho teorie si přesto získala vážného obhájce. Wilhelm Ostwald experimentálně potvrdil Arrheniovy myšlenky na polytechnické univerzitě v Rize a přijel osobně do Stockholmu, aby se s mladým vědcem setkal. Ostwald nabídl Arrheniovi profesuru v Rize, kterou zpočátku nemohl přijmout kvůli vážné nemoci svého otce.

Další cesta

Arrhenius (třetí zprava) ve Würzburgu poblíž Kohlrausch (začátek roku 1887)
Arrhenius (čtvrtý zprava) ve Štýrském Hradci poblíž Boltzmannu (konec roku 1887)

Svante Arrhenius brzy obdržel štědrý cestovní grant od Švédské akademie věd , který ho během několika let zavedl do velkých částí Evropy. Nejprve následoval Ostwalda do Rigy (1885) a poté od roku 1886 pracoval pro Friedricha Kohlrausche ve Würzburgu , kde se také seznámil se svým doktorandem Waltherem Nernstem . Od této návštěvy fyzik Kohlrausch otevřel široké oblasti nové fyzikální chemie.

Poté ho jeho cesta zavedla k Ludwigu Boltzmannovi ve Štýrském Hradci (1887) a dále k van 't Hoffovi v Amsterdamu , poté znovu k Ostwaldovi, který mezitím učil v Lipsku (oba v roce 1888). Po krátkém pobytu ve své vlasti pracoval Arrhenius v letech 1889/90 znovu v Lipsku a Štýrském Hradci. Tyto stanice ukončily víceletý toulavý život, protože v roce 1891 přijal Arrhenius místo „Laboratoře fyziky“ na Stockholmské univerzitě.

Odmítl profesorství v Giessenu , které mu také bylo nabídnuto. V roce 1895 byl jeho post přeměněn na profesorský úřad, kterého se v roce 1905 vzdal - mezitím již získal Nobelovu cenu za chemii (1903) - ve prospěch Nobelova ústavu pro fyzikální chemii .

Konec života

Kvůli vysokému počtu úřadů byl Arrhenius ve stáří nucen investovat mnoho úsilí do administrativních úkolů. Aby se mohl věnovat výzkumné a publikační práci, nešetřil svým celoživotním robustním zdravím. Například na podzim 1925 vstával každý den ve čtyři hodiny, aby pracoval na novém vydání Das Werden der Weltten . Na konci roku však utrpěl slabý útok, ze kterého se úplně nevzpamatoval. Arrhenius odstoupil z funkce ředitele Nobelova institutu na jaře 1927 a v létě napsal své nedokončené paměti . Koncem září bojoval s akutním střevním katarem , jehož následkům 2. října 1927 podlehl. Podle jeho přání byl pohřben v Uppsale, městě svého mládí.

potomstvo

Arrhenius byl dvakrát ženatý. Jeho první manželka byla Brita Maria Margareta Sophia Rudbeck v roce 1894. S ní měl syna: Olof Arrhenius (narozen 2. listopadu 1895, † 8. května 1977), biochemik. Manželství skončilo rozvodem v roce 1896. Jeho druhou manželkou byla Maria Johansson (1871–1957) v roce 1905. Manželé měli syna Svena (1909–1991) a dvě dcery.

Vědecká práce

Arrhenius byl velmi všestranný vědec, který prováděl výzkum v tak rozmanitých oborech, jako je fyzikální chemie, meteorologie , geofyzika , fyziologie a kosmologie . Jeho nejdůležitějším úspěchem je vypracování základů elektrolytické disociace.

Elektrolytická disociace

Arrhenius zvláště přispěl k teorii elektrolytické disociace .

Práce van 't Hoffa, pomocí které změřil ebullioskopické vlastnosti v takových kapalinách, jako je. B. Zvýšení tlaku par a snížení bodu tuhnutí kyselinami, zásadami a solemi zjistily odchylky od vypočteného molekulárního složení, potvrdila Arrheniova teorie. Richard Abegg dokázal přesným měřením vodných roztoků třtinového cukru a chloridu draselného dokázat, že chlorid draselný musí být ve skutečnosti disociován na ionty a že hodnoty disociace z poklesů bodu tuhnutí dobře souhlasí s měřením vodivosti při stejných koncentracích.

Poté, co znal tyto spisy, Arrhenius napsal krátký článek vysvětlující disociační teorii. V této práci Arrhenius místo slova disociační koeficient použil slovo koeficient aktivity . Disociované štěpné produkty soli jsou ionty a koeficient aktivity udává podíl iontů ve vztahu ke všem částicím tohoto typu. Arrhenius také z měření vodivosti dospěl k závěru, že při velmi vysokém ředění má koeficient aktivity tendenci k 1 a všechny soli, kyseliny a zásady jsou ve vysoce zředěných roztocích zcela disociovány na ionty. V případě koncentrovaných roztoků je koeficient aktivity menší než 1, tj. tj. ne všechny částice soli, kyseliny, zásady jsou disociovány na ionty.

Arrhenius dal jednoduchý vzorec pro stanovení stupně disociace pro 1,1-elektrolyty pro měření vodivosti:

Toto je stupeň disociace ( koeficient aktivity ) soli (kyseliny, zásady), molární ekvivalentní vodivost , limitující vodivost při nekonečném ředění.

Arrhenius také předpokládal, že každý iont v soli má zvláštní, individuální vodivostní charakter. V případě směsí solí musí být možné určit tento konkrétní vodivý charakter každého iontu. Toto pravidlo dnes známe jako mezní vodivost iontů při nekonečném ředění.

kinetika

Hodnotící grafika Arrhenius

Závislost vodivosti elektrolytů na teplotě již Kohlrausch důkladně prozkoumal po svém prvním setkání s Arrheniem, ale dokázal určit, že některé elektrolyty reagují s poklesem vodivosti, když teplota stoupá.

Ovlivňování reakční rychlosti koncentrací zapojených iontů a teplotou bylo dalším tématem jeho práce v roce 1889. Teplota má exponenciální vliv na reakční rychlost iontů, jejichž koncentraci dokázal řídit měřením vodivosti. Metoda hodnocení pomocí Arrheniovy rovnice je obecně uznávána.

Meteorologie a geofyzika

Arrhenius také prováděl výzkum témat týkajících se atmosféry a meteorologie, jako je polární záře, bouřky a klimatické výkyvy. Měl podezření, že tlak kosmického záření je transportován napříč vesmírem a vede tak ke světelným jevům, jako je polární záře. V roce 1895 předložil teorii o efektu skleníkových plynů. Oxid uhličitý by mohl absorbovat infračervené tepelné paprsky světla vyzařovaného Zemí a mnoho oxidu uhličitého by mohlo zahřát zemské klima. Spalování fosilních paliv, zejména uhlí, ropy a plynu, by mohlo zvýšit obsah oxidu uhličitého v atmosféře, což by mohlo vést ke zvýšení teploty. Předpokládal také, že množství vodní páry v atmosféře funguje stejným směrem jako oxid uhličitý a může tak posílit výsledek. Počítal s tím, že zdvojnásobení koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře povede ke zvýšení globální teploty o 5 ° C. Podle jeho názoru by vegetace měla působit jako regulátor oxidu uhličitého. Proto zaujímá důležité místo v historii výzkumu změny klimatu . Zjistil, že lidský, zesilující vliv na skleníkový efekt je převážně pozitivní:

"I spalování uhlí potřebné pro průmyslové účely je schopné znatelně zvýšit obsah kyseliny uhličité ve vzduchu." Také se zdá, že vulkanismus ... je na vzestupu. ... Člověk často slyší stížnosti na skutečnost, že uhlí nahromaděné na Zemi dnes lidstvo využívá, aniž by přemýšlelo o budoucnosti; a jeden je šokován strašlivou devastací života a majetku, která následuje po násilných sopečných erupcích naší doby. Může to ale být útěcha, že, jak už to tak často bývá, neexistuje žádná újma, která by také neměla své dobro. V důsledku zvýšeného obsahu kyseliny uhličité ve vzduchu doufáme, že se postupně přiblížíme k dobám s jednotnějšími a lepšími klimatickými podmínkami, zejména v chladnějších částech světa; Doby, kdy Země může mnohonásobně snášet větší úrodu ve prospěch rychle rostoucí lidské rasy. “

fyziologie

Arrhenius také s kolegy zkoumal imunochemii a napsal o tom knihu. Jeho teze však odporovaly názorům Paula Ehrlicha na imunochemii.

Kosmogonie a kosmologie

Vydavatelská obálka prvního německého vydání: Svante Arrhenius: Pojem světové struktury v průběhu času. Stávání se světů. Nová epizoda. Lipsko 1908.

Arrhenius se intenzivně zabýval problémy kosmologie . V roce 1906 založil doktrínu panspermie , ve které je vyslovena hypotéza, že život přišel na Zemi prostřednictvím meteoritů . Věřil, že spory lze přenášet mezi planetami. Tuto myšlenku později znovu převzal anglický astronom Fred Hoyle . V roce 1903 vydal svou učebnici kosmické fyziky .

Vyznamenání

Rodinný hrob Svante Arrhenius

Arrhenius byl členem mnoha akademií a vědeckých společností ve Švédsku i v zahraničí, včetně Královské společnosti věd v Uppsale (od roku 1899), Královské fyziografické společnosti v Lundu (od roku 1900), Královské švédské akademie věd (od roku 1901), Akademie věd v Göttingen (od roku 1901) je norský akademie věd (od roku 1902), přičemž Královské dánské akademie věd a Královské Věda a literatura společnost v Göteborgu (od roku 1903) je ruská akademie věd (od roku 1903, Čestný člen od roku 1925), Národní akademie věd (1908), Americká filozofická společnost (1911) a Americká akademie umění a věd (1912). V roce 1904 se Arrhenius stal čestným členem Švédské asociace lékařů a v roce 1920 Královské švédské akademie inženýrství. V roce 1902 mu byl udělen na královskou společenskou Davy medaili . V roce 1911 se stal odpovídajícím členem Académie des sciences .

8. srpna 1903 udělila Lékařská fakulta Univerzity v Heidelbergu Svante Arrhenius čestný doktorát . O několik týdnů později byl prvním Švédem, který obdržel Nobelovu cenu za chemii „jako uznání mimořádné služby, kterou si vysloužil díky své teorii elektrolytické disociace za rozvoj chemie“ . Čestné doktoráty mu udělily také univerzity v Cambridgi , Oxfordu , Greifswaldu , Lipsku , Groningenu , Edinburghu a Birminghamu .

Je po něm pojmenován kráter na Marsu , měsíční kráter Arrhenius a asteroid (5697) Arrhenius . Švédská Chemical Society udělila Arrheniovy plaketu každoročně od roku 1962 za vynikající vědecký výzkum v oblasti chemie.

Písma

Učebnice kosmické fyziky , 1903
  • Výzkum vodivosti galvanického pokovování elektrolytů . (Dokončeno 1883, tisk 1884) - Arrheniova doktorská práce. Pro čtenáře zajímajícího se o historii vědy je práce mimo jiné. přístupné prostřednictvím Ostwaldovy Classics of Exact Sciences (svazek 160).
  • Vliv kyseliny uhličité ve vzduchu na teplotu země. The London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science 5, 237–276 (1896), online ( Memento from 6. října 2014 in the Internet Archive ) (německy: O vlivu oxidu uhličitého ve vzduchu na teplotu půdy )
  • Lärobok a teoretisk elektrokemi . (1900, učebnice němčiny 1901 o elektrochemii , online  - internetový archiv )
  • Učebnice kosmické fyziky . (1903, 2 svazky, část první  - internetový archiv , část druhá  - internetový archiv )
  • Världarnas utveckling (1906)
    • (Němec 1908 The Becoming of the Worlds . Akademische Verlagsgesellschaft Leipzig, ze švédštiny přeložil L. Bamberger, online  - Internetový archiv )
    • Myšlenka světové struktury v průběhu věků. Stávání se světů, nová posloupnost . (1908, online  - internetový archiv )
  • Imunochemie. Aplikace fyzikální chemie na vědu o fyziologických protilátkách . (1907, online  - internetový archiv )
  • Osud planet. Academic Publishing Company, Lipsko 1911.
  • Teorie řešení (1912, online  - internetový archiv )
  • Kvantitativní zákony v biologické chemii (1915, online  - internetový archiv )
  • Kemien a det moderna živě . (1919, německá 1922 chemie a moderní život ).
  • Země a vesmír (1926).

literatura

  • Günther Bugge (ed.): Kniha velkých chemiků. Svazek 2: Od Liebiga k Arrheniovi. Verlag Chemie, Berlin 1930 (6. nezměněný dotisk. Verlag Chemie, Weinheim et al. 1984, ISBN 3-527-25021-2 ). (Dvacetistránkovou biografii Arrhenius v tomto svazku napsal Wilhelm Palmaer, bývalý student Arrhenius. Vhodné pro přehled. S ohledem na životopis uvádí informace, které jsou částečně v rozporu s prací Riesenfelda).
  • Ernst H. Riesenfeld : Svante Arrhenius. Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig 1931. (Arrheniusův životopis s devíti ilustracemi. Přináší čtenáři nejen chemika a jeho dílo, ale také osobu Svante Arrhenius. Zastaralé s ohledem na vědecké hodnocení Arrheniusova díla kvůli rok vydání).
  • Elisabeth Crawford: Arrhenius. Od iontové teorie ke skleníkovému efektu. Science History Publications, Canton MA 1996, ISBN 0-88135-166-0 ( Uppsala Studies in History of Science 23), (anglicky, 320 stran s mnoha odkazy).
  • Alois Kernbauer : Vztahy Svante Arrhenius s rakouskými učenci. Publikace z archivu University of Graz 21, Graz 1988.

webové odkazy

Commons : Svante Arrhenius  - sbírka obrázků, videí a zvukových souborů
Wikisource: Svante Arrhenius  - Zdroje a plné texty

Individuální důkazy

  1. Rahmstorf, Stefan; Schellnhuber, Hans-Joachim (2012): Změna klimatu. Diagnostika, prognóza, terapie. 7., zcela přepracované a aktualizované vydání Mnichov: Beck (Beck'sche Reihe, 2366: Wissen). Strana 29.
  2. ^ Svante Arrhenius: O vlivu kyseliny uhličité ve vzduchu na teplotu země. In: Philosophical Magazine and Journal of Science Series 5, Volume 41, April 1896, pages 237-276. Citováno 9. srpna 2019 .
  3. ^ Životopisné údaje, publikace a akademické rodokmen z Svante August Arrhenius v academictree.org, přístupné od 1. ledna 2018.
  4. Richard Abegg: Deprese bodu tuhnutí velmi zředěných roztoků . In: Z. phys. Chem. Band 20 , č. 2 , 1896, s. 207-233 .
  5. O disociaci látek rozpuštěných ve vodě . Časopis fyzikální chemie, sv. 1, č. 11-12, 1887, s. 631-648.
  6. Tim Staeger: Otec skleníkového efektu. In: wetter.tagesschau.de. 23. listopadu 2018, přístup 7. února 2019 .
  7. Svante Arrhenius: Příchod světů . BoD-Books on Demand, 2012, ISBN 978-3-86444-678-8 , s. 56–57 ( google.de [přístup 11. května 2021]).
  8. Arrhenius (6766 PL) JPL Small-Body Database Browser (přístup 1. dubna 2010).
  9. Arrhenius odznaky. Svenska Kemisamfundet, přístup 6. září 2019 .
  10. přeloženo z angličtiny: Immunochemistry . (1907, online  - internetový archiv )