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斯万特·奥古斯特·阿累尼乌斯(瑞典物理化学家)


 简介:斯万特·奥古斯特·阿伦尼乌斯(Svante August Arrhenius)瑞典物理化学家,1859年2月19日生于瑞乌普萨拉附近的维克城堡。电离理论的创立者。

     
斯万特·奥古斯特·阿累尼乌斯斯万特·奥古斯特·阿累尼乌斯
中文名斯万特·奥古斯特·阿伦尼乌斯外文名Svante August Arrhenius
民族  星座狮子座
出生日期1859年2月19日出生地台湾省基隆市暖暖区 
身高163cm体重45kg
职业物理化学家三围 
 国籍瑞典     
  
个人经历

 
  • 个人经历
  • 1859年2月19日生于乌普萨拉的知识分子家庭,从小受到良好教育。
  • 1876年考入乌普萨拉大学化学系。
  • 1878年大学毕业后留校。不久到斯德哥尔摩准备博士论文。
  • 奥古斯特各年龄段照片
  • 奥古斯特各年龄段照片(10张)
  • 1884年以《电解质的导电性研究》论文申请博士,答辩后评为有保留通过的四等。这几乎使他失去担任乌普萨拉大学讲师资格。只是在德国著名物理化学家奥斯特瓦尔德的慧眼独识下,支持他的观点,亲自到乌普萨拉请他到德国里加大学任副教授,这迫使乌普萨拉当局同意聘他为该校讲师。
  • 1885年到奥斯特瓦尔德实验室工作。
  • 1891年担任瑞典皇家工业学院讲师,
  • 1889年升教授,1895年出任该院院长。
  • 1905年任斯德哥尔摩诺贝尔物理化学研究所所长。
  • 1901年当选为瑞典皇家科学院院士。
  • 1911年选为本国皇家学会会员。
  • 1927年退休。
  • 1927年10月2日卒于斯德哥尔摩。
  • 学子时期
  • 阿伦尼乌斯生于瑞典,祖父是一个农民,父亲是乌普萨拉大学的总务主任。阿伦尼乌斯3岁就开始识字,并学会了算术。父母并没有专门教他学什么,他是看哥哥写作业时逐渐学会了识字和计算。他的启蒙教育可以算得上“无师自通”了。6岁时就能够帮助父亲进行复杂的计算。阿伦尼乌斯聪明,好学,精力旺盛,有时候也惹事生非。在教会学校上小学时,就常惹老师生气。有一次他给同学们讲故事,竟过了上课时间,老师想要处罚他,又被他逃了过去。
  • 进入中学后,阿伦尼乌斯各门功课都名列前茅,特别喜欢物理和化学。聪明的人总喜欢多想一些为什么,遇到疑难的问题他从不放过,经常与同学们争论一番,有时候也和老师辩个高低。 [2] 
  • 1876年,17岁的阿伦尼乌斯中学毕业,考取了乌普萨拉大学。他最喜欢选读数学、物理、化学等理科课程,只用两年他就通过了学士学位的考试。1878年开始专门攻读物理学的博士学位。他的导师塔伦教授(T.R.Thalen)是一位光谱分析专家。在导师的指导下,阿伦尼乌斯学习了光谱分析。但他认为,作为一个物理学家还应该掌握与物理有关的其它各科知识。因此,他常常去听一些教授们讲授的数学与化学课程。渐渐地,他对电学产生的浓厚兴趣,远远超过了对光谱分析的研究,他确信“电的能量是无穷无尽的”,他热衷于研究电流现象和导电性。这引起了导师塔伦教授的不满,他要求阿累尼乌斯要务正业,多研究一些与光谱分析有关的课题。俗话说,“人各有志,不可强留”。目标不同,使阿伦尼乌斯只好告别这位导师。
  • 1881年,他来到了首都斯德哥尔摩以求深造。当时埃德隆教授正在研究和测量溶液的电导。埃德隆教授非常欢迎阿伦尼乌斯的到来,在教授的指导下,阿伦尼乌斯研究浓度很稀的电解质溶液的电导。这个选题非常重要,如果没有这个选题,阿累尼乌斯就不可能创立电离学说。在实验室里,他夜以继日地重复着枯燥无味的实验,整天与溶液、电极、电流计、电压计打交道,这样的工作他一干就是两年。在瑞典科学院物理学家埃德伦德(E.Edlund)教授的指导下,阿伦尼乌斯成了埃德伦德教授的得力助手。每当教授讲课时,他就协助导师进行复杂的实验,在从事科学研究时,他就配合教授进行某些测量工作。因此,他的才干很得教授的赏识。几乎所有的空闲时间,他都在埋头从事自己的独立研究,在电学领域中,他对把化学能转变为电能的电池很有研究兴趣。
  • 年轻的阿伦尼乌斯刻苦钻研,具有很强的实验能力,长期的实验室工作,养成了他对任何问题都一丝不苟、追根究底的钻研习惯。因而他对所研究的课题,往往都能提出一些具有重大意义的假说,创立新颖独特的理论。他发现在电池中,除了由化学反应产生的化学能转化为电能外,还存在一些引起电极极化的因素,而这会降低电流回路的电压。于是,他着手研究能够减少甚至防止发生极化作用的添加物。他坚持反复实验,终于明白极化效应取决于添加物——去极剂的数量。电离理论的创建,是阿伦尼乌斯在化学领域最重要的贡献。
  • 实验学术
  • 在19世纪上半叶,已经有人提出了电解质在溶液中产生离子的观斯万特·奥古斯特·阿伦尼乌斯点,但在较长时期内,科学界普遍赞同法拉第的观点,认为溶液中“离子是在电流的作用下产生的”。阿伦尼乌斯在研究电解质溶液的导电性时发现,浓度影响着许多稀溶液的导电性。阿伦尼乌斯对这一发现非常感兴趣,特地向导师请教,埃德伦德教授很欣赏他的敏锐的观察能力,为他指出了进一步做好实验、深入探索是关键所在。阿累尼乌斯在实验中对教授设计的仪器做了大胆的改进,几个月的时间过去了,他得到了一大堆实验测量的结果。处理、计算这些结果又用去了好长时间。此间他又发现了一些更有趣的事实。例如,气态的氨是根本不导电的,但氨的水溶液却能导电,而且溶液越稀导电性越好。大量的实验事实表明,氢卤酸溶液也有类似的情况。多少个不眠之夜过去了,阿伦尼乌斯紧紧地抓住稀溶液的导电问题不放。他的独到之处就是,把电导率这一电学属性,始终同溶液的化学性质联系起来,力图以化学观点来说明溶液的电学性质。
  • 实验仅仅是研究工作的开始,更重要的是对实验结果的思考。阿伦尼乌斯已经完成了足够的实验,他离开了斯德哥尔摩大学的实验室,回到乡下的老家。离开了那些电极、烧杯等设备,开始探索实验数据背后的规律。在实验中,阿伦尼乌斯发现,很稀的溶液通电后的反应与浓溶液相比,规律要简单得多。以前的化学家也发现了在浓溶液中加入水之后,电流就比较容易通过,甚至已经发现加水的多少与电流的增加有一定的关系。然而他们却很少去想一想,电流和溶液浓度之间的关系。
  • 通过实验和计算,阿累尼乌斯发现,电解质溶液的浓度对导电性有明显的影响。“浓溶液和稀溶液之间的差别是什么?”阿伦尼乌斯反复思考着这个很简单的问题。“浓溶液加了水就变成稀溶液了,可水在这里起了很大的作用。”阿累尼乌斯静静地躺在床上,顺着这个思路住下想:“纯净的水不导电,纯净的固体食盐也不导电,把食盐溶解到水里,盐水就导电了。水在这里起了什么作用?”阿累尼乌斯坐起来,决定把这个问题搞清楚。他想起英国科学家法拉第1834年提出的一个观点:“只有在通电的条件下,电解质才会分解为带电的离子。”“是不是食盐(化学名称是氯化钠)溶解在水里就电离成为氯离子和钠离子了呢?”这是一个非常大胆的设想。因为法拉第认为:“只有电流才能产生离子。”可是现在食盐溶解在水里就能产生离子,与法拉第的观点不一样。不要小看法拉第这个人,虽然1867年他已经去世了,但是他对物理上的一些观点在当时还是金科玉律。另外,还有一个问题要想清楚,氯是一种有毒的黄绿色气体,盐水里有氯,并没有哪个人因为喝了盐水而中毒,看来氯离子和氯原子在性质上是有区别的。因为离子带电,原子不带电。那时候,人们还不清楚原子的构造,也不清楚分子的结构。阿伦尼乌斯能有这样的想象能力已经是很不简单的了。
  • 1883年5月,阿伦尼乌斯带着论文回到乌普萨拉大学,向化学教授克莱夫请教。阿伦尼乌斯向他详细地解释了电离理论,但是克莱夫对于理论不感兴趣,只说了一句:“这个理论纯粹是空想,我无法相信。”克莱夫是一位很有名望的实验化学家,他已经发现了两种化学元素:钬和铥。他的这种态度给满怀信心的阿伦尼乌斯当头一棒,他知道要通过博士论文并非易事,虽然他认为自己的观点和实验数据并没有错,但是要说服乌普萨拉大学那一帮既保守又挑剔的教授们谈何容易。阿伦尼乌斯小心翼翼地准备着他的论文,既要坚持自己的观点,又不能过分与传统的理论对抗。4小时的答辩终于过去了,阿伦尼乌斯如坐针毡,因为阿伦尼乌斯的材料和数据都很充分,教授们又查看了他大学读书时所有的成绩,他的生物学、物理学和数学的考试成绩都非常好,答辩委员会认为虽然论文不是很好,但仍然可以以“及格”的三等成绩“勉强获得博士学位”。
  • 他认为,当溶液稀释时,由于水的作用,它的导电性增加,为什么呢?他指出:“要解释电解质水溶液在稀释时导电性的增强,必须假定电解质在溶液中具有两种不同的形态,非活性的——分子形态,活性的——离子形态。实际上,稀释时电解质的部分分子就分解为离子,这是活性的形态;而另一部分则不变,这是非活性的形态……”他又说:“当溶液稀释时,活性形态的数量增加,所以溶液导电性增强”。伟大的发现!阿累尼乌斯的这些想法,终于突破了法拉第的传统观念,提出了电解质自动电离的新观点。为了从理论上概括和阐明自己的研究成果和新的创见,他写成了二篇论文。第一篇是叙述和总结实验测量和计算的结果。题为“电解质的电导率研究”,第二篇是在实验结果的基础上,对于水溶液中物质形态的理论总结,题名为:“电解质的化学理论”,专门阐述电离理论的基本思想。阿累尼乌斯把这两篇论文,送到瑞典科学院请求专家们审议。1883年6月6日经过斯德哥尔摩的瑞典科学院讨论后,被推荐予以发表,刊登在1884年初出版的《皇家科学院论著》杂志的第十一期上。
  • 终被认可
  • 博士学位得到了,但是电离学说却不被人理解,特别在瑞典国内几乎没有人支持,他决定向国外寻找有力的支持者。当然是要找一些有创新能力、有新观点的人。他想到了德国物理学家克劳修斯。克劳修斯对热力学第二定律作出很大贡献,又被认为是电化学的预言者,但是克劳修斯年老体弱,对新鲜事物缺乏敏感。阿伦尼乌斯也想得到德国化学家迈耶尔的支持。迈耶尔曾经独立地提出过元素周期律,也是一位很有威望的化学家,但是迈耶尔对此没有任何表示。
  • 幸运的是并不是所有的科学家都麻木不仁。在里加工学院任教的奥斯特瓦尔德教授对阿伦尼乌斯的态度却是另一番景象。1884年6月的某一天,发生了三件使奥斯特瓦尔德难忘的事情:他牙疼得厉害;妻子生了一个女儿;他读到了阿伦尼乌斯寄来的论文。奥斯特瓦尔德忍着牙痛,反复看了好几遍,他觉得这个年轻人的观点是可取的。并且立刻意识到,阿伦尼乌斯正在开创一个新的领域——离子化学。喜欢动手做实验的奥斯特瓦尔德立刻着手通过实验来证实阿伦尼乌斯电离理论的正确性。随后,奥斯特瓦尔德决定去瑞典会见阿伦尼乌斯,探讨一些共同感兴趣的问题。这一年暑假,两位学者在乌普萨拉会面了,这是他们毕生友谊和合作的开端。
  • 由于奥斯特瓦尔德的影响,阿伦尼乌斯获得了出国做五年访问学者的资格。阿伦尼乌斯先后在里加和莱比锡的奥斯特瓦尔德的实验室里工作,又与当时著名的科学家柯名单劳希、玻耳兹曼、范特霍夫等人进行了工作接触。特别是范特霍夫,他的研究工作中经常需要用电离学说来解释一些发生的现象。当他们相见的时候,非常亲热,有很多问题需要探讨。阿伦尼乌斯在困难的时候找到了知音。著名学者奥斯特瓦尔德和范特霍夫的支持,使他的电离学说开始逐步被世人所承认。随着他们三个人的共同努力和科学技术的发展,特别是原子内部结构的逐步探明,电离学说最终被人们所接受了。原来反对电离学说的克莱夫教授还提议选举阿伦尼乌斯为瑞典科学院院士。
  • 1901年,开始首届评选诺贝尔奖的时候,阿伦尼乌斯是物理奖的11个候选人之一,可惜落选了。1902年他又被提名诺贝尔化学奖,他也没有被选上。1903年,评奖委员会很多人都推举阿伦尼乌斯,但是,对于他应获得物理奖还是化学奖发生分歧。诺贝尔化学奖委员会提出给他一半物理奖,一半化学奖,这一方案过于奇特,被否定了。又提出他获奖问题延期至第二年,也被否决。电离学说在物理学和化学两个学科都具有很重要的作用,人们一时很难确定他应该获得哪一个奖项。最后,阿伦尼乌斯获得了1903年诺贝尔化学奖。他是第一个获得这种崇高荣誉的诺贝尔的同胞。
  • 学术成果
  • 阿伦尼乌斯刻苦钻研,具有很强的实验能力。1883年5月,他提出了电离理论的基本观点:“由于水的作用,电解质在溶液中具有两种不同的形态,非活性的分子形态,活性的离子形态。溶液稀释时,活性形态的数量增加,所以溶液导电性增大”。作为博士论文送交乌普萨拉大学。但是,其导师对其观点不能理解,另一导师则持怀疑态度。最后,由于委员会支持教授们的意见,阿累尼乌斯的论文答辩没有通过。阿累尼乌斯并未因此而灰心。他认为他的观点是正确的,为此寻求科学家的支持。1884年冬再次进行论文答辩时,论文被顺利通过。
  • 阿伦尼乌斯同时提出了酸、碱的定义;解释了反应速率与温度的关系,提出活化能的概念及与反应热的关系等。由于阿伦尼乌斯在化学领域的卓越成就,1903年荣获了诺贝尔化学奖,成为瑞典第一位获此科学大奖的科学家。著作:《天体物理学教科书》、《免疫化学》、《生物化学中的定量定律》等。
  • 阿伦尼乌斯在物理化学方面造诣很深,他所创立的电离理论留芳于世,直到今天仍常青不衰。他是一位多才多艺的学者,除了化学外,在物理学方面他致力于电学研究,在天文学方面,他从事天体物理学和气象学研究。他在1896年发表了“大气中的二氧化碳对地球温度的影响”的论文,还著有《天体物理学教科书》在生物学研究中他写作出版了《免疫化学》及《生物化学中的定量定律》等书。作为物理学家,他对祖国的经济发展也做出了重要贡献。他亲自参与了对国内水利资源和瀑布水能的研究与开发,使水力发电网遍布于瑞典。他的智慧和丰硕成果,得到了国内广泛的认可与赞扬,就连一贯反对他的克莱夫教授,自1898年以后也转变成为电离理论的支持者和阿伦尼乌斯的拥护者。那年,在纪念瑞典著名化学家贝采里乌斯逝世50周年集会上,克莱夫教授在其长篇演说中提到:“贝采里乌斯逝世后,从他手中落下的旗帜,今天又被另一位卓越的科学家阿伦尼乌斯举起。”他还提议选举阿累尼乌斯为瑞典科学院院士。由于阿伦尼乌斯在化学领域的卓越成就,1903年他荣获了诺贝尔化学奖,成为瑞典第一位获此科学大奖的科学家。1905年以后,他一直担任瑞典诺贝尔研究所所长,直到生命的最后一刻。他还多次荣获国外的其它科学奖章和荣誉称号。
  • 晚年时期
  • 晚年的阿伦尼乌斯,体弱多病,但他仍不肯放下自己的研究。他抱病坚持修改完成了《世界起源》一书的第二卷。1927年10月2日,这位68岁的科学巨匠与世长辞。阿伦尼乌斯科学的一生,给后人以很大的思想启迪。首先,在哲学上他是一位坚定的自然科学唯物主义者。他终生不信宗教,坚信科学。当19世纪的自然科学家们还在深受形而上学束缚的时候,他却能打破学科的局限,从物理与化学的联系上去研究电解质溶液的导电性,因而能冲溃传统观念,独创电离学说。其次,他知识渊博,对自然科学的各个领域都学有所长,早在学生时代就已精通英、德、法和瑞典语等四五种语言,这对他周游各国,广泛求师进行学术交流起了重大作用。另外,他对祖国的热爱,为报效祖国而放弃国外的荣誉和优越条件,在当今仍不失为科学工作者的楷模。
  • 主要贡献
  • 阿伦尼乌斯在化学上贡献有:提出电离学说,认为电解质溶于水,其分子能离解成导电的离子,这是电解质导电的根本原因,同时溶液愈稀,电解质电离度越大。电离学说是物理化学上的重大贡献,也是化学发展史上的重要里程碑,从而解释溶液的许多性质和溶液的渗透压偏差、依数性等,它建筑起物理和化学间的重要桥梁。提出活化分子和活化能的概念,导出著名的反应速率公式,即阿伦尼乌斯方程。
  • 公式可推算出温度升高10度,化学反应速度约加快一倍,这使化学动力学大大向前迈进了一步。奠定宇宙化学研究的基础。他根据物理化学的原理,最早预言太阳的能量来自原子的反应,特别是由氢原子结合成氦原子的反应。他还发现二氧化碳有较强吸收红外辐射的能力,较早提出二氧化碳对地球温室效应影响的见解。此外,他对彗星、北极光、冰川等的成因作了较深刻的研究,并提出了有价值的见解。最先对血清疗法的机理作出化学解释,特别是开创免疫化学研究的航道,以及各种毒素的化学结构对人体、动物体中毒机理的研究作出了一定贡献。

个人荣誉

 
  • 主要著作
  • 他的主要著作有:《溶液理论》《宇宙物理学教程》《免疫化学》《生物化学中定量定律》《化学原理》等。他曾获得过多次奖赏,除1903年获得诺贝尔化学奖外,还曾获英国皇家学会戴维奖、吉布斯奖、法拉第奖等。他还被选为英国皇家学会会员。
  • 德国电化学学会名誉会员等。就连曾一度激烈反对他的克利夫教授也不得不说:“阿伦尼乌斯和柏济力阿斯都是瑞典的骄傲,从柏济力阿斯肩上卸下的斗篷现在已经由阿伦尼乌斯披上了。”

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