Svante Arrhenius biografija: Nobelovec in utemeljitelj fizikalne kemije

Zgodnje delo

Na začetku svojega dela se je ukvarjal s prevodnostjo elektrolitov. Leta 1884 je na podlagi tega dela na Univerzi v Uppsali za doktorat predložil 150 strani dolg esej o elektrolitski prevodnosti. Na profesorje ni naredil velikega vtisa in prejel je nižjo stopnjo izobrazbe. Kasneje je za razširitev tega dela prejel Nobelovo nagrado za kemijo.

Najpomembnejša misel v diplomski nalogi je bila njegova razlaga, da niti čista sol niti čista voda nista prevodnika, so pa prevodniki raztopine soli v vodi.

Arrhenius je pojasnil, da se sol pri nastajanju raztopine razdeli na nabite delce (ki jih je Michael Faraday že mnogo let prej poimenoval ioni). Faraday je menil, da ioni nastajajo pri elektrolizi, Arrhenius pa, da raztopine soli vsebujejo ione tudi brez električnega toka. Predlagal je, da so kemijske reakcije v raztopini reakcije med ioni.

Arrhenius je leta 1884 v razširitvi svoje ionske znanstvene teorije predlagal definicije kislin in baz. Menil je, da so kisline snovi, ki v raztopini proizvajajo vodikove ione, baze pa snovi, ki v raztopini proizvajajo hidroksidne ione.

Nobelova nagrada

Okoli leta 1900 je Arrhenius začel sodelovati pri ustanavljanju Nobelovih inštitutov in podeljevanju Nobelovih nagrad. Do konca življenja je bil član Nobelovega odbora za fiziko in član Nobelovega odbora za kemijo.

Svoje položaje je izkoristil za to, da je svojim prijateljem (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards) priskrbel nagrade, svojim sovražnikom (Paul Ehrlich, Walther Nernst) pa jih je skušal odreči. Leta 1903 je postal prvi švedski strokovnjak, ki je prejel Nobelovo nagrado za kemijo.

Poznejše delo

Ko si je ustvaril ime, se je začel ukvarjati z drugimi znanstvenimi vprašanji.

Fiziologija

Leta 1904 je na Univerzi v Kaliforniji imel več predavanj, v katerih je poskušal prikazati uporabo metod fizikalne kemije pri preučevanju teorije toksinov in antitoksinov, in ki so bila objavljena leta 1907 pod naslovom Imunokemija.

vede o Zemlji in planetu

Posvetil se je tudi geologiji (nastanek ledenih dob), astronomiji, fizikalni kozmologiji in astrofiziki, pri čemer je pojasnil nastanek sončnega sistema z medzvezdnim trkom. Upošteval je sevalni tlak, ki je pojasnjeval komete, sončno korono, polarni sij in zodiakalno svetlobo.

Menil je, da bi se življenje lahko prenašalo s planeta na planet s prenašanjem spor. Ta zamisel je danes znana kot panspermija.

Učinek tople grede

Arrhenius se je domislil teorije, s katero bi pojasnil ledene dobe, in leta 1896 kot prvi znanstvenik pomislil, da bi lahko spremembe ravni ogljikovega dioksida v ozračju zaradi učinka tople grede močno spremenile temperaturo na površju Zemlje. Nanj je vplivalo delo drugih, vključno z Josephom Fourierjem. Arrhenius je na podlagi opazovanj Lune v infrardečem območju ugotovil absorpcijo infrardečega sevanja z atmosferskim CO₂ in vodno paro. Arrheniusov toplogredni zakon se v svoji izvirni obliki glasi takole:

"Če količina ogljikove kisline narašča po geometrijski premici, se bo temperatura povečala skoraj po aritmetični premici."

Ta poenostavljeni izraz se uporablja še danes:

ΔF = α ln(C/ C 0 {\displaystyle C_{0}} )

Njegova knjiga Worlds in the making (1908) je bila namenjena splošnemu občinstvu. Predlagal je, da bodo človeške emisije CO₂ dovolj močne, da bodo preprečile vstop sveta v novo ledeno dobo, in da bo potrebna toplejša Zemlja, da bi nahranili hitro naraščajoče prebivalstvo:

"Temperatura zemeljskega površja je v določeni meri [povezana] z ozračjem, ki ga obdaja, zlasti z njegovo prepustnostjo za toplotne žarke." (p46)

"[Teorijo] so poimenovali teorija vročih hiš, ker so menili, da ozračje deluje podobno kot stekla v vročih hišah." (p51)

"Če bi se količina ogljikove kisline v zraku zmanjšala na polovico sedanjega odstotka, bi se temperatura znižala za približno 4°; če bi se zmanjšala na četrtino, bi se temperatura znižala za 8°. Po drugi strani pa bi podvojitev odstotka ogljikovega dioksida v zraku dvignila temperaturo zemeljske površine za 4°; če bi se ogljikov dioksid povečal za štirikrat, bi se temperatura dvignila za 8°. (p53)

"Čeprav morje, ki absorbira ogljikovo kislino, deluje kot regulator z ogromno zmogljivostjo, ki prevzame približno pet šestin proizvedene ogljikove kisline, se zavedamo, da se lahko majhen odstotek ogljikove kisline v ozračju z napredkom industrije v nekaj stoletjih opazno spremeni." (p54)

"Zaradi vpliva naraščajoče ogljikove kisline v ozračju lahko upamo, da nas čakajo dobe z bolj uravnoteženim in boljšim podnebjem, zlasti v hladnejših predelih Zemlje, dobe, ko bo Zemlja rodila veliko obilnejše pridelke kot zdaj v korist hitro razvijajočega se človeštva." (p63)

Bil je prvi, ki je napovedal, da bodo emisije ogljikovega dioksida zaradi izgorevanja fosilnih goriv in drugih procesov zgorevanja povzročile globalno segrevanje. Arrhenius je bil prepričan, da bo toplejši svet pozitivna sprememba. Kljub temu je do približno leta 1960 večina znanstvenikov učinek tople grede zavračala, saj so menili, da je zelo malo verjetno, da se bo zgodil. Milutin Milankovič je predstavil mehanizem za ledene dobe: uporabljal je ciklične spremembe Zemljine tirnice (Milankovičevi cikli). Danes je sprejeta razlaga, da orbitalna sila določa čas ledene dobe, CO₂ pa deluje kot ojačevalna povratna informacija.

Človeške zadeve

Razmišljal je o univerzalnem jeziku (jeziku, ki bi ga govorili vsi) in predlagal spremembo angleškega jezika.

Arrhenius je bil eden od vodilnih švedskih znanstvenikov, ki so leta 1922 pomagali ustanoviti Državni inštitut za rasno biologijo. To je bila zamisel, ki je temeljila na evgeniki. Prvotno je bil predlagan kot Nobelov inštitut. Arrhenius je bil član upravnega odbora inštituta, tako kot je bil član Švedskega društva za rasno higieno (evgeniko), ustanovljenega leta 1909.