Что открыл аррениус. Сванте Аррениус: биография, семья, научные достижения, теория Аррениуса и награды. Детство и студенческие годы

Шведский физико-химик, создатель теории электролитической диссоциации, академик Королевской академии наук Швеции.

С первых дней учебы в старинном университете города Упсала (севернее Стокгольма) Аррениус серьезно занялся физикой, хотя и лекции по химии тоже посещал охотно.

Знание физики помогло Аррениусу решить одну из важнейших проблем химии: выяснить природу растворов электролитов. В статье «О диссоциации растворенных в воде веществ», опубликованной в конце 1887 г., сформулировал основные положения теории электролитической диссоциации:

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. В 1889 г., изучая инверсию тростникового сахара, он показал, что скорость этой реакции определяется столкновением только «активных» молекул. Резкое повышение этой скорости с ростом температуры определяется значительным увеличением при этом количества «активных» молекул в системе. Для вступления в реакцию молекулы должны обладать некоторой добавочной энергией по сравнению со средней энергией всей массы молекул вещества при определенной температуре (эта добавочная энергия будет впоследствии названа энергией активации). 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. В 1903 г. Аррениус был удостоен Нобелевской премии за чрезвычайные заслуги в развитии химии.

Научные интересы Аррениуса не ограничивались физической химией. Он написал около двух сотен работ по различным вопросам химии, биологии, астрофизики, космогонии. В 1923 г. Аррениус высказал мысль, что основным источником энергии Солнца является энергия, выделяющаяся при термоядерной реакции образования гелия из водорода. Работы Сванте Аррениуса хорошо знали в нашей стране. Признанием его вклада в развитие химии со стороны русских и советских ученых было избрание шведского ученого членом Петербургской академии (1903) и Академии наук СССР (1925), почетным доктором Московского университета и Рижского политехнического института.

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 наук под наставничеством профессора Эдлунда. Через год Аррениусу разрешили заняться самостоятельными исследованиями электропроводности растворов электролитов.

Через 3 года он защитил в университете Упсалы докторскую диссертацию по теме «Исследования гальванической проводимости электролитов». Однако его работа была встречена скептически, и ему отказали в должности доцента при этом учебном заведении, так как руководство не хотело компрометировать себя принятием автора «безумных идей». Путь к признанию в биографии Сванте Августа Аррениуса был долгим и тяжелым. Одним из противников его теории был и Д. И. Менделеев.

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:

«Теория химии»;

«Химия и современная жизнь»;

«Проблемы физической и космической химии»;

«Современная теория состава электролитических растворов»;

«Количественные законы в биологической химии» и другие.

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.

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.

Он высказал оригинальную идею переноса живых организмов с одной планеты на другую при помощи силы светового давления. В 1907 г. ученый опубликовал книгу «Иммунохимия», а его теория электролитической диссоциации заложила основы для изучения физиологических процессов на клеточном и молекулярном уровне.

Сванте Аррениус принимал участие в полярной экспедиции в 1896 г. Он был в числе тех, кто встречал легендарную шхуну «Фрам» под управлением Нансена. Корабль возвращался из трехлетнего плавания в арктических льдах.

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.

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.

Биография

Ранние годы жизни

Аррениус был вторым сыном Каролины Кристины (Тунберг) и Сванте Густава Аррениуса, управляющего имением. Племянник шведского ботаника Юхана Аррениуса . 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 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 Уппсале и пригласил работать в Рижском университете. Хотя Аррениус отклонил предложение Оствальда (в это время его отец был очень болен и умер в 1885), 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 Вильгельмом Кольраушем в 1886-1887 годах Вюрцбурге (здесь он встретился с Вальтером Нернстом) и в Грацском университете с Людвигом Больцманом , в 1888 году - в Амстердамском университете у Я.Вант-Гоффа .

В 1887 году окончательно сформулировал теорию электролитической диссоциации , в этом же 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 E А и вывел уравнение зависимости константы скорости реакции от фактора частоты столкновения молекул A, температуры и E А, 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 столкновения, а также высказал мысль, что основным источником энергии Солнца является энергия , выделяющаяся при термоядерной реакции образования гелия из водорода . 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 году, 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 году) 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 году вышел в отставку, покинув Стокгольмский университет, затем был назначен директором физико-химического Нобелевского института в Стокгольме и оставался на этом посту до конца жизни.

Герой нашего сегодняшнего рассказа, судя по всему, был очень непростым человеком. Впрочем, кто из нобелевских лауреатов прост? С другой стороны, этот человек не просто получил Нобелевскую премию по химии 1903 года за свою докторскую диссертацию (по-нашему - кандидатскую), без ссылок на него не обходится ни один школьный или университетский курс химии. Он один из основоположников химической науки ХХ века, даже несмотря на конфликты с великим Менделеевым. Считается, что впоследствии именно он помешал Дмитрию Ивановичу получить Нобелевскую премию, хотя с точки зрения современной химии они оба были неправы и правы одновременно. Да, большинство из вас уже догадалось: речь пойдет о первом в истории нобелиате-земляке Нобеля - Сванте Августе Аррениусе.

Портрет Сванте Аррениуса

Сванте Август Аррениус

Формулировка Нобелевского комитета: «в знак признания особого значения его теории электролитической диссоциации для развития химии» (in recognition of the extraordinary services he has rendered to the advancement of chemistry by his electrolytic theory of dissociation).

Будущий лауреат родился в достаточно богатой и образованной семье. Его дядя, Иоанн (Юхан) Аррениус, был известным ботаником, деятелем сельского хозяйства и агрономом. Отец был управляющим имением и вскоре стал членом совета инспекторов Уппсальского университета. Так что ребенку было в кого рано развиваться. Пишут, что он уже в младенчестве любил складывать циферки из папиных отчетов. (Правда, не сообщается, делал ли он что-либо с самими листами. Автор статьи, как отец не по годам развитой девочки, подозревает, что за интерес к цифрам Сванте иногда влетало).

Достаточно легко Сванте окончил Уппсальский университет (физика и химия), в 1878 году получил степень бакалавра, а в 1881 году уехал в столицу, в Шведскую королевскую академию наук, заниматься изучением электричества под руководством Эрика Эдлунда (который, кроме того, организовал систему метеорологических наблюдений в Швеции).

Эрик Эдлунд

Wikimedia Commons

Своему докторанту Эдлунд предложил заняться изучением электролитов. К тому времени сам по себе электрический ток был, конечно, хорошо известен, хотя электрон еще не был открыт и природа этого явления была до конца не ясна. С другой стороны, физики и химики уже прекрасно знали, что, к примеру, кристаллы поваренной соли ток не проводят, дистиллированная вода - тоже. А вот раствор NaCl - прекрасный проводник. В чем тут дело?

По мнению Аррениуса, изложенному в его докторской диссертации (увидевшей свет в 1884 году), в растворе некоторые вещества, нейтральные сами по себе, распадаются, взаимодействуя с растворителем, на положительно и отрицательно заряженные ионы. Та же NaСl распадается на ион Na + и ион Cl - . Мнение настолько революционное, что диссертация, к которой формально придраться было нельзя, была защищена с самой низкой оценкой: она прошла по четвертому классу, без права преподавания в университете.

Кстати, именно поэтому существовал вариант, при котором Аррениус мог бы стать первым российским нобелевским лауреатом по химии: его старший коллега, которому Аррениус прислал свою статью, пригласил его работать к себе, в Лифляндскую губернию Российской империи, в Рижское политехническое училище. Аррениус отказал (и, кстати, потом, в 1909 году, уже будучи нобелиатом и работая в Нобелевском комитете, сомневался, принимать ли номинацию своего тогдашнего «благодетеля»). Правда, в 1909 году Вильгельм Фридрих Оствальд уже давно жил и работал в Лейпциге.

Оствальд и Аррениус

Wikimedia Commons

Кстати, сам Оствальд вначале также не мог принять теорию электролитической диссоциации. «Я провел лихорадочную ночь со скверными снами, - писал он про лето 1884 года. - У меня одновременно появились жестокая зубная боль, новорожденная дочка и статья Аррениуса "Исследования по проводимости электролитов". То, что было написано в работе, настолько отличалось от привычного и известного, что я сначала был склонен все в целом принять за бессмыслицу».

Правда, останься Аррениус в России, ему бы тоже пришлось несладко: яростным противником его теории электролитической диссоциации оказался сам Дмитрий Иванович Менделеев. Создатель периодической системы был автором собственной теории растворов и протестовал против того, что Аррениус не учитывал ни сольватации (взаимодействие ионов с молекулами растворителя), ни электростатического взаимодействия между ионами в случае концентрированных растворов. Любопытнее всего то, что созданная после смерти и Менделеева, и Аррениуса протонная теория кислот и оснований в итоге примирила врагов, вобрав в себя положения как Аррениуса, так и Менделеева. Но Нобелевскую премию получил все-таки Аррениус. Кстати, за теорию электролитической диссоциации Аррениуса номинировали и на премию по физике в 1901-1903 годах, и на премию по химии. Вот было бы забавно, если бы в 1903 году оба комитета, и физики, и химии, решили бы присудить премию Аррениусу! Интереснее другое, что в 1912 и 1914 годах Сванте Аррениус был номинирован и на премию по медицине, за труды по иммунохимии. Так что Аррениус чуть ли не единственный известный нам номинант по всем трем естественнонаучным номинациям.

Нобелевская премия Аррениуса, кстати, оказалась «чистой победой»: из 23 номинаций на премию 1903 года Аррениус занял первое место 11 раз. Другими претендентами были англичанин сэр Уильям Рамзай (премия 1904 года), француз Анри Муассан (1906), Адольф фон Байер (1905), американский химик Хармон Морзе и француз Марселен Бертло (тоже получил бы своего «Нобеля», если бы не умер в 1907 году: Бертло номинировали общим количеством 11 раз).

Дмитрий Иванович Менделеев

Wikimedia Commons

Нужно обязательно отметить и еще два момента, связанных с Аррениусом и Нобелевскими премиями. Начнем, в хронологическом порядке, с 1901 года. А точнее, еще раньше. В конце XIX века Аррениус, наряду с доработками своей теории, занимался и осмотическим давлением. «Классиком» работ по осмосу был голландец Якоб Вант-Гофф с его классической формулой PV=iRT, где P - осмотическое давление вещества в растворе, Т - температура, R - давление присутствующего газа, а i - коэффициент. Однако Вант-Гофф никак не мог объяснить, почему для растворенных газов, к примеру, i равен единице, а вот для солей коэффициент становится больше. Работы Аррениуса помогли Вант-Гоффу понять, что i связано с количеством частиц в растворе, а поскольку соли распадаются на ионы, коэффициент становится больше. В итоге Вант-Гофф стал самым первым нобелевским лауреатом в истории. Впрочем, мы об этом .

Второй момент относится к 1906 году. К тому времени Аррениус уже вышел в отставку с поста ректора Стокгольмского университета и стал директором физико-химического Нобелевского института. Пишут, что в 1906 году Нобелевский комитет предварительно вынес решение в пользу Менделеева, однако ненавидевший соперника Аррениус запротестовал и заставил поменять решение в пользу молодого Анри Муассана. Справедливости ради отметим, что автор слышал и другое объяснение этой истории: комитет решил, что Менделееву можно дать премию и в следующем году, а Муассан - парень «молодой», изувеченный фтором, и ему премия нужнее. Что можно утверждать совершенно точно, так это то, что Менделеев и Аррениус друг друга действительно не любили, а счет по номинациям в 1906 году у нашего соотечественника и Анри Муассана был 4:8, а также то, что в 1907 году не стало и Менделеева, и Муассана. И еще одно: на первом конгрессе памяти Менделеева в 1907 году в Петербурге Аррениус был почетным гостем.

А вот со здоровьем Аррениусу не повезло. Он рано начал набирать вес, страдал одышкой; однажды на входе на какую-то конференцию или конгресс швейцар сказал ему, что мясники заседают в соседнем здании. Как итог - 67 лет жизни (большинство нобелиатов прожили намного дольше), короткая болезнь и смерть. Печально, но тем не менее успел Аррениус очень много. В конце концов, не каждый химик и даже не каждый нобелевский лауреат может похвастаться тем, что его открытия изучают в школе, даже сейчас, когда прошло более века с того дня, когда они были сделаны.