Какой вклад в химию внес с аррениус кратко
Обновлено: 01.06.2024
АРРЕ́НИУС (Arrhenius) Сванте Август [19.2.1859, имение Вейк (близ Уппсалы), Швеция – 2.10.1927, Стокгольм], швед. физикохимик, чл. Шведской королевской АН (1901), поч. чл. АН СССР (1926). Окончил Уппсальский ун-т (1878), там же продолжал изучать физику (1878–81). Работал в Физич. ин-те Шведской королевской АН в Стокгольме (1881–1883), Уппсальском ун-те (1884–90), Рижском политехнич. ин-те в лаборатории В. Оствальда (1886), в ун-те Граца в лаборатории Л. Больцмана (1887, 1889), Амстердамском ун-те в лаборатории Я. Х. Вант-Гоффа (1888), Стокгольмском ун-те (1891–1905, с 1895 проф., в 1897–1905 ректор). Директор Нобелевского физико-химич. ин-та в Стокгольме (1905–1927).
Открытия выдающегося ученого Сванте Аррениуса стали основой современной физической химии. С именем данного исследователя в первую очередь связывают теорию электролитической диссоциации, однако этот разносторонне развитый человек занимался и другими вопросами. Благодаря ему столица Швеции в конце XIX в. возродила свою славу крупного центра химической науки.
Детство и студенческие годы
Шведский ученый появился на свет 19 февраля 1859 г. в семье землемера возле старинного города Упсала. Через год у Густава Аррениуса и Каролины Тюнберг родилась также дочь Сигрид. Отец Сванте окончил университет в Упсале, а дядя мальчика был известным ботаником, чьи научные работы оказали большое влияние на сельское хозяйство Швеции. Густав Аррениус мечтал дать высшее образование и своему сыну. Поэтому в начале 1860-х гг., когда улучшилось финансовое положение семьи, он переехал с детьми в Упсалу.
Сванте очень рано начал читать, а в 6 лет уже стал помогать своему отцу делать казначейские расчеты. Через два года он поступил во 2 класс частной школы. Мальчика считали очень одаренным ребенком. Вскоре отец перевел его в гимназию, где он с большим интересом приступил к изучению математики и физики. В 17 лет С. Аррениус сдал выпускные экзамены и поступил в университет Упсалы, в стенах которого учился знаменитый химик Берцелиус. Из имевшихся в учебном заведении специальностей юноша выбрал физику.
Через 2 года Сванте Аррениус получил степень бакалавра, после чего в течение трех лет продолжал изучение естественных наук. В 1881 г. он получил университетский диплом. За годы учебы юноша в совершенстве овладел английским, немецким и французским языками, хорошо изучил математику и свободно ориентировался в современных проблемах химии и физики. Ему не терпелось приступить к самостоятельной научной работе, но в стенах альма-матер это было невозможно.
Научная деятельность
В 1881 г. С. Аррениус покинул свой родной город и отправился в столицу Швеции – Стокгольм. Там ему предложили работать в лаборатории Физического института Королевской Академии наук под наставничеством профессора Эдлунда. Через год Аррениусу разрешили заняться самостоятельными исследованиями электропроводности растворов электролитов.
Несмотря на критику, он продолжил исследовательскую работу. С. Аррениус разослал копии своей диссертации нескольким именитым в то время ученым. От некоторых из них он получил очень хорошую оценку своей деятельности, а немецкий химик В. Оствальд пригласил его на работу в университет Риги. Благоприятные отзывы светил науки дали основание для получения стипендии от Шведской Академии наук, благодаря которой С. Аррениус отправился в заграничную командировку. Он смог поработать в лабораториях Вант-Гоффа, Кольрауша, Оствальда, Больцмана.
В 1887 г. им была окончательно сформулирована теория электролитической диссоциации. В 1891 г. Аррениус вернулся в Стокгольм и стал преподавателем физики в Королевском технологическом институте. Через 4 года он получил звание профессора в Стокгольмском университете, а с 1899 г. ученый стал ректором этого учебного заведения.
Преподавательская деятельность в биографии Сванте Аррениуса занимает важное место. Однако она отнимала много времени и сил, и в 1905 г. он отказался от должности ректора для того, чтобы полностью посвятить свою жизнь исследовательской работе. Благодаря протекции короля Швеции из Нобелевского фонда были выделены средства на строительство физико-химического института в Стокгольме, директором которого Аррениус оставался до конца своей жизни. Здесь же располагалась и его квартира с огромной библиотекой.
Личная жизнь
Со своей будущей женой, Софьей Рудбек, Сванте Август Аррениус познакомился, когда ему было 33 года. Она работала ассистенткой в Физическом институте и ежедневно помогала ученому. В 1894 г. молодая пара оформила брак, и у них появился сын, но через 2 года они расстались. Затем ученый женился на Марии Иоганссон. Его старший сын впоследствии стал специалистом в области сельскохозяйственной химии.
Как отмечают современники, С. Аррениус был любящим мужем, отцом и дедом. Его дом посещало множество друзей из разных стран. В свободное время он занимался чтением художественной литературы и играл на рояле.
Сванте Аррениус от природы был крепким, жизнерадостным и здоровым человеком. Но в результате постоянного переутомления у него произошло кровоизлияние в мозг в возрасте 66 лет. 2 октября 1927 г. ученый умер в Стокгольме от тяжелой болезни. Тело С. Аррениуса было погребено в Упсале.
Научные труды и публикации
Перу этого ученого принадлежат более 200 статей, книг и брошюр. Наиболее известными и значимыми из них являются:
На страницах своих трудов Сванте Аррениус старался возбудить интерес к химии среди широких народных масс, пропагандировал охрану природных ресурсов. Сохранилось и богатое эпистолярное наследие ученого, которое превышает тысячу писем. Они хранятся в библиотеке Шведской Академии наук.
Идея электролитической диссоциации
Теория Сванте Аррениуса была проста: вещества-электролиты при их растворении распадаются (или диссоциируют) на положительно или отрицательно заряженные ионы. Сейчас об этом знает каждый школьник, но в те времена в физике и химии господствовала атомистическая концепция. Утверждение С. Аррениуса было настолько прорывным, что многие ученые отказывались его признавать.
Согласно его исследованиям, при взаимодействии кислоты с щелочью главным продуктом химической реакции была вода, а не соль. Это также противоречило общепринятым представлениям. Сванте Аррениусу потребовалось более 10 лет, чтобы данные идеи были приняты научным сообществом.
Выводы ученого о том, что свойства кислот обусловлены ионами водорода, от которых зависит электропроводность растворов, оказали огромное влияние на дальнейшее развитие общих химических теорий и привлекли внимание исследователей к взаимосвязи электрических и химических явлений. С. Аррениус, наряду с Вант-Гоффом, заложил основы для развития химической кинетики.
Интересные факты
Сванте Аррениуса, помимо разработок в химии, интересовали и другие области науки: природа шаровых молний, влияние солнечного излучения на атмосферу Земли, получение антитоксинов, объяснение ледниковых периодов, полярного сияния; изучение вулканической активности и эволюционной астрофизики, процессов пищеварения у животных.
По заданию шведского правительства он также занимался изучением вопроса о возможности технического использования водопадов для получения электроэнергии.
Награды и звания
С. Аррениус – первый шведский химик, который получил Нобелевскую премию. В 1901 г. он стал членом шведской академии наук. Спустя многие годы членство в академиях ему давали уже заочно в таких центрах мировой науки, как Амстердам, Лондон, Париж, Геттинген, Мадрид, Рим, Петроград, Брюссель, Вашингтон, Бостон и другие.
Сванте Аррениус стал почетным доктором следующих наук:
философии (Кембридж, Оксфорд, Лейпциг, Париж);
медицины (Гронинген, Гейдельберг).
Наряду с Д. И. Менделеевым, он был удостоен Фарадеевской медали от Британского химического общества, а также медалью Дэви от Лондонского королевского общества.
Шведский физико-химик, автор теории электролитической диссоциации , лауреат Нобелевской премии по химии (1903).
Первые представления о диссоциации молекул электролитов в растворе возникли у Аррениуса в то время, когда он писал докторскую диссертацию, весной 1883 года. Диссертация была скептически принята учеными Упсальского университета, и по их решению Аррениус не мог преподавать в университете. Однако, не согласившись с таким решением, Аррениус послал диссертацию на отзыв известным европейским ученым, среди которых были
Последний в августе 1884 г. приехал в Упсалу, чтобы лично познакомиться с Аррениусом и предложить ему место доцента в Рижском политехническом институте. Высокая оценка его работы Оствальдом помогла Аррениусу стать доцентом Упсальского университета, но отсутствие условий для экспериментов сделали его гостем многих лабораторий европейских стран.
В дальнейшем на ряде примеров Аррениус убедительно подтвердил положения теории - обнаружил экзотермический характер диссоциации электролитов, разработал теорию гидролиза солей.
Долгое время положения этой теории трактовались многими химиками неправильно - отождествлялись атомы и ионы. В длительной борьбе Аррениусу, Вант-Гоффу и Оствальду удалось доказать правильность ее фундаментальных положений. На основе этой теории был изложен курс аналитической химии, создана теория кислот и оснований. В первой четверти XX в. началось интенсивное развитие теории сильных электролитов. Теория Аррениуса получила признание во всем научном мире, а для ее автора кончилась полоса невзгод в Швеции.
В 1889 г., работая совместно с Вант-Гоффом, с которым его связывала тесная дружба, Аррениус для объяснения влияния температуры на скорость инверсии сахара ввел понятие об "активных" и "неактивных".молекулах и вывел знаменитое уравнение Аррениуса, определяющее зависимость константы скорости химической реакции от температуры. На основе этого уравнения; которое подтверждается в большинстве известных случаев, введено им же понятие об энергии активации. Развитие представлений Аррениуса было одним из главных путей эволюции химической кинетики вплоть до наших дней.
В 1895 г. Аррениус стал профессором физики в Стокгольмском университете, был избран почетным членом Электрохимического общества (Германия). С 1900 г. он был директором Нобелевского физико-химического института, а также избран членом Шведской Академии наук. Впоследствии он получил полное признание в научном мире в Швеции и стал его подлинным лидером.
После того как в 1905 г. Аррениус вышел в отставку, покинув Стокгольмский университет, он был назначен директором физико-химического Нобелевского института в Стокгольме и оставался на этом посту до конца жизни.
2 октября 1927 г. после непродолжительной болезни Аррениус умер в Стокгольме .
Сванте Аррениус успешно продолжил электрохимические исследования Фарадея, Берцелиуса и других химиков и разработал теорию электролитической диссоциации, которая в значительной мере способствовала формированию физической химии как науки.
Сванте Август Аррениус (Svante August Arrhenius) родился 19 февраля 1859 года в усадьбе Вейк близ Упсалы . Он был вторым сыном Каролины Кристины (Тунберг) и Сванте Густава Аррениуса, управляющего имения Вейк. Предки Аррениуса были фермерами. Детские и юношеские годы Аррениуса прошли в городе Упсала , где отец Аррениуса вошёл в состав совета инспекторов Уппсальского университета.
Сванте рано начал читать, в шестилетнем возрасте помогал отцу в расчётах. Чтобы дать сыну начальное образование, отец нанял студента - богослова, оказавшегося столь фанатичным и строгим, что Сванте на всю жизнь сохранил неприязнь к религии.
С восьми лет Сванте учился в частной упсальской школе, затем перешёл в реальную гимназию, в которой впервые с большим интересом изучал физику и математику. Весной 1876 г. он получил в гимназии аттестат зрелости и поступил в университет. Впоследствии он жаловался, что обучение в университете велось по устаревшим схемам: например, "нельзя было услышать ни единого слова о менделеевской системе, а ведь ей было уже больше десяти лет".
В 1878 году он получил степень бакалавра естественных наук, а затем в течение ещё трёх лет продолжал изучать там физику.
После университета он был хорошо подготовлен к научной работе: владел знаниями в области физики, химии, математики, в совершенстве знал английский, немецкий, и французский языки.
Аррениус создал свой стиль работы. Например, он делал далеко идущие выводы на основании небольшого количества экспериментов.
Аррениус не отрицал необходимости проведения экспериментов, но работа только в лаборатории не могла его удовлетворить. Эксперимент он использовал для того, чтобы сделать обобщающие выводы или предложить гипотезы.
В 1881 году переехал в Стокгольм и продолжил обучение в Физическом институте Королевской шведской Академии Наук под руководством физика Эрика Эдлунда . Там Аррениус специализировался в изучении проводимости электролитов, занимался изучением электропроводности сильно разбавленных водных растворов.
Результаты исследований он оформил в виде стопятидесятистраничной докторской диссертации, где уже содержались основные положения электролитической диссоциаций. Привычные в наши дни представления, что соли, кислоты и основания в водном растворе находятся в большей или меньшей степени в виде свободно движущихся ионов, по мнению химиков того времени, ниспровергали все ранее существовавшие взгляды. Поэтому вначале почти все учёные принимали теорию Аррениуса весьма сдержанно. Некоторые даже считали её бессмыслицей. Не удивительно, что диссертация получила плохие отзывы.
В то время физическая природа электричества оставалась неизученной. В частности, было неизвестно, почему чистая вода или сухие соли не могут сами по себе проводить электрический ток, в то время как водные растворы солей являются прекрасными проводниками. Аррениус исследовал прохождение электрического тока через многие типы растворов.
Хотя Сванте Аррениус по образованию - физик, он знаменит своими химическими исследованиями и стал одним из основателей новой науки - физической химии. Больше всего он занимался изучением поведения электролитов в растворах, а также исследованием скорости химических реакций. Начало работ Аррениуса, приведших к созданию теории электролитической диссоциации, относится к 1883 - 1884 г.г. Он изучал электропроводимость сильноразбавленных растворов электролитов, потому что они в то время были мало исследованы и потому, что в них молекула электролита имеет простор для своего свободного перемещения.
Молодой учёный рассуждал так: если некоторая часть из всех молекул электролита, растворённых в воде, проводит ток, то чем больше разведение, тем больше может появиться проводящих молекул и тем больше будет электропроводность раствора. А если так, то в растворе может происходить самопроизвольная, т.е. без воздействия тока, диссоциация электролита на активные молекулы.
Из этих фактов Аррениус сделал вывод, что молекула распадается на положительные и отрицательные фрагменты - ионы. Электрический ток направляет ионы к противоположно заряженным электродам. Эта гипотеза составила основу докторской диссертации Аррениуса. Иронически относившийся к этой работе П. Клеве через 20 лет поздравил Аррениуса с присуждением ему Нобелевской премии.
Несколько экземпляров своей диссертации С. Аррениус послал самым авторитетным в то время учёным: Р. Клаузиусу, Я.Вант-Гоффу, В.Оствальду и Л. Мейеру .
На стипендию Академии наук Аррениус продолжает своё образование в лабораториях выдающихся европейских учёных. В 1886г. он работал в рижской лаборатории Оствальда, изучая электрическую проводимость водных растворов различных веществ. Эти исследования блестяще подтвердили основные положения докторской диссертации С.Аррениуса. Таким образом, уже через два года после создания теории электролитической диссоциации её положения оказали сильное стимулирующее действие на развитие химической кинетики. Теория С.Аррениуса находила всё больше сторонников главным образом среди молодых учёных. Оствальд и Вант-Гофф поддержали взгляды Аррениуса.
Дальнейшее развитие физики и химии показало правильность представлений С.Аррениуса. Первым научным отличием С.Аррениуса было избрание его в 1895 году почётным членом Германского электрохимического общества. Уже через год С.Аррениус становится ректором Высшей школы в Стокгольме . Научный авторитет С.Аррениуса был так велик, что много начинающих физико-химиков приезжали из других стран для работы в его лаборатории. В1901 году С.Аррениус был избран в Академию наук Швеции . С этого времени награды и почести начинают сыпаться на С.Аррениуса как из рога изобилия.
В 1886 году Аррениус получил стипендию Шведской королевской академии наук, это позволило ему совершить научное турне по Европе.
Вначале он приехал в Ригу . Поработав в лаборатории у Оствальда, он отправился в Вюрцбург , где стал учеником известного химика Фридриха Кольрауша, исследовал внутреннее трение разбавленных растворов и влияние света на электропроводность. Одновременно, он постепенно стал завязывать научные связи: он познакомился с Вальтером Нернстом , открывшим третий закон термодинамики (Нобелевская премия по химии 1920г.). Затем Аррениус переехал в Грац по приглашению Людвига Больцмана и уже на обратном пути провел несколько недель в Амстердаме , где находилась лаборатория Якоба Вант-Гоф-фа. В его лаборатории Аррениус увлекся исследованиями осмотического давления. Он хотел понять причину выравнивания концентраций двух разных растворов, разделенных тонкой мембраной.
1) электролиты в растворах состоят из частично диссоциированных молекул, количество которых растет при разбавлении раствора,
2) образующиеся при диссоциации молекул ионы определяют специфические физические и химические свойства растворов электролитов;
3) в бесконечно разбавленных растворах молекулы существуют только в виде ионов;
4) соединение в растворе тем более активно, чем больше оно диссоциировано на ионы.
На основании представлений об образовании активных частиц в растворах электролитов Аррениус выдвинул общую теорию образования "активных" молекул при химических реакциях.
Аррениус наметил пути изучения природы и вида температурной зависимости скорости реакции. При дальнейшем исследовании другими учеными (в первую очередь английским химиком У. Мак-Льюисом) в 1920—1930-х гг. было окончательно выведено уравнение этой зависимости, получившее имя Аррениуса. Оно стало одним из основных уравнений химической кинетики, а энергия активации — важной количественной характеристикой реакционной способности веществ.
Веселый и добродушный великан Сванте Аррениус, настоящий "сын шведской сельской местности", всегда был душой общества, располагал к себе коллег и просто знакомых. Он был дважды женат; его двух сыновей звали Олаф и Свен. Он получил широкую известность не только как физико-химик, но и как автор множества учебников, научно-популярных и просто популярных статей и книг по геофизике, астрономии, биологии и медицине.
Впоследствии выяснилось, что и Аррениус, и Менделеев были каждый по-своему правы, и их взгляды, дополняя друг друга, составили основу новой (протонной) теории кислот и оснований.
В 1888г. Аррениус посетил Макса Планка в Киле и работал у Вант-Гоффа в Амстердаме .
В 1894 году он женился на своей ассистентке Софье фон Рудбек . Через год у них родился сын Олеф. Однако их семейная жизнь не сложилась, и поэтому вскоре они расстались. Аррениус очень переживал из-за разлуки с сыном. В 1905 году он женился на Марии (Майе) Йоханссон, которая родила ему сына и двух дочерей.
Другим значительным вкладом Аррениуса в развитие естествознания было подробное физико-химическое рассмотрение теории токсинов и антитоксинов.
В это время Аррениус также изучает осмотическое давление. Осмотическое давление является механизмом стремления двух различных растворов по обе стороны мембраны к установлению определенной равновесной концентрации, не обязательно одинаковой. Вант-Гофф выразил осмотическое давление формулой PV = iRT, где Р обозначает осмотическое давление вещества, растворенного в жидкости; V - объем; R - давление любого присутствующего газа, Т - температуру и i - коэффициент, для газов часто равен 1, а для растворов, содержащих соли, - больше 1. Вант-Гофф не мог объяснить, почему изменяется значение i, а работа Аррениуса помогла ему показать, что этот коэффициент может быть связан с числом ионов, находящихся в растворе.
Аррениус изучал взаимосвязи между явлениями не только в химии. Ученый с широким диапазоном интересов, Аррениус проводил исследования во многих областях физики: опубликовал статью о шаровых молниях ( 1883), изучал влияние солнечной радиации на атмосферу, искал объяснение таким климатическим изменениям, как ледниковые периоды, пытался применить физико-химические теории к изучению вулканической активности. В 1901 году вместе с несколькими своими коллегами он подтвердил гипотезу Джеймса Клерка Максвелла о том, что космическая радиация оказывает давление на частицы.
Аррениус продолжил изучение проблемы и, используя это явление, предпринял попытку объяснить природу северного полярного сияния и солнечной короны. Он также предположил, что в космическом пространстве благодаря давлению света могут переноситься споры семян. В 1902 году начал исследования в области иммунохимии - науки, которая не переставала интересовать его в течение многих лет, изучал химические реакции в живых организмах, доказал, что нет принципиальной разницы между химическими реакциями in vitro и in vivo. Также он размышлял об искусственных языках, предложив собственную модификацию английского языка.
В 1903г. в двухтомном "Учебнике космической физики" - первом учебном пособии по этой научной дисциплине - он изложил результаты своих исследований основополагающих законов происхождения и развития небесных тел. Он отверг как явно ошибочные представления Платона и средневековых последователей Аристотеля, послужившие в своё время основой для возникновения алхимии и астрологии. Много сил было затрачено Аррениусом на борьбу с научными противниками и недоброжелателями.
Горячо любивший свою родину Сванте Аррениус внёс немалый вклад в развитие экономики Швеции . В 1898г. на юбилее по случаю 50-летия со дня смерти великого Берцелиуса профессор Клеве в своей речи сказал: "Знамя, которое выпало из рук Й.Я. Берцелиуса после его смерти, сегодня снова поднято другим выдающимся шведским учёным - Аррениусом".
В статье "О диссоциации растворённых в воде веществ" (1887) Аррениус сформулировал основные положения теории электролитической диссоциации. Перечислим их:
I. электролиты в растворах состоят из частично диссоциированных молекул, количество которых растёт при разбавлении раствора;
2. образующиеся при диссоциации молекулы ионы определяют специфические физические и химические свойства растворов электролитов;
3. в бесконечно разбавленных растворах молекулы существуют только в виде ионов; соединение в растворе тем более активно, чем больше оно диссоциировано на ионы.
Дальнейшее изучение концентрированных растворов сильных электролитов и неводных растворов привело к созданию современного учения о растворах, которое не исключает теории Аррениуса, а расширяет и дополняет её новыми обобщениями.
В 1923 г. Аррениус высказал гипотезу, что основным источником энергии Солнца является энергия, выделяющаяся при термоядерной реакции образования гелия из водорода.
В Аррениусе не было ничего академического. Он был крепко сложенным, светловолосым, голубоглазым и румяным. По характеру был открытым, великодушным и экспансивным человеком. В нём было много первобытной силы. У него были сильные симпатии и антипатии, под его врожденным добродушием и юмором таилась спящая драчливость. Аррениус очень много работал, прихватывая и ночное время.
Обычно Аррениус поднимался на рассвете и с четырёх до восьми часов работал над рукописями. Непосильная нагрузка не могла не отразиться на его здоровье. В конце 1925 года у С.Аррениуса произошло кровоизлияние в мозг, в 1926 году врачи установили полное истощение. К работе он смог вернуться только через год. Однако в сентябре 1927 года болезнь возобновилась в ещё более острой форме.
2 октября 1927 года Аррениус умер в Стокгольме от острого кишечного катара. Похоронили учёного на родине в Упсале .
Всего Аррениус опубликовал около 200 научных статей и большое число книг. Исключительную популярность завоевала его книга "Возникновение мира".
Имя Аррениуса–писателя стало не менее известным, чем имена Жюля Верна и Майн Рида .
По заданию шведского правительства он также занимался изучением вопроса о возможности технического использования водопадов для получения электроэнергии. Аррениус первым высказал теорию, что накопление в атмосфере углекислого газа способствует повышению средней температуры, то есть сформулировал гипотезу о парниковом эффекте.
Аррениус был удостоен многих наград и титулов. Среди них — медаль Дэви Лондонского королевского общества (1902), Нобелевская премия (1903), первая медаль Уилларда Гиббса Американского химического общества (1911), медаль Фарадея Британского химического общества (1914), медаль Франклина (1920). Он был членом Шведской королевской академии наук, иностранным членом Лондонского королевского общества и Германского химического общества. Удостоен почетных степеней многих университетов, в том числе Бирмингемского, Эдинбургского, Гейдельбергского, Лейпцигского, Оксфордского и Кембриджского.
Являлся иностранным членом-корреспондентом Петербургской академии наук (с 1903), почётным членом Академии наук СССР (с 1925).
Рассказывают, что…
* С. Аррениус был учёным - энциклопедистом. Его интересовали проблемы жизни, естествознания, космической физики, иммунохимии. Как историк науки, он полагал, что его теория диссоциации проистекала из идей об атомах, получивших начало в Древней Греции .
Читайте также: