Сванте Арениус

Svante August Arrhenius, третиот добитник на Нобеловата награда за хемија „во знак на признание за извонредните услуги што ги направи за унапредувањето на хемијата со неговата електролитичка теорија на дисоцијација“ е исто така и првиот научник кој откри дека согорувањето на јаглен може да предизвика одреден степен на глобално затоплување кое на крајот ќе доведе до човечко истребување.

Арениус е роден на 19 февруари 1859 година во Вик, во близина на Упсала, Кралството Шведска. На тригодишна возраст, Арениус се научил да чита и смета.На осумгодишна возраст, тој влегол во локалното катедрално училиште, почнувајќи директно од петто одделение, истакнувајќи се по физика и математика и дипломирал како најмлад и најспособен ученик во 1876 година.Во подоцнежниот живот, Арениус бил длабоко страствен за математички концепти, анализа на податоци и откривање на нивните односи и закони.

На Универзитетот во Упсала, тој бил незадоволен од главниот инструктор по физика и единствениот член на факултет кој можел да го менторира по хемија, па заминал да студира на Физичкиот институт во Стокхолм, кај физичарот Ерик Едлунд во 1881 година.

Неговата работа била фокусирана на спроводливоста на електролитите. Арениус изнесува 56 тези во својата докторскадисертација од 1884 година, од кои повеќето ќе бидат прифатени и  до денес непроменети или со мали измени. Најважната идеја во дисертацијата е неговото објаснување за фактот дека цврстите кристални соли се разединуваат(дисоцираат) во спарени наелектризирани честички кога ќе се растворат. Објаснувањето на Арениус е дека при формирањето на растворот, солта се разединува во наелектризирани честички на кои Мајкл Фарадеј  имго даде името јони многу години порано. Верувањето на Фарадеј беше дека јоните се произведуваат во процесот на електролиза, односно дека е неопходен надворешен извор на  еднонасочнаелектрична струја за да се формираат јони. Арениус предложил дека, дури и во отсуство на електрична струја, водните раствори на соли содржат јони и дека хемиските реакции во растворите се реакции помеѓу јоните!!!

Дисертацијата не им се допаднала на професорите во Упсала, но Арениус ја испратил до голем број научници во Европа кои ја развиваа новата наука(физичка хемија), како што се Рудолф Клаузиус, Вилхелм Оствалд и Јакобус ван'т Хоф. Тие биле многу повеќе импресионирани, а Оствалд дури дошол во Упсала за да го убеди Арениус да му се придружи на неговиот истражувачки тим. Сепак, Арениус одбил, бидејќи претпочитал да остане во Шведска некое време (неговиот татко бил многу болен).

Во продолжение на неговата јонска теорија, Арениус предложил дефиниции за киселините и базите, во 1884 година. Тој верувал дека киселините се супстанци кои произведуваат водородни јони во раствор и дека базите се супстанци кои произведуваат хидроксидни јониво раствор.

Во 1889 година, Арениус го објаснил фактот дека повеќето реакции бараат дополнителна топлинска енергија за да продолжат со формулирање на концептот на енергија на активација, енергетска бариера што мора да се надмине пред да реагираат две молекули. Арениусовата равенка ја дава квантитативната основа на односот помеѓу енергијата на активација и брзината со која се одвива реакцијата.

Каде:

k е константа на брзина (фреквенција на судири што резултираат со реакција),

• Т е апсолутна температура (во Келвини),
• Ае пред-експоненцијален фактор. (Арениус првично го сметал А за температурно независна константа за секоја хемиска реакција. Сепак, поновите третмани вклучуваат одредена температурна зависност )
• Ea е енергијата на активација за реакцијата (во истите единици како RT),
• Rе универзална гасна константа.

Во 1891 година, тој станал предавач на Универзитетскиот колеџ во Стокхолм , па унапреден во професор по физикаво 1895 година и ректор во 1896 година.

На крајот, теориите на Арениус станале општо прифатени и тој се свртел кон други научни теми. Во 1902 година, тој започнал да ги истражува физиолошките проблеми во однос на хемиската теорија. Тој утврдил дека реакциите во живите организми и во епрувета ги следат истите закони.

Во 1904 година, тој одржалсерија  на предавања на Универзитетот во Калифорнија, чија цел била да ја илустрира примената на методите на физичка хемија во проучувањето на теоријата на токсините и антитоксините, а кои беа објавени во 1907 година под наслов „Имунохемија“.Тој, исто така, го свртел своето внимание кон геологијата (потеклото на ледените доба), астрономијата, физичката космологија и астрофизиката, објаснувајќи го раѓањето на Сончевиот систем со меѓуѕвезден судир. Тој го сметал радијациониот притисок како збир надејство на  кометите, сончевата корона, поларната светлина и зодијачната светлина.

Имал мислење дека животот можеби е пренесен од планета на планета со транспорт на спори, теоријата сега позната како панспермија. Тој размислувал и за идејата за универзален јазик, некој вид на Есперанто, предлагајќи измена на англискиот јазик.

Во септември 1927 година, тој добива напад на акутна цревна катара и починал на 2 октомври.

ЕДЕН ВЕК ПРЕД СИТЕ

Оваа статија од 1896 година му се припишува на Арениус  како прва научна теорија дека согорувањето на јаглен може да предизвика одреден степен на глобално затоплување кое на крајот ќе доведе до човечко истребување.Внимавајте, Џон Тиндал веќе се фокусирал на овој проблем , идентификувајќи го метанот, водената пареа и CO₂ како атмосферски гасови кои предизвикуваат ефект на стаклена градина.

Во развојот на теоријата за објаснување на леденото доба, Арениус, во 1896 година, бил првиот што ги користел основните принципи на физичката хемија за да направи проценки за степенот до кој зголемувањето на јаглерод диоксидот во атмосферата (CO₂) ќе ја зголеми температурата на површината на Земјата преку ефектот на стаклена градина. Овие пресметки го навеле да заклучи дека емисиите на CO₂ предизвикани од човекот, од согорувањето на фосилните горива и другите процеси на согорување, се доволно големи за да предизвикаат глобално затоплување. Арениус, во ова дело, се базира на претходната работа на други познати научници, Џозеф Фурие, Џон Тиндал и Клод Пује. Арениус сакал да утврди дали стакленичките гасови можат да придонесат за објаснување на температурните варијации помеѓу глацијалните и меѓуглацијалните периоди.Користел инфрацрвени набљудувања на Месечината за да пресмета колку инфрацрвено(топлинско) зрачење е заробено од CO₂ и водена (H₂O) пареа во атмосферата на Земјата. Користејќи го  Стефан-Болцмановиот закон, тој го формулирал она што го нарекува „правило“. Во својата оригинална форма, правилото на Арениус гласи вака:

„Ако количината на јаглеродна киселина се зголемува со геометриска прогресија, зголемувањето на температурата ќе се зголеми речиси со аритметичка прогресија“.

Овде, Арениус го смета CO₂ како јаглеродна киселина (која се однесува само на водната форма H₂CO₃). Следната формулација на правилото на Арениус се уште е во употреба и денес:

ΔF=α ln( c/c_o)

Каде што  с₀ е концентрацијата на CO₂ на почетокот на периодот што се проучува а сконцентрацијата на CO₂ на крајот од периодот што се проучува; ln е природен логаритам и ΔF е зголемување на температурата, со други зборови промената на брзината на загревање на површината на Земјата (радијативно форсирање), која се мери во вати по квадратен метар. Неговите зборови во оригинална форма:

„Ако количеството на јаглеродна киселина [CO₂ + H₂O → H₂CO₃] во воздухот се намали на половина од сегашниот процент, температурата ќе падне за околу 4 °; намалувањето до една четвртина ќе ја намали температурата за 8°. Од друга страна, секое удвојување на процентот на јаглерод диоксид во воздухот би ја подигнало температурата на површината на земјата за 4°; а ако јаглерод диоксидот се зголеми за четири пати, температурата ќе се зголеми за 8°“.

„Иако морето, со апсорпција на јаглеродна киселина, делува како регулатор со огромен капацитет, кој зафаќа околу пет шестини од произведената јаглеродна киселина, ние сепак признаваме дека малиот процент на јаглеродна киселина во атмосферата може со напредокот на индустријата да се промени во забележлив степен во текот на неколку векови“.

„Бидејќи, сега, топлите времиња се наизменични со глацијалните периоди, дури и откако човекот се појави на земјата, мораме да се запрашаме: Дали е веројатно дека во наредните геолошки доба ќе нè посети нов леден период кој ќе не избрка од нашите умерени земји во пожешките клими на Африка? Се чини дека нема многу основа за такво стравување. Огромното согорување на јаглен од страна на нашите индустриски претпријатија е доволно за да се зголеми процентот на јаглерод диоксид во воздухот до забележлив степен“.

„Често слушаме оплакувања дека јагленот складиран во земјата се троши од сегашната генерација без никаква помисла за иднината, а ние сме преплашени од страшното уништување на животот и имотот што следеше по вулканските ерупции на нашите денови. Најдете некаква утеха во размислувањето дека овде, како и во секој друг случај, има добро измешано со злото.Поради влијанието на зголемениот процент на јаглеродна киселина во атмосферата, можеме да се надеваме дека ќе уживаме во годините со порамномерни и подобри клими, особено во однос на постудените региони на земјата,  и  земјата ќе донесе многу повеќе изобилни култури отколку сега, во корист на брзото размножување на човештвото“.

Сванте Арениус и Нобеловата награда

Околу 1900 година, Арениус се вклучил во формирањето на Нобеловиот институт и Нобеловите награди. Тој е избран за член на Кралската шведска академија на науките во 1901 година. Има некои сознанија дека ги користел своите позиции за да организира награди за своите пријатели (Јакобус ван'т Хоф, Вилхелм Оствалд, Теодор Ричардс) и дека се обидел да им ги ускрати на своите „непријатели“ (Пол Ерлих, Валтер Нернст, Дмитри Менделеев). Во 1901 година, бил избран за член на Шведската академија на науките,а во 1903 година тој станал првиот Швеѓанец на кој му е доделена Нобеловата награда за хемија.

Арениус ги спомнал овие контроверзии кога ја добил Нобеловата награда за хемија во 1903 година за неговата работа што ни помогна да ја разбереме електричната енергија од хемиска гледна точка, а која првично беше презирана од неговите професори. Првиот Швеѓанец кој ја доби престижната награда од Шведската академија во својот говор потсети дека: „Овие нови теории страдаа и од несреќата што никој навистина не знаеше каде да ги постави. Хемичарите не би ги препознале како хемија, ниту физичарите како физика. Тие всушност изградија мост меѓу двете“. Изнесувајќи ја својата електрохемиска теорија, Арениус основал ново поле на истражување: физичка хемија, во која феномените на две науки се преклопуваат.

Арениус предупредил на ризиците од растечките емисии на CO₂ од човекот и последователните климатски промени, речиси еден век пред светот да одлучи да се бори против глобалното затоплување. И покрај сите нејзини сериозни импликации, неговата студија беше во голема мера игнорирана во тоа време. Дури во 1970-тите, кога ефектот на стаклена градина почна да се јавува како вистински и неизбежен проблем, работата на шведскиот научник ја доби вредноста што ја заслужува,на крајот потврдувајќи го Арениус како многу повеќе од голем хемичар: тој беше научен визионер!