Сванте Август Аррениус
История возникновения теории электролитической диссоциации связана с именем шведского физико-химика Аррениуса. Он был разносторонним ученым: его перу принадлежит более двухсот научных работ в области химии, физики, геофизики, метеорологии, биологии, физиологии.
Сванте Август Аррениус родился 19 февраля 1859 года в имении Вейк, расположенном близ Упсалы, на берегу озера Малар. Его отец служил управляющим имения и одновременно работал казначеем Упсальского университета. Уже в три года мальчик научился читать! Сначала он обучался в кафедральном училище, а затем, по просьбе Сванте, отец перевел его в реальную гимназию. Значительно опережавший в развитии сверстников, мальчик скучал на уроках.
Наконец, окончив гимназию, Сванте поступил в Упсальский университет. Основной его специализацией стала физика, а дополнительной - математика. Аррениус очень много занимался самостоятельно и вскоре создал собственный стиль работы, который значительно выделял его среди других физиков Упсальского университета того времени. Он не сработался с Талоном, выдающимся физиком-экспериментатором. В результате этих разногласий Аррениус покинул Упсалу и направился в 1881 году к Э. Эдлунду в Стокгольмскую Академию наук.
Эдлунд быстро оценил способности молодого ученого и назначил его своим первым помощником. Дебютная ученая работа Аррениуса была посвящена шаровой молнии. Затем он занялся изучением электропроводности сильно разбавленных водных растворов. В мае 1883 года после длительной экспериментальной проверки Аррениус пришел к выводу, что причиной увеличения электропроводности растворов при разбавлении является вода.
Как рассказывает Ю.И. Соловьев: «Данные, полученные при измерении электропроводности водных растворов электролитов различной концентрации, позволили С. Аррениусу сделать смелый вывод: молекулы электролита диссоциируют на ионы без воздействия тока, причем степень диссоциации растет с разбавлением. Как сейчас нам представляется, это был, казалось бы, очевидный и простой вывод из экспериментальных данных. Но совершенно не простым он был для С. Аррениуса, ибо этот вывод разрушал твердые, "как гранит", традиционные представления о состоянии молекул солей, кислот и оснований в растворе».
Аррениус не мог не понимать, что он, молодой химик, поднимает руку на химические «устои». Но это не смутило его. В своей докторской диссертации (1883) он сделал исключительный по своему значению вывод:
«Коэффициент активности электролита указывает на фактически имеющееся в растворе число ионов, отнесенное к тому числу ионов, которое было бы в растворе в случае, если электролит полностью расщеплен на простые электролитические молекулы…
Соль расщепляется полностью, когда количество воды в растворе бесконечно велико».
Однако отзывы профессоров Клеве и Талона о качестве диссертационной работы были отрицательными - оба не являлись поклонниками таланта Аррениуса. Совет поддержал мнение профессоров, но все-таки оценил защиту диссертации по третьему классу.
Будучи уверенным в своей правоте, Сванте послал по одному экземпляру своих статей известнейшим европейским ученым, которые занимались изучением растворов: Р. Клаузиусу, Л. Мейеру, В. Оствальду и Вант-Гоффу. В своих ответах все четверо положительно отзывались о результатах исследований и выводах молодого ученого.
Приезд Оствальда, поддержка, которую Аррениус получил у профессора Петтерсона, и мнение широкой общественности заставили университет повторить процедуру защиты диссертации. Она состоялась в конце 1884 года и прошла успешно. Сразу же после защиты Аррениус был назначен приват-доцентом физической химии. Однако профессор Клеве и его сторонники оставались противниками Аррениуса, и тот решает вернуться к профессору Эдлунду в Стокгольм.
В 1886 году он приехал в Ригу, в лабораторию своего единомышленника Оствальда, где продолжал свои исследования. Весной 1887 года Аррениус работал в Вюрцбурге у Ф. Кольрауша. «Незадолго до того, как я покинул Вюрцбург (март 1887 года), - вспоминал Аррениус, - я получил напечатанную Шведской Академией наук работу Вант-Гоффа. Я просмотрел ее в один вечер, закончив ежедневную работу в институте. Мне сразу стало ясно, что отклонение электролитов в водном растворе от законов Вант-Гоффа-Рауля о понижении точки замерзания является самым веским доказательством их распада на ионы. Теперь передо мной было два пути для вычисления степени диссоциации: с одной стороны, посредством понижения точки замерзания, с другой - их проводимости. Оба они в подавляющем большинстве случаев дали один и тот же результат, и я мог открыто говорить о диссоциации электролитов».
В письме к Вант-Гоффу в марте 1887 года шведский ученый писал: «Обе теории находятся еще в самом начале своего развития, и я надеюсь живейшим образом, что в ближайшем будущем между обеими областями будет перекинут не один, а несколько мостов». Так и случилось.
В 1887 году появилась знаменитая статья Аррениуса «О диссоциации растворенных в воде веществ». Она вызвала восторг у одних и негодование у других. Здесь ученый с уверенностью заявляет, что молекулы электролитов (соли, кислоты, основания) распадаются в растворе на электрически заряженные ионы. Аррениус нашел формулу для определения степени электролитической диссоциации. Тем самым он превратил чисто качественную гипотезу в количественную теорию, которая могла быть проверена экспериментально.
После того как были созданы основные положения этой теории, Аррениус показал ее применимость в различных областях естествознания.
В 1895 году Аррениус стал профессором физики Стокгольмского университета. Многочислен и разнообразен был круг интересов Аррениуса: электрокапиллярные явления, катодная поляризация, коррозия металлов в кислотах… Материал этих исследований Аррениус обобщил в «Учебнике электрохимии».
Среди его ассистентов особенно выделялась Софья фон Рудбек. Она была не только великолепным помощником, но и интересным собеседником. Аррениус часто и подолгу беседовал с ней. В 1894 году молодые люди обвенчались, а на следующий год у них родился сын Олаф. Однако семейная жизнь не сложилась, и поэтому вскоре после рождения сына они решили расстаться. Сванте сильно мучила разлука с сыном.
Но 1895 год принес Аррениусу и радости: Немецкое электрохимическое общество избрало его своим почетным членом. В 1896 году он стал ректором Стокгольмского университета и оставался на этом посту до 1902 года.
В 1903 году Аррениус был удостоен Нобелевской премии «в признание особого значения теория электролитической диссоциации для развития химии».
Аррениус стал первым шведским ученым, удостоенным такого высокого отличия! Это был триумф не только самого ученого, но и всей страны. Во всех университетах и научных обществах читались лекции о научных достижениях Аррениуса, его портреты висели на самых видных местах. Швеция гордилась своим великим сыном.
Когда 1 октября 1905 года начал работу первый Нобелевский физико-химический институт, то его возглавил Аррениус. Теперь он мог больше заниматься научными проблемами, хотя у него появились и новые обязанности. К примеру, много времени отнимало участие в работе комиссии по присуждению Нобелевских премий.
Английский химик Д. Уоркер вспоминал: «С момента его работы в Нобелевском институте жизнь его протекала очень спокойно. Из розовощекого парня он превратился в Швеции в научного оратора, известного и уважаемого всеми классами народа. В Аррениусе не было ничего академического. Сам он был крепко сложенным, светловолосым, голубоглазым и румяным, настоящим сыном шведской сельской местности. По характеру он был открытым, великодушным и экспансивным человеком. В нем было много здоровой энергии, первобытной силы. У него были сильные симпатии и антипатии, и под его врожденным добродушием и юмором таилась спящая драчливость, легко просыпавшаяся, когда затрагивались истина и свобода».
В доме на Бергогатане, 18, ученый не только работал, но и жил. Бывая в доме профессора Иенса Иоганссона, Аррениус познакомился с его сестрой Майей. Та чувствовала себя легко и непринужденно с известным ученым. Сванте также не скрывал симпатии к девушке. Осенью 1905 года отпраздновали свадьбу, и молодая семья поселилась в трехкомнатной квартире прямо под помещениями Нобелевского института. Вскоре в семье случилось прибавление - родился мальчик Сван.
Аррениус в это время увлекся проблемами токсикологии. Он занялся подробным физико-химическим рассмотрением теории токсинов и антитоксинов. В результате стало возможным выяснить, определяются ли противоположные действия токсинов и антитоксинов их химической природой или они имеют физическое происхождение. Основные результаты этих работ Аррениус изложил в двух книгах: «Иммунохимия» (1907) и «Количественные законы в биологической химии» (1915).
«С помощью формул, которые могут быть эмпирическими, или рациональными, прогресс науки станет более быстрым, чем без использования аналитических выражений, - писал Аррениус, - по мере накопления опытного материала эмпирические формулы легли в основу учений об отношениях между поведением светил и событиями на Земле. Эти учения послужили в свое время основой для возникновения таких лженаук, как алхимия и астрология».
Аррениус также вел изыскания и в области космогонии, посвятив этому двухтомный «Учебник космической физики», а также книги «Будущее мира», «Жизнь планет», «Земля и Вселенная».
Нобелевский институт Аррениус оставил летом 1927 года по состоянию здоровья. В том же году 2 октября он скончался.
Выдающийся шведский физико-химик, лауреат нобелевской премии по химии (1903).
Ранние годы жизни
Аррениус был вторым сыном Каролины Кристины (Тунберг) и Сванте Густава Аррениуса, управляющего имением. Через год после рождения сына семья переехала в Упсалу, где отец Аррениуса вошёл в состав совета инспекторов Упсальского университета. Будучи маленьким ребёнком, Аррениус уже с удовольствием складывал числа в отчётах, которые составлял его отец, в три года самостоятельно научился читать, а посещая кафедральное училище в Упсале, он проявил исключительные способности к биологии, физике и математике.
Учёба
В 8 лет Аррениус поступил в кафедральное училище в Упсале, которое закончил в 1876 году. В том же году он поступил в Упсальский университет (специализировался в физике и химии), где в 1878 году получил степень бакалавра естественных наук, а затем в течение ещё трёх лет продолжал изучать там физику. В 1881 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.
Во время этих исследований он обратил внимание на тот факт, что проводимость растворов при разбавлении увеличивается. Дальнейшие исследования привели его к формулированию теории об электролитической диссоциации, которая теперь называется теорией Аррениуса. К тому времени уже давно был известен распад электролитов на ионы при электролизе, новизна теории Аррениуса была в том, что он предположил распад (диссоциацию) электролитов в растворах в отсутствие каких-либо внешних сил. Аррениус написал стопятидесятистраничную диссертацию, которую представил к защите в 1884 в Упсальском университете. Новизна и кажущаяся парадоксальность его идеи о возможности одновременного существования в растворах электролитов разноимённо заряженных ионов привела к неприятию теории учёным советом, в результате Аррениус при защите диссертации получил самую низшую, четвёртую степень, которая не давала возможности преподавать.
Научная деятельность
Несмотря на то, что в Швеции теорию Аррениуса приняли более чем прохладно, многие европейские учёные ей заинтересовались, особенно знаменитый немецкий химик Вильгельм Оствальд , который даже посетил Аррениуса в Упсале и пригласил работать в Рижском университете. Хотя Аррениус отклонил предложение Оствальда (в это время его отец был очень болен и умер в 1895), поддержка последнего помогла ему стать лектором в Упсальском университете. Теория Аррениуса помогла Оствальду вывести закон разбавления, названный его именем.
В 1886 Аррениус получил стипендию Шведской королевской академии наук, это позволило ему совершить научное турне по Европе. В 1886 он работал совместно с Оствальдом в Рижском политехническом университете, с Фридрихом Кольраушем в 1886-1887 Вюрцбурге (здесь он встретился с Вальтером Нернстом) и в Грацком университете с Людвигом Больцманом, в 1888 - в Амстердамском университете у Я.Вант-Гоффа.
В 1887 окончательно сформулировал теорию электролитической диссоциации, в 1887 объяснил отступление растворов электролитов от законов Вант-Гоффа и закон Рауля (показал физический смысл поправочного коэффициента i). Создал учение об изогидричности, разработал теорию гидролиза солей. Установил экзотермический характер большинства процессов диссоциации электролитов и зависимость скорости и полноты протекания этих процессов от температуры. Занимаясь химической кинетикой, Аррениус сделал несколько важных открытий, таких, как объяснение (1889) температурной зависимости скорости реакций, выдвинув представления об активных, обладающих избыточной энергией и способных вступать в химическое взаимодействие молекулах, число которых экспоненциально возрастает с ростом температуры. Ввёл понятие энергии активации EА и вывел уравнение зависимости константы скорости реакции от фактора частоты столкновения молекул A, температуры и EА, ставшее одним из основных в химической кинетике (уравнение Аррениуса).
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 физикохимические теории к изучению вулканической активности. Аррениус первым высказал теорию, что накопление в атмосфере углекислого газа способствует повышению средней температуры, то есть сформулировал гипотезу о парниковом эффекте («On the Influence of Carbonic Acid in the Air Upon the Temperature of the Ground», Philosophical Magazine 41: 237-76). В 1901 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 и другие живые семена (высказав тем самым гипотезу о панспермии). Ряд работ Аррениус посвятил эволюционной астрофизике. Он считал, что Солнечная система появилась в результате межзвёдного столконовения. В 1902 г. Аррениус начал исследования в области иммунохимии, 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.
Аррениус вернулся в Стокгольм в 1891, где начал читать лекции по физике в Королевском технологическом институте. В 1895, преодолев значительное сопротивление, он получает там должность профессора, в 1896 (по другим источникам, в 1897) Аррениус занимает пост ректора этого учебного заведения. В 1901, также преодолев сильное сопротивление, становится членом шведской Академии наук. В 1903 Аррениус стал первым шведским учёным, получившим Нобелевскую премию по химии «как факт признания особого значения его теории электролитической диссоциации для развития химии». В 1905 вышел в отставку, покинув Стокгольмский университет, затем был назначен директором физико-химического Нобелевского института в Стокгольме и оставался на этом посту до конца жизни.
Ограничения теории Аррениуса, неприятие её учёными того времени
Теория Аррениуса часто критиковалась учёными его времени. В числе противников был и великий русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев, создатель физико-химической теории растворов. Менделеев резко критиковал не только саму идею Аррениуса о диссоциации, но и чисто «физический» подход к пониманию природы растворов, не учитывающий химических взаимодействий между растворённым веществом и растворителем (гидратации в случае воды, или сольватации в общем случае). Теория Аррениуса давала сбои в случае концентрированных растворов электролитов, так как не учитывала межионные (электростатические) взаимодействия. Впоследствии И. А. Каблуков, В. А. Кистяковский, Г. Льюис, П. Дебай и Э. Хюккель ввели поправки в теорию диссоциации, учитывающие факторы межионного взаимодействия. Взгляды Менделеева и Аррениуса были затем объединены в протонной теории кислот и оснований.
Научные награды
Помимо Нобелевской премии, Аррениус был отмечен многочисленными наградами и званиями. Среди них медаль Дэви Лондонского королевского общества (1902), первая медаль Уилларда Гиббса Американского химического общества (1911), медаль Фарадея Британского химического общества (1914). Он был членом Шведской королевской академии наук, иностранным членом Лондонского королевского общества и Германского химического общества. Аррениус был удостоен почётных степеней многих университетов, в том числе Бирмингемского, Эдинбургского, Гейдельбергского, Лейпцигского, Оксфордского и Кембриджского, являлся иностранным членом-корреспондентом Петербургской академии наук (с 1903), почётный членом академии наук СССР (с 1926).
Личная жизнь
В 1894 Аррениус женился на Софье Рудбек. У них родился сын. Однако два года спустя их брак распался. В 1905 он женился ещё раз - на Марии Иоганссон, которая родила ему сына и двух дочерей. Сыновей Аррениуса звали Олаф и Свен. Учёный отличался весёлым характером и добродушием, был настоящим «сыном шведской сельской местности», всегда был душой общества, располагал к себе коллег и просто знакомых.
Аррениус был вторым сыном Каролины Кристины (Тунберг) и Сванте Густава Аррениуса, управляющего имением. Через год после рождения сына семья переехала в Уппсалу, где отец Аррениуса вошёл в состав совета инспекторов Уппсальского университета. Будучи маленьким ребёнком, Аррениус уже с удовольствием складывал числа в отчётах, которые составлял его отец, в три года самостоятельно научился читать, а посещая кафедральное училище в Уппсале, он проявил исключительные способности к биологии, физике и математике.
Учёба
В 8 лет Аррениус поступил в кафедральное училище в Уппсале, которое закончил в 1876 году. В том же году он поступил в Уппсальский университет (специализировался в физике и химии), где в 1878 году получил степень бакалавра естественных наук, а затем в течение ещё трёх лет продолжал изучать там физику. 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.
Во время этих исследований он обратил внимание на тот факт, что проводимость растворов при разбавлении увеличивается. Дальнейшие исследования привели его к формулированию теории об электролитической диссоциации, которая теперь называется теорией Аррениуса. К тому времени уже давно был известен распад электролитов на ионы при электролизе, новизна теории Аррениуса была в том, что он предположил распад (диссоциацию) электролитов в растворах в отсутствие каких-либо внешних сил. Аррениус написал стопятидесятистраничную диссертацию, которую представил к защите в 1884 году в Уппсальском университете. Новизна и кажущаяся парадоксальность его идеи о возможности одновременного существования в растворах электролитов разноимённо заряженных ионов привела к неприятию теории учёным советом, в результате Аррениус при защите диссертации получил самую низшую, четвёртую степень, которая не давала возможности преподавать.
Научная деятельность
Несмотря на то, что в Швеции теорию Аррениуса приняли более чем прохладно, многие европейские учёные ей заинтересовались, особенно знаменитый немецкий химик Вильгельм Оствальд, который даже посетил Аррениуса в Уппсале и пригласил работать в Рижском университете. Хотя Аррениус отклонил предложение Оствальда (в это время его отец был очень болен и умер в 1895), поддержка последнего помогла ему стать лектором в Уппсальском университете. Теория Аррениуса помогла Оствальду вывести закон разбавления, названный его именем.
В 1886 году Аррениус получил стипендию Шведской королевской академии наук, это позволило ему совершить научное турне по Европе. В 1886 году он работал совместно с Оствальдом в Рижском политехническом университете, с Фридрихом Кольраушем в 1886-1887 годах Вюрцбурге (здесь он встретился с Вальтером Нернстом) и в Грацском университете с Людвигом Больцманом, в 1888 - в Амстердамском университете у Я.Вант-Гоффа.
В 1887 году окончательно сформулировал теорию электролитической диссоциации, в 1887 году объяснил отступление растворов электролитов от законов Вант-Гоффа и закон Рауля (показал физический смысл поправочного коэффициента i). Создал учение об изогидричности, разработал теорию гидролиза солей. Установил экзотермический характер большинства процессов диссоциации электролитов и зависимость скорости и полноты протекания этих процессов от температуры. Занимаясь химической кинетикой, Аррениус сделал несколько важных открытий, таких, как объяснение (1889) температурной зависимости скорости реакций, выдвинув представления об активных, обладающих избыточной энергией и способных вступать в химическое взаимодействие молекулах, число которых экспоненциально возрастает с ростом температуры. Ввёл понятие энергии активации EА и вывел уравнение зависимости константы скорости реакции от фактора частоты столкновения молекул A, температуры и EА, ставшее одним из основных в химической кинетике (уравнение Аррениуса).
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 физикохимические теории к изучению вулканической активности. Аррениус первым высказал теорию, что накопление в атмосфере углекислого газа способствует повышению средней температуры, то есть сформулировал гипотезу о парниковом эффекте. 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 и другие живые семена (высказав тем самым гипотезу о панспермии). Ряд работ Аррениус посвятил эволюционной астрофизике. Он считал, что Солнечная система появилась в результате межзвёздного столконовения. В 1902 году Аррениус начал исследования в области иммунохимии, 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.
Аррениус вернулся в Стокгольм в 1891, где начал читать лекции по физике в Королевском технологическом институте. В 1895 году, преодолев значительное сопротивление, он получает там должность профессора, в 1896 году (по другим источникам, в 1897) Аррениус занимает пост ректора этого учебного заведения. В 1901 году, также преодолев сильное сопротивление, становится членом шведской Академии наук. В 1903 году Аррениус стал первым шведским учёным, получившим Нобелевскую премию по химии «как факт признания особого значения его теории электролитической диссоциации для развития химии». В 1905 вышел в отставку, покинув Стокгольмский университет, затем был назначен директором физико-химического Нобелевского института в Стокгольме и оставался на этом посту до конца жизни.
Ограничения теории Аррениуса, неприятие её учёными того времени
Теория Аррениуса часто критиковалась учёными его времени. В числе противников был и великий русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев, создатель физико-химической теории растворов. Менделеев резко критиковал не только саму идею Аррениуса о диссоциации, но и чисто «физический» подход к пониманию природы растворов, не учитывающий химических взаимодействий между растворённым веществом и растворителем (гидратации в случае воды, или сольватации в общем случае). Теория Аррениуса давала сбои в случае концентрированных растворов электролитов, так как не учитывала межионные (электростатические) взаимодействия. Впоследствии И. А. Каблуков, В. А. Кистяковский, Г. Льюис, П. Дебай и Э. Хюккель ввели поправки в теорию диссоциации, учитывающие факторы межионного взаимодействия. Взгляды Менделеева и Аррениуса были затем объединены в протонной теории кислот и оснований.
Научные награды
Помимо Нобелевской премии, Аррениус был отмечен многочисленными наградами и званиями. Среди них медаль Дэви Лондонского королевского общества (1902), первая медаль Уилларда Гиббса Американского химического общества (1911), медаль Фарадея Британского химического общества (1914). Он был членом Шведской королевской академии наук, иностранным членом Лондонского королевского общества и Германского химического общества. Аррениус был удостоен почётных степеней многих университетов, в том числе Бирмингемского, Эдинбургского, Гейдельбергского, Лейпцигского, Оксфордского и Кембриджского, являлся иностранным членом-корреспондентом Петербургской академии наук (с 1903), почётный членом академии наук СССР (с 1926).
Личная жизнь
В 1894 году Аррениус женился на Софье Рудбек. У них родился сын. Однако два года спустя их брак распался. В 1905 году он женился ещё раз - на Марии Иоганссон, которая родила ему сына и двух дочерей. Сыновей Аррениуса звали Олаф и Свен. Учёный отличался весёлым характером и добродушием, был настоящим «сыном шведской сельской местности», всегда был душой общества, располагал к себе коллег и просто знакомых.
Конец жизни
2 октября 1927 года Аррениус умер в Стокгольме от острого кишечного катара. Похоронен в Уппсале.
Шведский физикохимик Сванте Август Аррениус родился в имении Вейк, недалеко от Упсалы. Он был вторым сыном Каролины Кристины (Тунберг) и Сванте Густава Аррениуса, управляющего имением. Предки Аррениуса были фермерами. Через год после рождения сына семья переехала в Упсалу, где С. Г. Аррениус вошел в состав совета инспекторов Упсальского университета. Посещая кафедральное училище в Упсале, Аррениус проявил исключительные способности к биологии, физике и математике.
В 1876 г. Аррениус поступил в Упсальский университет, где изучал физику, химию и математику. В 1878 г. ему была присвоена степень бакалавра естественных наук. Однако он продолжал изучение физики в Упсальском университете в течение трех последующих лет, а в 1881 г. уехал в Стокгольм, в Шведскую королевскую академию наук, чтобы продолжать исследования в области электричества под руководством Эрика Эдлунда.
Аррениус исследовал прохождение электрического тока через многие типы растворов. Он выдвинул предположение, что молекулы некоторых веществ при растворении в жидкости диссоциируют, или распадаются, на две или более частиц, которые он назвал ионами. Несмотря на то, что каждая целая молекула электронейтральна, ее частицы несут небольшой электрический заряд – либо положительный, либо отрицательный, в зависимости от природы частицы. Например, молекулы хлорида натрия (соль) при растворении в воде распадаются на положительно заряженные атомы натрия и отрицательно заряженные атомы хлора. Эти заряженные атомы, активные составные части молекулы, образуются только в растворе и создают возможность для прохождения электрического тока. Электрический ток в свою очередь направляет активные составные части к противоположно заряженным электродам.
Эта гипотеза составила основу докторской диссертации Аррениуса, которую он в 1884 г. представил к защите в Упсальском университете. В то время, однако, многие ученые сомневались в том, что в растворе могут сосуществовать противоположно заряженные частицы, и совет факультета оценил его диссертацию по четвёртому классу – слишком низко, чтобы он мог быть допущен к чтению лекций.
Ничуть не обескураженный этим, Аррениус не только опубликовал полученные результаты, но и разослал копии своих тезисов целому ряду ведущих европейских ученых, включая знаменитого немецкого химика Вильгельма Оствальда . Оствальд так заинтересовался этой работой, что посетил Аррениуса в Упсале и пригласил его поработать в своей лаборатории в Рижском политехническом институте. Аррениус отклонил предложение, однако поддержка Оствальда способствовала тому, что он был назначен лектором Упсальского университета. Аррениус занимал эту должность в течение двух лет.
В 1886 г. Аррениус стал стипендиатом Шведской королевской академии наук, что позволило ему работать и проводить исследования за рубежом. В течение следующих пяти лет он работал в Риге с Оствальдом, в Вюрцбурге с Фридрихом Кольраушем (здесь он встретился с Вальтером Нернстом), в Грацком университете с Людвигом Больцманом и в Амстердамском – с Якобом Вант-Гоффом . Вернувшись в Стокгольм в 1891 г., Аррениус начинает читать лекции по физике в Стокгольмском университете, а в 1895 г. получает там должность профессора. В 1897 г. он занимает пост ректора университета.
В течение всего этого времени Аррениус продолжает разрабатывать свою теорию электролитической диссоциации, а также изучать осмотическое давление. 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, который 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.
В 1903 г. Аррениусу была присуждена Нобелевская премия по химии, «как факт признания особого значения его теории электролитической диссоциации для развития химии». Выступая от имени Шведской королевской академии наук, X. Р. Тернеблад подчеркнул, что теория ионов Аррениуса заложила качественную основу электрохимии, «позволив применять к ней математический подход». «Одним из наиболее важных результатов теории Аррениуса, – сказал Тернеблад, – является завершение колоссального обобщения, за которое первая Нобелевская премия по химии была присуждена Вант-Гоффу».
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 г. 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 и другие живые семена. В 1902 г. Аррениус начал исследования в области иммунохимии – науки, которая не переставала интересовать его в течение многих лет.
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.
В 1894 г. Аррениус женился на Софье Рудбек. У них родился сын. Однако два года спустя их брак распался. В 1905 г. он женился еще раз – на Марии Иоганссон, которая родила ему сына и двух дочерей. 2 октября 1927 г. после непродолжительной болезни Аррениус умер в Стокгольме.
Аррениус получил много наград и титулов. Среди них: медаль Дэви Лондонского королевского общества (1902), первая медаль Уилларда Гиббса Американского химического общества (1911), медаль Фарадея Британского химического общества (1914). Он был членом Шведской королевской академии наук, иностранным членом Лондонского королевского общества и Германского химического общества. Аррениус был удостоен почетных степеней многих университетов, в т. ч. Бирмингемского, Эдинбургского, Гейдельбергского, Лейпцигского, Оксфордского и Кембриджского.
Шведский физикохимик Сванте Август Аррениус родился в имении Вейк, недалеко от Упсалы. Он был вторым сыном Каролины Кристины (Тунберг) и Сванте Густава Аррениуса, управляющего имением. Предки А. были фермерами. Через год после рождения сына семья переехала в Упсалу, где С.Г. Аррениус вошел в состав совета инспекторов Упсальского университета. Будучи маленьким ребенком, А. уже с удовольствием складывал числа в отчетах, которые составлял его отец, а посещая кафедральное училище в Упсале, он проявил исключительные способности к биологии, физике и математике.
В 1876 г. А. поступил в Упсальский университет, где изучал физику, химию и математику. В 1878 г. ему была присвоена степень бакалавра естественных наук. Однако он продолжал изучение физики в Упсальском университете в течение трех последующих лет, а в1881 г. уехал в Стокгольм, в Шведскую королевскую
академию наук, чтобы продолжать исследования в области электричества под руководством Эрика Эдлунда.
В то время физическая природа электричества оставалась не совсем понятной. Известно было, однако, что ни чистая вода, ни сухие соли не могут сами по себе проводить электрический ток, в то время ка
к водные растворы солей могут это делать. А. исследовал прохождение электрического тока через многие типы растворов. Он выдвинул предположение, что молекулы некоторых веществ при растворении в жидкости диссоциируют, или распадаются, на две или более частиц, которые он назвал ионами. Несмотря на то,
что каждая целая молекула электронейтральна, ее частицы несут небольшой электрический заряд – либо положительный, либо отрицательный, в зависимости от природы частицы. Например, молекулы хлорида натрия (соль) при растворении в воде распадаются на положительно заряженные атомы натрия и отрицательно з
аряженные атомы хлора. Эти заряженные атомы, активные составные части молекулы, образуются только в растворе и создают возможность для прохождения электрического тока. Электрический ток в свою очередь направляет активные составные части к противоположно заряженным электродам.
Эта гипотеза состави
ла основу докторской диссертации А., которую он в 1884 г. представил к защите в Упсальском университете. В то время, однако, многие ученые сомневались в том, что в растворе могут сосуществовать противоположно заряженные частицы, и совет факультета оценил его диссертацию по четвертому классу – слишко
м низко, чтобы он мог быть допущен к чтению лекций.
Ничуть не обескураженный этим, А. не только опубликовал полученные результаты, но и разослал копии своих тезисов целому ряду ведущих европейских ученых, включая знаменитого немецкого химика Вильгельма Оствальда. Оствальд так заинтересовался этой
работой, что посетил А. в Упсале и пригласил его поработать в своей лаборатории в Рижском политехническом институте. А. отклонил предложение, однако поддержка Оствальда способствовала тому, что он был назначен лектором Упсальского университета. А. занимал эту должность в течение двух лет.
г. А. стал стипендиатом Шведской королевской академии наук, что позволило ему работать и проводить исследования за рубежом. В течение следующих пяти лет он работал в Риге с Оствальдом, в Вюрцбурге с Фридрихом Кольраушем (здесь он встретился с Вальтером Нернстом), в Грацком университете с Людвигом Б
ольцманом и в Амстердамском – с Якобом Вант-Гоффом. Вернувшись в Стокгольм в 1891 г., А. начинает читать лекции по физике в Стокгольмском университете, а в 1895 г. получает там должность профессора. В 1897 г. он занимает пост ректора университета.
В течение всего этого времени А. продолжает разра
батывать свою теорию электролитической диссоциации, а также изучать осмотическое давление. (Осмотическое давление представляет собой меру стремления двух различных растворов по обе стороны мембраны к выравниванию своей концентрации.) Вант-Гофф выразил осмотическое давление формулой PV = iRT, где Р о
бозначает осмотическое давление вещества, растворенного в жидкости; V – объем; R – давление любого присутствующего газа; Т – температуру и i – коэффициент, который для газов часто равен 1, а для растворов, содержащих соли, – больше 1. Вант-Гофф не мог объяснить, почему изменяется значение i, а работ
а А. помогла ему показать, что этот коэффициент может быть связан с числом ионов, находящихся в растворе.
В 1903 г. А. была присуждена Нобелевская премия по химии, «как факт признания особого значения его теории электролитической диссоциации для развития химии». Выступая от имени Шведской королев
ской академии наук, X. Р. Тернеблад подчеркнул, что теория ионов А. заложила качественную основу электрохимии, «позволив применять к ней математический подход». «Одним из наиболее важных результатов теории А., – сказал Тернеблад, – является завершение колоссального обобщения, за которое первая Нобел
евская премия по химии была присуждена Вант-Гоффу».
Ученый с широким диапазоном интересов, А. проводил исследования во многих областях физики: опубликовал статью о шаровых молниях (1883), изучал влияние солнечной радиации на атмосферу, искал объяснение таким климатическим изменениям, как ледников
ые периоды, пытался применить физикохимические теории к изучению вулканической активности. В 1901 г. вместе с несколькими своими коллегами он подтвердил гипотезу Джеймса Клерка Максвелла о том, что космическая радиация оказывает давление на частицы. А. продолжил изучение проблемы и, используя это яв
ление, предпринял попытку объяснить природу северного полярного сияния и солнечной короны. Он также предположил, что в космическом пространстве благодаря давлению света могут переноситься споры и другие живые семена. В 1902 г. А. начал исследования в области иммунохимии – науки, которая не перестава
ла интересовать его в течение многих лет.
После того как в 1905 г. А. вышел в отставку, покинув Стокгольмский университет, он был назначен директором физико-химического Нобелевского института в Стокгольме и оставался на этом посту до конца жизни.
В 1894 г. А. женился на Софье Рудбек. У них род
ился сын. Однако два года спустя их брак распался. В 1905 г. он женился еще раз – на Марии Иоганссон, которая родила ему сына и двух дочерей. 2 октября 1927 г. после непродолжительной болезни А. умер в Стокгольме.
А. получил много наград и титулов. Среди них: медаль Дэви Лондонского королевского
общества (1902), первая медаль Уилларда Гиббса Американского химического общества (1911), медаль Фарадея Британского химического общества (1914). Он был членом Шведской королевской академии наук, иностранным членом Лондонского королевского общества и Германского химического общества. А. был удостоен
