Svante August Arrhenius | |
---|---|
Lanttu. Svante August Arrhenius | |
Nimi syntyessään | Lanttu. Svante August Arrhenius |
Syntymäaika | 19. helmikuuta 1859 |
Syntymäpaikka | Vikin linna, Uppsalan kunta , Uppsalan lääni , Ruotsi |
Kuolinpäivämäärä | 2. lokakuuta 1927 (68-vuotiaana) |
Kuoleman paikka | Tukholma , Ruotsi |
Maa | Ruotsi |
Tieteellinen ala | fysiikka , kemia |
Työpaikka |
Kuninkaallinen teknologiainstituutti Riian tekninen yliopisto Uppsalan yliopisto Tukholman yliopisto |
Alma mater | |
tieteellinen neuvonantaja | Per Theodor Cleve |
Opiskelijat | Oscar Klein |
Palkinnot ja palkinnot |
Davy-mitali (1902) Nobelin kemianpalkinto (1903) Silliman-luento (1910) Willard Gibbs -palkinto (1911) Faradayn luentopalkinto (1914) Franklin-mitali (1920)![]() |
![]() | |
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
Svante August Arrhenius ( ruots. Svante August Arrhenius ; 19. helmikuuta 1859 , Vikin kartano, lähellä Uppsalaa - 2. lokakuuta 1927 , Tukholma ) - ruotsalainen fysikaalinen kemisti, elektrolyyttisen dissosiaatioteorian kirjoittaja , kemian Nobel-palkinto (1903).
Arrhenius oli Caroline Christinan (Thunberg) ja Svante Gustav Arrheniuksen toinen poika, maanmittaaja ja vuodesta 1847 Uppsalan yliopiston kartanon johtaja Upplandin länsiosassa ja Wiekin linnassa [1] . Kuuluisan ruotsalaisen kasvitieteilijän Johan Arrheniuksen veljenpoika [1] . Hänen esi-isänsä olivat talonpoikia, kun taas hänen isänsä opiskeli maanmieheksi, sai korkea-asteen koulutuksen vuonna 1834 ja meni naimisiin vuonna 1855. Vuosi pojan syntymän jälkeen perhe muutti Uppsalaan, missä Arrheniuksen isä liittyi Uppsalan yliopiston tarkastajalautakuntaan. Arrhenius laski jo pienenä lapsena mielellään numerot yhteen isänsä laatimissa raporteissa, kolmevuotiaana hän opetti itse lukemaan ja Uppsalan katedraalikoulussa käydessään osoitti poikkeuksellisia kykyjä biologiassa, fysiikassa. ja matematiikka.
8-vuotiaana Arrhenius aloitti Uppsalan tuomiokirkkokoulun heti viidennellä luokalla, jonka hän valmistui vuonna 1876 nuorimpana ja pätevimpänä valmistuneena erityisen menestyksekkäästi fysiikassa ja matematiikassa. Samana vuonna hän tuli Uppsalan yliopistoon (erikoistunut fysiikkaan ja kemiaan), jossa hän suoritti kandidaatin tutkinnon luonnontieteissä vuonna 1878 ja jatkoi sitten fysiikan opintoja siellä vielä kolme vuotta. Vuonna 1881 hän muutti esimiestensä kanssa erimielisyyksiensä vuoksi [2] Tukholmaan ja jatkoi opintojaan Ruotsin kuninkaallisen tiedeakatemian fysiikan instituutissa yhdessä ystävänsä Klaas Möbiuksen ja Lukas Homenin kanssa fyysikko Erik Edlundin johdolla. . Siellä Arrhenius, alkaen menetelmistä liuenneiden aineiden molekyylipainon määrittämiseksi, erikoistui elektrolyyttien johtavuuden tutkimukseen .
Näiden tutkimusten aikana hän kiinnitti huomiota siihen, että liuosten johtavuus kasvaa laimennettuna. Lisätutkimukset saivat hänet muotoilemaan elektrolyyttistä dissosiaatiota koskevan teorian, jota nykyään kutsutaan Arrhenius-teoriaksi . Siihen mennessä elektrolyyttien hajoaminen ioneiksi elektrolyysin aikana oli tunnettu jo pitkään . , Arrheniuksen teorian uutuus oli, että hän oletti elektrolyyttien hajoamisen (dissosioitumisen) liuoksissa ilman ulkoisia voimia. Arrhenius kirjoitti 150-sivuisen väitöskirjan, jonka hän esitti puolustettaviksi vuonna 1884 Uppsalan yliopistossa. Väitöskirjan kirjoittamisessa häntä auttoi vastikään perustetun Tukholman yliopiston kemian professori Otto Petersson [2] . Ajatuksen uutuus ja näennäinen paradoksi vastakkaisesti varautuneiden ionien samanaikaisen olemassaolon mahdollisuudesta elektrolyyttiliuoksissa johti siihen, että tieteellinen neuvosto hylkäsi teorian, kun hän puolusti väitöskirjaansa (26.5.1884) , Arrhenius sai alimman, neljännen asteen, mikä ei antanut mahdollisuutta opettaa. Vasta puolustuksen jälkeen se luokiteltiin uudelleen kolmanteen asteeseen.
Huolimatta siitä, että Ruotsissa Arrheniuksen teoria hyväksyttiin enemmän kuin kylmästi, monet eurooppalaiset tiedemiehet (esim. Rudolf Clausius ja Jacob van't Hoff ) kiinnostuivat hänestä, erityisesti kuuluisa saksalainen kemisti Wilhelm Ostwald , joka jopa vieraili Arrheniuksen luona vuonna Uppsala ja tarjosi hänelle paikkaa apulaisprofessorina Riian yliopistossa [2] . Vaikka Arrhenius kieltäytyi Ostwaldin tarjouksesta (silloin hänen isänsä oli hyvin sairas ja kuoli vuonna 1885), tämän tuki auttoi häntä tulemaan apulaisprofessoriksi palkattomassa asemassa Uppsalan yliopistossa. Arrheniuksen teoria auttoi Ostwaldia johtamaan laimennuslain , joka on nimetty hänen mukaansa.
Vuonna 1884 Arrhenius ehdotti teoriansa perusteella määritelmiä hapolle ja emäkselle : hän piti happoa aineena, joka muodostaa vetyioneja liuoksessa, ja emästä aineena, joka antaa hydroksidi-ioneja liuoksessa.
Vuonna 1886 Arrhenius sai stipendin Ruotsin kuninkaalliselta tiedeakatemialta, mikä antoi hänelle mahdollisuuden tehdä tieteellisen kiertueen Euroopassa. Vuonna 1886 hän työskenteli yhdessä Ostwaldin kanssa Riian ammattikorkeakoulussa, Friedrich Kohlrauschin kanssa 1886-1887 Würzburgissa (tässä hän tapasi Walter Nernstin ) ja Grazin yliopistossa Ludwig Boltzmannin kanssa , vuonna 1888 - Amsterdamin yliopistossa J. Vant -Goff .
Vuonna 1887 hän lopulta muotoili elektrolyyttisen dissosiaation teorian , samana vuonna hän selitti elektrolyyttiliuosten poikkeaman Van't Hoffin laeista ja Raoultin laista (osoitti korjauskertoimen i fyysisen merkityksen ). Hän loi isohydriteetin opin , kehitti teorian suolahydrolyysistä . Hän selvitti useimpien elektrolyyttien dissosiaatioprosessien eksotermisen luonteen ja näiden prosessien nopeuden ja täydellisyyden riippuvuuden lämpötilasta. Tutkiessaan kemiallista kinetiikkaa Arrhenius teki useita tärkeitä löytöjä, kuten selitti (1889) reaktionopeuden lämpötilariippuvuuden , esitti ajatuksia aktiivisuudesta, ylimääräisestä energiasta ja kyvystä päästä kemialliseen vuorovaikutukseen molekyylejä, joiden lukumäärä kasvaa eksponentiaalisesti nouseva lämpötila. Hän esitteli aktivointienergian E A käsitteen ja johti yhtälön reaktionopeusvakion riippuvuudelle molekyylien A , lämpötilan ja E A törmäysten taajuustekijästä , josta tuli yksi kemiallisen kinetiikan tärkeimmistä ( Arrheniuksen yhtälö ) . .
Arrhenius suoritti tutkimusta monilla fysiikan aloilla: hän julkaisi artikkelin pallosalamasta (1883), tutki auringon säteilyn vaikutusta ilmakehään , etsi selitystä sellaisille ilmaston muutoksille kuin jääkaudelle, yritti soveltaa fysikaalis-kemiallisia teorioita vulkaanista toimintaa. Arrhenius ehdotti ensimmäisenä [3] , että hiilidioksidin kerääntyminen ilmakehään edistää keskilämpötilan nousua, eli hän muotoili hypoteesin kasvihuoneilmiöstä . Vuonna 1901 hän vahvisti yhdessä useiden kollegoidensa kanssa J. Maxwellin hypoteesin, että kosminen säteily aiheuttaa painetta hiukkasiin. Arrhenius jatkoi ongelman tutkimista ja yritti tätä ilmiötä käyttämällä selittää komeettojen , revontulien , auringon koronan ja eläinradan valon luonnetta . Hän ehdotti myös, että valonpaineen vuoksi itiöitä ja muita eläviä siemeniä voidaan kuljettaa ulkoavaruudessa (täten ilmaistaen panspermian hypoteesia ) [4] . Arrhenius omisti useita teoksia evolutionaariselle astrofysiikalle . Hän uskoi, että aurinkokunta ilmestyi tähtienvälisen törmäyksen seurauksena, ja ehdotti myös, että Auringon energian päälähde on energia, joka vapautuu lämpöydinreaktion aikana heliumin muodostumisesta vedystä . Vuonna 1902 Arrhenius aloitti tutkimuksen immunokemian alalla , tutki kemiallisia reaktioita elävissä organismeissa, osoitti, että kemiallisten reaktioiden välillä ei ole perustavaa laatua olevaa eroa in vitro ja in vivo . Erityisesti hän tutki toksiinien ja antitoksiinien välistä vuorovaikutusta osoittaen, että se on samanlainen kuin heikon hapon ja heikon emäksen (esimerkiksi boorihapon ja ammoniakin) välinen vuorovaikutus. Hän ajatteli myös keinotekoisia kieliä ehdottaen omaa muunnelmaa englannin kieleen .
Arrhenius palasi Tukholmaan vuonna 1891, missä hän aloitti fysiikan luennoinnin Royal Institute of Technologyssa . Vuonna 1895, voitettuaan huomattavan vastustuksen, hän sai siellä professuurin, vuonna 1896 (muiden lähteiden mukaan vuonna 1897) Arrhenius otti tämän oppilaitoksen rehtorin virkaan ja pysyi tässä virassa vuoteen 1902 asti. Vuoden 1900 tienoilla Arrhenius alkoi luoda Nobel-instituutioita ja Nobel-palkintoja. Vuonna 1901 hänestä tuli myös Ruotsin tiedeakatemian jäsen, voitettuaan voimakkaan vastarinnan. Loppuelämänsä hän oli Nobelin fysiikan komitean jäsen ja itse asiassa Nobelin kemian komitean jäsen. Hän käytti asemaansa antaakseen Nobel-palkintoja ystävilleen ( Jakob van't Hoff , Wilhelm Ostwald , Theodor Richards ) ja yrittääkseen estää vihollisiaan saamasta Nobel-palkintoja ( Paul Ehrlich , Walter Nernst , Dmitri Mendelejev ) [5] . Vuonna 1903 Arrheniuksesta tuli ensimmäinen ruotsalainen tiedemies, joka sai Nobelin kemian palkinnon "tunnustuksena hänen elektrolyyttisen dissosiaatioteoriansa erityisestä merkityksestä kemian kehitykselle". Vuonna 1905 hän jäi eläkkeelle Tukholman yliopistosta, sitten hänet nimitettiin Tukholman fysiikan ja kemian Nobelin instituutin johtajaksi ja pysyi tässä virassa elämänsä loppuun asti.
Sen jälkeen kun Arrheniuksen dissosiaatioteoriat hyväksyttiin yleisesti, hän siirtyi muihin tieteellisiin suuntiin. 1900-luvun alussa hän julkaisi joukon kosmogoniaa koskevia teoksia yrittäessään todistaa, että termodynamiikan toinen pääsääntö ei sisällä lausuntoja " universumin lämpökuolemasta " ja maailman syntymisestä [6] . Vuonna 1904 Svante Arrhenius piti luentokurssin Kalifornian yliopistossa fysikaalisen kemian soveltamisesta toksiinien ja antitoksiinien teorian tutkimuksiin . Kurssi julkaistiin vuonna 1907 nimellä " Immunochemistry " (immunokemia) [7] .
Hän oli Ruotsin rotuhygieniayhdistyksen (perustettu vuonna 1909) hallituksen jäsen. Hän tuki tuolloin Mendelin teoriaa , ja noin 1910 hän työskenteli ehkäisyvälineiden parissa. Vuoteen 1938 asti ehkäisystä ja ehkäisyvälineiden myynti oli kuitenkin kiellettyä Ruotsissa.
Elämänsä viimeisinä vuosina Arrhenius kirjoitti useita oppikirjoja ja populaaritieteellisiä kirjoja tarpeesta jatkaa työskentelyä käsittelemiensä aiheiden parissa.
Syyskuussa 1927 tiedemies sai akuutin suolistokatarrin kohtauksen. 2. lokakuuta 1927 Arrhenius kuoli Tukholmassa. Haudattu Uppsalaan.
Hänen aikansa tiedemiehet arvostelivat usein Arrheniuksen teoriaa. Vastustajien joukossa oli suuri venäläinen tiedemies Dmitri Ivanovitš Mendelejev , ratkaisujen fysikaalis-kemiallisen teorian luoja. Mendeleev kritisoi jyrkästi paitsi Arrheniuksen itse ajatusta dissosiaatiosta, myös puhtaasti "fysikaalista" lähestymistapaa liuosten luonteen ymmärtämiseen, joka ei ota huomioon kemiallisia vuorovaikutuksia liuenneen aineen ja liuottimen välillä ( hydratoituminen vesi tai solvaatio yleensä). Arrhenius ei jäänyt velkaan, ja kostoksi teki kaikkensa estääkseen Mendelejeviä tulemasta Nobel-palkinnon voittajaksi, vaikka hänet oli kolmesti ehdolla. Arrhenius-teoria epäonnistui väkevien elektrolyyttiliuosten tapauksessa, koska se ei ottanut huomioon interionisia (sähköstaattisia) vuorovaikutuksia. Myöhemmin I. A. Kablukov , V. A. Kistyakovsky , G. Lewis , P. Debye ja E. Hückel esittivät muutoksia dissosiaatioteoriaan ottaen huomioon interioniset vuorovaikutustekijät. Mendelejevin ja Arrheniuksen näkemykset yhdistettiin sitten happojen ja emästen protoniteoriaksi .
Luodessaan teoriaa, joka selittäisi jääkausien olemassaolon maapallon historiassa, Arrhenius käytti vuonna 1896 ensimmäisen kerran fysikaalisen kemian menetelmiä arvioidakseen hiilidioksidipitoisuuden kasvun vaikutusta maapallolla. ilmakehä maapallon pintalämpötilassa kasvihuoneilmiön vuoksi [3] [8] . Nämä laskelmat saivat hänet päättelemään, että ihmisen aiheuttamat hiilidioksidipäästöt fossiilisten polttoaineiden poltosta ovat riittävät aiheuttamaan ilmaston lämpenemisen. Tämän johtopäätöksen perusteella on rakennettu nykyaikainen klimatologia [9] . Tämä Arrheniuksen työ perustui muiden kuuluisien tiedemiesten, kuten Jean-Baptiste Joseph Fourierin , John Tyndallin ja Claude Poulierin , varhaisiin tutkimuksiin . Arrhenius yritti selvittää, voisivatko kasvihuonekaasut selittää lämpötilaeron jääkausien ja jääkausien välillä [ 10] . Hän käytti Frank Veryn ja Samuel Langleyn Kuun infrapunahavaintoja Alleghenyn observatoriossa Pittsburghissa laskeakseen , kuinka paljon infrapunasäteilyä maapallon ilmakehän hiilidioksidi ja vesihöyry absorboivat. Hän muotoili "sääntönsä" "Stefanin lain" (nykyisin nimellä Stefan-Boltzmannin laki ) avulla. Alkuperäisessä muodossaan se kuulosti tältä:
jos hiilihapon määrä kasvaa geometrisessa progressiossa, lämpötilan nousu kasvaa lähes aritmeettisessa progressiossa. (Englanti)
Näin ollen, jos hiilidioksidin määrä (Arrheniuksen aikana tätä termiä käytettiin myös suhteessa , ei vain ) kasvaa eksponentiaalisesti, lämpötilan nousu kasvaa lähes aritmeettisesti. Tällä hetkellä käytetään seuraavaa Arrhenius-säännön [11] muotoilua :
missä on hiilidioksidin pitoisuus tarkastelujakson alussa, on hiilidioksidin pitoisuus jakson lopussa, on maapallon pinnan lämpenemisnopeuden muutos (W/m 2 ) [11] . Ilmakehän säteilykuljetuksen malleista havaittiin, että hiilidioksidin vakio on 5,35 (± 10 %) W/m 2 Maan ilmakehässä [12] .
Kollegansa Arvid Högbomin tietojen perusteella Arrhenius pystyi ensimmäistä kertaa laskemaan, että fossiilisten polttoaineiden polttamisesta ja vastaavista prosesseista aiheutuvat hiilidioksidipäästöt ovat riittävän suuria aiheuttamaan ilmaston lämpenemistä. Hän otti laskelmissaan huomioon vesihöyryn pitoisuuden muutoksista ja leveyssuunnasta saadun palautteen, mutta jätti huomiotta pilvet, konvektion ja muut huomioitavat tekijät. Tällä hetkellä hänen työtään ei pidetä niinkään tarkkana arviona ilmaston lämpenemisestä, vaan ensimmäisenä vahvistuksena siitä, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvu aiheuttaa ilmaston lämpenemistä, kun kaikki muut asiat ovat ennallaan.
Knut Ångström kritisoi Arrheniuksen infrapuna-absorptioarvoja hiilidioksidille ja hänen johtopäätöksiään vuonna 1900. Hän julkaisi ensimmäisen modernin hiilidioksidin infrapuna-absorptiospektrin kahdella absorptiokaistalla ja kokeellisia tuloksia, jotka näyttivät osoittavan, että infrapunasäteilyn absorptio ilmakehän kaasu on jo "kyllästynyt", eikä hiilidioksidin lisäämisellä ole vaikutusta. Myöhemmissä julkaisuissaan Arrhenius hylkäsi nämä kritiikit ja kirjoitti vuonna 1908, että ihmisen aiheuttamat hiilidioksidipäästöt olisivat riittävän voimakkaita estämään uuden jääkauden ja että maapallon kasvavan väestön ruokkimiseen tarvittiin lämpimämpi maa [4] .
Arrheniuksen arvioiden mukaan, jotka on johdettu ilmakehän hiilidioksidin tasosta hänen aikanaan, sen 0,62-0,55-kertainen lasku johtaisi lämpötilan laskuun 4-5 °C ja pitoisuuden nousuun 2,5-3 kertaa johtaisi lämpötilan nousuun arktisella alueella 8-9 °C [3] [13] .
Nobel-palkinnon lisäksi Arrhenius sai lukuisia palkintoja ja arvonimiä. Niitä ovat Lontoon kuninkaallisen seuran Davy-mitali (1902), ensimmäinen American Chemical Societyn Willard Gibbs -mitali (1911) [14] , British Chemical Societyn Faraday-mitali (1914). Hän oli Ruotsin kuninkaallisen tiedeakatemian jäsen, Lontoon kuninkaallisen seuran (1910) [15] , Saksan kemian seuran, Alankomaiden kuninkaallisen tiede- ja taideakatemian (1919) [16] kunniajäsen. Royal Netherlands Chemical Societyn jäsen (1909) [17] , American Academy of Arts and Sciences -akatemian ulkomainen kunniajäsen (1912) [18] . Arrhenius sai kunniakirjat useista yliopistoista, mukaan lukien Birmingham, Edinburgh, Heidelberg , Leipzig , Oxford ja Cambridge, oli Pietarin tiedeakatemian ulkomainen kirjeenvaihtajajäsen (vuodesta 1903), Neuvostoliiton tiedeakatemian kunniajäsen. vuodesta 1925).
Vuonna 1894 hän meni naimisiin entisen oppilaansa Sophia Rudbeckin kanssa. Heillä oli poika. Heidän avioliittonsa kuitenkin hajosi kaksi vuotta myöhemmin. Vuonna 1905 hän meni naimisiin uudelleen - Maria Johanssonin kanssa, joka synnytti hänelle pojan ja kaksi tytärtä. Poikien nimet olivat Olof ja Sven.
Tiedemies erottui iloisesta luonteesta ja hyvästä luonteesta, hän oli todellinen "Ruotsin maaseudun poika", hän oli aina yhteiskunnan sielu, hän voitti kollegoita ja vain tuttavia. Gordon Steinin mukaan hän oli ateisti [19] .
Hänen lapsenlapsensa ja tyttärenlapsensa ovat bakteriologi Agnes Wald [20] , kemisti Svante Wald [21] , valtamerten biogeokemisti Gustav Arrhenius .
Hänen lapsenlapsenlapsentyttärensä on ekoaktivisti Greta Thunberg .
![]() | ||||
---|---|---|---|---|
Sanakirjat ja tietosanakirjat |
| |||
Sukututkimus ja nekropolis | ||||
|
kemian palkinnon saajat 1901-1925 | Nobelin|
---|---|
| |
|