Svante Arrhenius
Obsah boxu
Svante August Arrhenius (* 19. února 1859, Vik – † 2. října 1927, Stockholm) byl švédský fyzik a chemik, jeden ze zakladatelů fyzikální chemie. V roce 1903 obdržel Nobelovu cenu za chemii za svou teorii elektrolytické disociace. Arrhenius byl průkopníkem v mnoha oblastech vědy. Jako první použil základní principy fyzikální chemie k odhadu míry, do jaké zvýšení obsahu oxidu uhličitého v atmosféře způsobí zvýšení teploty na zemském povrchu, což je dnes známo jako skleníkový efekt.
🧬 Život a kariéra
🎓 Raná léta a vzdělání
Svante Arrhenius se narodil na panství Vik (také psáno Wijk) poblíž Uppsaly ve Švédsku jako syn Svantego Gustava a Caroliny Thunberg Arrheniových. Jeho otec byl správcem panství. Již v dětství projevoval mimořádné nadání pro matematiku a fyziku. Ve věku osmi let nastoupil na katedrální školu v Uppsale a byl nejmladším žákem ve třídě.
V roce 1876 se zapsal na Uppsalskou univerzitu, kde studoval matematiku, chemii a fyziku. Jeho znalosti však brzy přesáhly úroveň tamních profesorů, a proto v roce 1881 odešel do Stockholmu, kde pokračoval ve studiu na Fyzikálním ústavu Švédské akademie věd pod vedením profesora Erika Edlunda. Zde se začal zabývat vodivostí elektrolytů.
🔬 Vědecká dráha a disertační práce
V roce 1884 předložil na univerzitě v Uppsale svou disertační práci o 150 stranách na téma Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes (Výzkum galvanické vodivosti elektrolytů). V ní formuloval svou revoluční teorii disociace, podle které se molekuly solí, kyselin a zásad ve vodném roztoku štěpí na elektricky nabité částice – ionty. Tato teorie vysvětlovala, proč roztoky těchto látek vedou elektrický proud.
Jeho profesoři v Uppsale však pro tuto myšlenku neměli pochopení. Práce byla ohodnocena nejnižší možnou známkou, která ještě umožňovala získání titulu doktora. Toto nízké hodnocení mu prakticky znemožnilo získat akademické místo ve Švédsku. Arrhenius však svou práci rozeslal předním evropským vědcům, jako byli Wilhelm Ostwald, Rudolf Clausius a Jacobus Henricus van 't Hoff. Právě Ostwald byl jeho teorií nadšen, navštívil Arrhenia v Uppsale a nabídl mu místo ve svém laboratoři v Rize. To Arrhenia zachránilo před vědeckou izolací.
V letech 1886–1890 pracoval v laboratořích Ostwalda v Rize a Lipsku, Friedrich Kohlrausche ve Würzburgu, Ludwiga Boltzmanna ve Štýrském Hradci a van 't Hoffa v Amsterdamu. Během této doby dále rozpracoval svou teorii.
V roce 1891 byl jmenován lektorem na Stockholmské univerzitě (tehdy Stockholms Högskola), v roce 1895 se stal profesorem fyziky a v roce 1896 rektorem. V roce 1905, po založení Nobelova institutu pro fyzikální chemii, se stal jeho ředitelem a tuto funkci zastával až do své smrti v roce 1927.
🧪 Vědecký přínos
Arrheniův přínos vědě byl mimořádně široký a zasáhl do mnoha oborů od chemie a fyziky po geofyziku, astronomii a biologii.
⚡ Teorie elektrolytické disociace
Jádrem Arrheniova vědeckého odkazu je jeho teorie, že látky jako kyseliny, zásady a soli se při rozpuštění ve vodě (nebo jiném polárním rozpouštědle) rozpadají (disociují) na elektricky nabité částice, které nazval ionty.
- Kyseliny definoval jako látky, které ve vodném roztoku uvolňují vodíkové ionty (protony, H⁺).
- Zásady definoval jako látky, které ve vodném roztoku uvolňují hydroxidové ionty (OH⁻).
- Neutralizace je podle něj reakce mezi ionty H⁺ a OH⁻ za vzniku molekuly vody.
Tato teorie, zpočátku odmítaná, se stala jedním ze základních pilířů moderní fyzikální chemie a elektrochemie. Vysvětlila nejen elektrickou vodivost roztoků, ale také jevy jako osmotický tlak nebo změny bodu varu a tuhnutí roztoků.
🌡️ Arrheniova rovnice
V roce 1889 Arrhenius formuloval vztah, který popisuje závislost rychlosti chemické reakce na teplotě. Tato Arrheniova rovnice je základním kamenem reakční kinetiky. Rovnice ukazuje, že reakční rychlost exponenciálně roste s teplotou. Zavedla klíčový koncept aktivní energie (Eₐ) – minimální energie, kterou musí molekuly mít, aby mohla proběhnout reakce. Tento koncept je dnes naprosto zásadní pro pochopení a řízení chemických procesů v laboratoři i v průmyslu.
🌍 Skleníkový efekt a globální oteplování
Arrhenius byl jedním z prvních vědců, kteří se pokusili kvantifikovat vliv oxidu uhličitého (CO₂) na globální klima. V roce 1896 publikoval práci On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground (O vlivu kyseliny uhličité ve vzduchu na teplotu země).
Na základě dat o infračervené absorpci od Samuela Langleyho vypočítal, že zdvojnásobení koncentrace CO₂ v atmosféře by vedlo ke zvýšení globální teploty o 5–6 °C. Tento odhad je pozoruhodně blízký dnešním modelům. Jeho hlavním cílem bylo vysvětlit příčiny dob ledových, které přisuzoval poklesu koncentrace CO₂ v atmosféře. Na rozdíl od dnešního pohledu vnímal případné oteplování jako pozitivní jev, který by mohl vést k lepším životním podmínkám a vyšším zemědělským výnosům, zejména v severských oblastech.
🌌 Panspermie
Arrhenius se zabýval i původem života na Zemi. V roce 1903 oživil a zpopularizoval hypotézu panspermie, podle níž život nepochází ze Země, ale byl na ni dopraven z vesmíru ve formě odolných spór mikroorganismů. Předpokládal, že tyto spóry mohly být poháněny tlakem hvězdného záření a cestovat mezi planetárními systémy. Ačkoliv tato teorie není v současnosti široce přijímána jako hlavní vysvětlení původu života, stále se o ní diskutuje v kontextu astrobiologie.
🏆 Nobelova cena a uznání
Za svou teorii elektrolytické disociace, kterou předložil ve své disertační práci téměř o 20 let dříve, obdržel Svante Arrhenius v roce 1903 Nobelovu cenu za chemii. Toto ocenění představovalo definitivní uznání jeho průkopnické práce, která byla zpočátku tak ostře odmítána.
Arrhenius se později sám stal vlivným členem Švédské královské akademie věd a měl významný vliv na rozhodování Nobelových výborů. Byl klíčovou postavou při udělování cen vědcům jako Marie Curie, Jean Baptiste Perrin nebo Albert Einstein.
Byl členem mnoha zahraničních akademií a vědeckých společností a obdržel řadu čestných doktorátů a medailí, včetně prestižní Davyho medaile od Královské společnosti v Londýně (1902).
📜 Odkaz a vliv
Svante Arrhenius je považován za jednoho z otců zakladatelů fyzikální chemie, spolu s van 't Hoffem a Ostwaldem. Jeho práce položila základy pro pochopení chování roztoků a rychlosti chemických reakcí. Jeho definice kyselin a zásad, ačkoliv byla později rozšířena (např. Brønsted-Lowryho teorií), je stále základem výuky chemie.
Jeho předpovědi týkající se globálního oteplování způsobeného emisemi CO₂ byly na svou dobu vizionářské a dnes jsou citovány jako první seriózní vědecký pokus o kvantifikaci tohoto jevu. Ačkoliv se v některých detailech mýlil, jeho základní myšlenka se ukázala jako správná.
Svante Arrhenius zemřel ve Stockholmu 2. října 1927 a je pohřben v Uppsale. Jeho jméno nese kráter Arrhenius na Měsíci a kráter na Marsu.