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化學家比較多的學校

生活 更新时间:2024-08-24 08:21:08
斯萬特·奧古斯特·阿累尼烏斯

化學家比較多的學校(中學化學學科所涉及到的科學家)1

斯萬特·奧古斯特·阿累尼烏斯(Svante August Arrhenius,1859年2月19日~1927年10月2日),瑞典物理化學家,生于瑞典烏普薩拉附近的維克城堡。他是電離理論的創立者,解釋溶液中的元素是如何被電解分離的現象;研究過溫度對化學反應速度的影響,得出著名的阿累尼烏斯公式;還提出了等氫離子現象理論、分子活化理論和鹽的水解理論;對宇宙化學、天體物理學和生物化學等也有研究。1903年因建立電離學說獲得諾貝爾化學獎。

斯萬特·奧古斯特·阿累尼烏斯學子時期

阿累尼烏斯生于瑞典,祖父是一個農民,父親是烏普薩拉大學的總務主任。阿累尼烏斯3歲就開始識字,并學會了算術。父母并沒有專門教他學什麼,他是看哥哥寫作業時逐漸學會了識字和計算。他的啟蒙教育可以算得上“無師自通”了。6歲時就能夠幫助父親進行複雜的計算。阿累尼烏斯聰明,好學,精力旺盛,有時候也惹事生非。在教會學校上小學時,就常惹老師生氣。有一次他給同學們講故事,竟過了上課時間,老師想要處罰他,又被他逃了過去。

進入中學後,阿累尼烏斯各門功課都名列前茅,特别喜歡物理和化學。聰明的人總喜歡多想一些為什麼,遇到疑難的問題他從不放過,經常與同學們争論一番,有時候也和老師辯個高低。[1]

1876年,17歲的阿累尼烏斯中學畢業,考取了烏普薩拉大學。他最喜歡選讀數學、物理、化學等理科課程,隻用兩年他就通過了學士學位的考試。1878年開始專門攻讀物理學的博士學位。他的導師塔倫教授(T.R.Thalen)是一位光譜分析專家。在導師的指導下,阿累尼烏斯學習了光譜分析。但他認為,作為一個物理學家還應該掌握與物理有關的其它各科知識。因此,他常常去聽一些教授們講授的數學與化學課程。漸漸地,他對電學産生的濃厚興趣,遠遠超過了對光譜分析的研究,他确信“電的能量是無窮無盡的”,他熱衷于研究電流現象和導電性。這引起了導師塔倫教授的不滿,他要求阿累尼烏斯要務正業,多研究一些與光譜分析有關的課題。俗話說,“人各有志,不可強留”。目标不同,使阿累尼烏斯隻好告别這位導師。

1881年,他來到了首都斯德哥爾摩以求深造。當時埃德隆教授正在研究和測量溶液的電導。埃德隆教授非常歡迎阿累尼烏斯的到來,在教授的指導下,阿累尼烏斯研究濃度很稀的電解質溶液的電導。這個選題非常重要,如果沒有這個選題,阿累尼烏斯就不可能創立電離學說。在實驗室裡,他夜以繼日地重複着枯燥無味的實驗,整天與溶液、電極、電流計、電壓計打交道,這樣的工作他一幹就是兩年。在瑞典科學院物理學家埃德倫德(E.Edlund)教授的指導下,阿累尼烏斯成了埃德倫德教授的得力助手。每當教授講課時,他就協助導師進行複雜的實驗,在從事科學研究時,他就配合教授進行某些測量工作。因此,他的才幹很得教授的賞識。幾乎所有的空閑時間,他都在埋頭從事自己的獨立研究,在電學領域中,他對把化學能轉變為電能的電池很有研究興趣。

年輕的阿累尼烏斯刻苦鑽研,具有很強的實驗能力,長期的實驗室工作,養成了他對任何問題都一絲不苟、追根究底的鑽研習慣。因而他對所研究的課題,往往都能提出一些具有重大意義的假說,創立新穎獨特的理論。他發現在電池中,除了由化學反應産生的化學能轉化為電能外,還存在一些引起電極極化的因素,而這會降低電流回路的電壓。于是,他着手研究能夠減少甚至防止發生極化作用的添加物。他堅持反複實驗,終于明白極化效應取決于添加物——去極劑的數量。電離理論的創建,是阿累尼烏斯在化學領域最重要的貢獻。

斯萬特·奧古斯特·阿累尼烏斯實驗學術

化學家比較多的學校(中學化學學科所涉及到的科學家)2

在19世紀上半葉,已經有人提出了電解質在溶液中産生離子的觀

斯萬特·奧古斯特·阿倫尼烏斯

點,但在較長時期内,科學界普遍贊同法拉第的觀點,認為溶液中“離子是在電流的作用下産生的”。阿累尼烏斯在研究電解質溶液的導電性時發現,濃度影響着許多稀溶液的導電性。阿累尼烏斯對這一發現非常感興趣,特地向導師請教,埃德倫德教授很欣賞他的敏銳的觀察能力,為他指出了進一步做好實驗、深入探索是關鍵所在。阿累尼烏斯在實驗中對教授設計的儀器做了大膽的改進,幾個月的時間過去了,他得到了一大堆實驗測量的結果。處理、計算這些結果又用去了好長時間。此間他又發現了一些更有趣的事實。例如,氣态的氨是根本不導電的,但氨的水溶液卻能導電,而且溶液越稀導電性越好。大量的實驗事實表明,氫鹵酸溶液也有類似的情況。多少個不眠之夜過去了,阿累尼烏斯緊緊地抓住稀溶液的導電問題不放。他的獨到之處就是,把電導率這一電學屬性,始終同溶液的化學性質聯系起來,力圖以化學觀點來說明溶液的電學性質。

實驗僅僅是研究工作的開始,更重要的是對實驗結果的思考。阿累尼烏斯已經完成了足夠的實驗,他離開了斯德哥爾摩大學的實驗室,回到鄉下的老家。離開了那些電極、燒杯等設備,開始探索實驗數據背後的規律。在實驗中,阿累尼烏斯發現,很稀的溶液通電後的反應與濃溶液相比,規律要簡單得多。以前的化學家也發現了在濃溶液中加入水之後,電流就比較容易通過,甚至已經發現加水的多少與電流的增加有一定的關系。然而他們卻很少去想一想,電流和溶液濃度之間的關系。

通過實驗和計算,阿累尼烏斯發現,電解質溶液的濃度對導電性有明顯的影響。“濃溶液和稀溶液之間的差别是什麼?”阿累尼烏斯反複思考着這個很簡單的問題。“濃溶液加了水就變成稀溶液了,可水在這裡起了很大的作用。”阿累尼烏斯靜靜地躺在床上,順着這個思路往下想:“純淨的水不導電,純淨的固體食鹽也不導電,把食鹽溶解到水裡,鹽水就導電了。水在這裡起了什麼作用?”阿累尼烏斯坐起來,決定把這個問題搞清楚。他想起英國科學家法拉第1834年提出的一個觀點:“隻有在通電的條件下,電解質才會分解為帶電的離子。”“是不是食鹽(化學名稱是氯化鈉)溶

電解分離的現象

解在水裡就電離成為氯離子和鈉離子了呢?”這是一個非常大膽的設想。因為法拉第認為:“隻有電流才能産生離子。”可是食鹽溶解在水裡就能産生離子,與法拉第的觀點不一樣。不要小看法拉第這個人,雖然1867年他已經去世了,但是他對物理上的一些觀點在當時還是金科玉律。另外,還有一個問題要想清楚,氯是一種有毒的黃綠色氣體,鹽水裡有氯,并沒有哪個人因為喝了鹽水而中毒,看來氯離子和氯原子在性質上是有區别的。因為離子帶電,原子不帶電。那時候,人們還不清楚原子的構造,也不清楚分子的結構。阿累尼烏斯能有這樣的想象能力已經是很不簡單的了。

1883年5月,阿累尼烏斯帶着論文回到烏普薩拉大學,向化學教授克萊夫請教。阿累尼烏斯向他詳細地解釋了電離理論,但是克萊夫對于理論不感興趣,隻說了一句:“這個理論純粹是空想,我無法相信。”克萊夫是一位很有名望的實驗化學家,他已經發現了兩種化學元素:钬和铥。他的這種态度給滿懷信心的阿累尼烏斯當頭一棒,他知道要通過博士論文并非易事,雖然他認為自己的觀點和實驗數據并沒有錯,但是要說服烏普薩拉大學那一幫既保守又挑剔的教授們談何容易。阿累尼烏斯小心翼翼地準備着他的論文,既要堅持自己的觀點,又不能過分與傳統的理論對抗。4小時的答辯終于過去了,阿累尼烏斯如坐針氈,因為阿累尼烏斯的材料和數據都很充分,教授們又查看了他大學讀書時所有的成績,他的生物學、物理學和數學的考試成績都非常好,答辯委員會認為雖然論文不是很好,但仍然可以以“及格”的三等成績“勉強獲得博士學位”。

他認為,當溶液稀釋時,由于水的作用,它的導電性增加,為什麼呢?他指出:“要解釋電解質水溶液在稀釋時導電性的增強,必須假定電解質在溶液中具有兩種不同的形态,非活性的——分子形态,活性的——離子形态。實際上,稀釋時電解質的部分分子就分解為離子,這是活性的形态;而另一部分則不變,這是非活性的形态……”他又說:“當溶液稀釋時,活性形态的數量增加,所以溶液導電性增強”。偉大的發現!阿累尼烏斯的這些想法,終于突破了法拉第的傳統觀念,提出了電解質自動電離的新觀點。為了從理論上概括和闡明自己的研究成果和新的創見,他寫成了二篇論文。第一篇是叙述和總結實驗測量和計算的結果。題為“電解質的電導率研究”,第二篇是在實驗結果的基礎上,對于水溶液中物質形态的理論總結,題名為:“電解質的化學理論”,專門闡述電離理論的基本思想。阿累尼烏斯把這兩篇論文,送到瑞典科學院請求專家們審議。1883年6月6日經過斯德哥爾摩的瑞典科學院讨論後,被推薦予以發表,刊登在1884年初出版的《皇家科學院論著》雜志的第十一期上。

斯萬特·奧古斯特·阿累尼烏斯學術成果

化學家比較多的學校(中學化學學科所涉及到的科學家)3

阿累尼烏斯刻苦鑽研,具有很強的實驗能力。1883年5月,他提出了電離理論的基本觀點:“由于水的作用,電解質在溶液中具有兩種不同的形态,非活性的分子形态,活性的離子形态。溶液稀釋時,活性形态的數量增加,所以溶液導電性增大”。作為博士論文送交烏普薩拉大學

所獲諾貝爾獎項

。但是,其導師對其觀點不能理解,另一導師則持懷疑态度。最後,由于委員會支持教授們的意見,阿累尼烏斯的論文答辯沒有通過。阿累尼烏斯并未因此而灰心。他認為他的觀點是正确的,為此尋求科學家的支持。1884年冬再次進行論文答辯時,論文被順利通過。

阿累尼烏斯同時提出了酸、堿的定義;解釋了反應速率與溫度的關系,提出活化能的概念及與反應熱的關系等。由于阿累尼烏斯在化學領域的卓越成就,1903年榮獲了諾貝爾化學獎,成為瑞典第一位獲此科學大獎的科學家。著作:《天體物理學教科書》、《免疫化學》、《生物化學中的定量定律》等。

阿累尼烏斯在物理化學方面造詣很深,他所創立的電離理論留芳于世,直到今天仍常青不衰。他是一位多才多藝的學者,除了化學外,在物理學方面他緻力于電學研究,在天文學方面,他從事天體物理學和氣象學研究。他在1896年發表了“大氣中的二氧化碳對地球溫度的影響”的論文,還著有《天體物理學教科書》在生物學研究中他寫作出版了《免疫化學》及《生物化學中的定量定律》等書。作為物理學家,他對祖國的經濟發展也做出了重要貢獻。他親自參與了對國内水利資源和瀑布水能的研究與開發,使水力發電網遍布于瑞典。他的智慧和豐碩成果,得到了國内廣泛的認可與贊揚,就連一貫反對他的克萊夫教授,自1898年以後也轉變成為電離理論的支持者和阿累尼烏斯的擁護者。那年,在紀念瑞典著名化學家貝采裡烏斯逝世50周年集會上,克萊夫教授在其長篇演說中提到:“貝采裡烏斯逝世後,從他手中落下的旗幟,今天又被另一位卓越的科學家阿累尼烏斯舉起。”他還提議選舉阿累尼烏斯為瑞典科學院院士。由于阿累尼烏斯在化學領域的卓越成就,1903年他榮獲了諾貝爾化學獎,成為瑞典第一位獲此科學大獎的科學家。1905年以後,他一直擔任瑞典諾貝爾研究所所長,直到生命的最後一刻。他還多次榮獲國外的其它科學獎章和榮譽稱号。

斯萬特·奧古斯特·阿累尼烏斯主要貢獻

阿累尼烏斯在化學上貢獻有:提出電離學說,認為電解質溶于水,其分子能離解成導電的離子,這是電解質導電的根本原因,同時溶液愈稀,電解質電離度越大。電離學說是物理化學上的重大貢獻,也是化學發展史上的重要裡程碑,從而解釋溶液的許多性質和溶液的滲透壓偏差、依數性等,它建築起物理和化學間的重要橋梁。提出活化分子和活化能的概念,導出著名的反應速率公式,即阿累尼烏斯方程。

公式可推算出溫度升高10度,化學反應速度約加快一倍,這使化學動力學大大向前邁進了一步。奠定宇宙化學研究的基礎。他根據物理化學的原理,最早預言太陽的能量來自原子的反應,特别是由氫原子結合成氦原子的反應。他還發現二氧化碳有較強吸收紅外輻射的能力,較早提出二氧化碳對地球溫室效應影響的見解。此外,他對彗星、北極光、冰川等的成因作了較深刻的研究,并提出了有價值的見解。最先對血清療法的機理作出化學解釋,特别是開創免疫化學研究的航道,以及各種毒素的化學結構對人體、動物體中毒機理的研究作出了一定貢獻。

斯萬特·奧古斯特·阿累尼烏斯主要著作

化學家比較多的學校(中學化學學科所涉及到的科學家)4

他的主要著作有:《溶液理論》《宇宙物理學教程》《免疫化學》《生物化學中定量定律》《化學原理》等。他曾獲得過多次獎賞,除1903年獲得諾貝爾化學獎外,還曾獲英國皇家學會戴維獎、吉布斯獎、法拉第獎等。他還被選為英國皇家學會會員。

德國電化學學會名譽會員等。就連曾一度激烈反對他的克利夫教授也不得不說:“阿累尼烏斯和柏濟力阿斯都是瑞典的驕傲,從柏濟力阿斯肩上卸下的鬥篷已經由阿累尼烏斯披上了。”

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