最近几期故事,小编跟大伙聊到了物理化学。这个概念从边缘领域发展成一门正式的学科,下面这哥仨可没少使劲儿:
他们正是业内有名的“物理化学三剑客”,除了搞事业,私下关系也好到爆。大哥二哥的故事讲过了,本期咱就继续探访下“老三”阿伦的人生吧——瑞典杰出的物理化学家、电离学说的创立者、物理化学创始人之一:
斯万特·奥古斯特·阿伦尼乌斯Svante August Arrhenius(1859-1927)
阿伦先生的小肉脸看起来很好rua~
安静的理科小子
1859年2月19日,阿伦尼乌斯在瑞典乌普萨拉附近一个知识分子家庭诞生,妥妥的“学二代”。早年,父亲毕业于乌普萨拉大学,之后也曾留校任教、经营地产生意,阿伦出生后又担任乌大的总务长。
如此言传身教之下,和范托夫相似【送牛奶的诺贝尔化学奖第一人——范特霍夫】,阿伦自小就接受到了良好的教育和成长规划,哥仨里只有奥斯特没这份好运气【奠基物理化学,推动催化理论——奥斯特瓦尔德】。脑瓜子伶俐的阿伦,在数理化方面颇有特长,3岁识字算数,6岁就能进行复杂计算,并成为父亲的财会小帮手。
咱就是说,那时候还真是“学好数理化,走遍天下全不怕”的节奏~
据说,阿伦的学习从来没让大人操心过,一直是看哥哥写作业自学会的,得,除了天资聪颖、勤奋好学,还能说什么呢,啧啧,传说中别人家的孩子嘛!阿伦爹妈估计体会不到好多家长辅导孩子中的鸡飞狗跳吧
不过,你要问好孩子阿伦有啥缺点吗?调皮捣蛋算一个不?——“嗯~怎么不算呢……”这可是他们哥仨的“通病”哈哈。
其实爱搞研究的聪明男孩子,在玩玩闹闹中,是能发现不少新大陆的。和“范奥”喜欢捣鼓易燃易爆危险用品相比,阿伦已经算最让人省心的了,最多就是和老师做做对、唱唱反调,上课看看“闲书”啥的,够“乖”了吧。
再说,闲书也是数理化相关的呀~
“范奥”的兴趣点始于化学,而阿伦却是先对物理学感兴趣,也许这与他相对“文静”的性格有点关系。毕竟,研究下落的小球总比动不动就爆炸的化学反应安全多了。
1876年,阿伦17岁中学毕业,考入乌普萨拉大学化学/物理系,当时他的老爸还在大学做教务主任呢。一切顺风顺水的进行着,阿伦陷入这份对数理化的“爱”里面,心无旁骛,只用了两年就通过学士学位的全部考试,顺利毕业。
丢脸了丢脸了,就是放在今天,能两年修完大学课程的也是强人一个啊。
1878年,阿伦继续留校进修,准备专攻物理学的博士学位,这期间还有个小插曲。
最初,他跟随光谱分析专家塔伦教授(T.R.Thalen)学习,但他始终觉得,不能拘泥于单科的狭窄范畴,一个物理学家也应该掌握与物理有关的其他各科知识,因而常去听一些数学、化学的课程。
但没多久阿伦就“变心”了,不知不觉中他“爱上”了电学,对电的兴趣远远超过了光,并确信“电的能量是无穷无尽的”,然后开始热衷于研究电流现象和导电性。这当然引起了导师塔伦的不满,他希望阿伦能“干点正事儿”,多做一些与光谱分析有关的课题。
可是不爱了就是不爱了,人各有志,阿伦在几番衡量下,就此改了方向。别说,这个选择在今天看来,很关键哦~
钟情电学的开始
其实当时,电学在早前法拉第和麦克斯韦等大佬们的努力下,基础理论上已经研究得比较透彻了,要想在这个领域出成绩找到电学盲区,那可不是件容易的事儿。阿伦另辟蹊径,走了一条小路还真成了,这个课题就是溶液的导电性。
1881年,阿伦加入瑞典科学院物理学家埃德伦德(E.Edlund)教授麾下,共同研究和测量溶液的电导。在教授的指导和带领下,阿伦开始研究浓度很稀的电解质溶液的电导,这个重要的选题直接推动了未来阿伦创立电离学说这一关键性的成就。
教授讲课时,阿伦在旁协助复杂实验的进行;从事科学研究时,阿伦又配合测量工作的开展;实验室里,阿伦夜以继日、刻苦钻研,整天与溶液、电极、电流计、电压计打交道,重复着枯燥繁琐的步骤。
这么一干就是两年,几乎没有空闲时间,生活与科研融为一体,因而顺理成章地成了教授最得力的助手和最看重的弟子。
阿伦肯定没有这疲态
很快地,在电学领域的研究中,他意识到把化学能转变为电能的电池,是个很好的突破口: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,阿伦着手研究能够减少甚至防止发生极化作用的添加物,经过一番努力和尝试,终于得出结论:极化效应取决于添加物——去极剂的数量。
1883年5月,阿伦尼乌斯正式创建电离理论。
电离学说的基本内容是:电解质是溶于水中能形成导电溶液的物质;这些物质在水溶液中时,一部分分子离解成离子;溶液越稀,离解度就越大。
这一学说是物理化学发展初期的重大发现,对溶液性质的解释有着极为重要的作用,它的出现,建立起了物理和化学之间的关键桥梁。
小TIP阿伦尼乌斯公式(Arrhenius equation)为化学反应速率常数随温度变化关系的经验公式k=Ae-Ea/RT(指数式)
电离理论的创建是阿伦尼乌斯在化学领域最重要的贡献
插曲又来了,这份重要理论最初并没有得到认可,阿伦把它作为博士论文提交,却得到众多导师的不理解和怀疑,甚至答辩失败。
于是阿伦四处写信向当时成名的科学家们求助,获取支持,直到次年(1884)冬,再次进行毕业答辩才被勉强通过。
后来,他用法文写成的博士论文《电解质的电导率研究》和《电解质的化学理论》,得到奥斯特的极力推崇,阿伦还应邀来到俄国里加工学院担任副教授,后来又受科尔劳乌施和范特霍夫的指点,在1887年用德文发表《论水溶液中物质的电离》的重要论文。
也就是在这个时候,三兄弟联盟正式结成。再往后的事儿,就越来越精彩了:
1889年,阿伦加入奥斯特瓦尔德实验室,提出反应速率的指数定律和活化分子、活化能的概念;
1891年,担任瑞典皇家工业学院讲师;
1895年,升任皇家工业学院院长、成为德国电化学学会名誉会员;
1896年,出任斯德哥尔摩大学校长;
1901年,当选瑞典皇家科学院院士;
1905年,任斯德哥尔摩诺贝尔物理化学研究所所长;
他还提出酸、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……
你以为这就完了?除了电学,阿伦还研究过太阳系的成因、彗星的本性、北极光、天体的温度、冰川的成因等,他还最先对血清疗法的机理作出化学上的解释。著作包括《宇宙物理学教程》、《免疫化学》、《溶液理论》和《生物化学中的定量定律》等等。
一位化学家曾在给阿伦的信中说:你是我见过的最执着最有才气的年轻人。
关于收获诺奖,阿伦和“范奥”哥仨都经历了一些波折~
虽然他们的成就在当今看来绝对实至名归,但在诺贝尔奖项最初成立的那些年,如何判定和抉择大奖归属,其实是挺让科学家们头疼的事。这个过程中,大力引荐和奔走相告,也起着极为关键的作用。
范托夫和奥斯特分别在1901、1909年获得诺贝尔化学奖,这其中擅长交际的阿伦没少为兄弟们出力呢!不愧是欧洲版“桃园三结义”~
轮到自己呢:
1901年,首届诺奖评选时,阿伦是物理奖的11个候选人之一,最终落选;1902年,阿伦又被提名诺贝尔化学奖,再次陪跑。
到了1903年,评委会一致推举阿伦,可是到底给他颁发物理还是化学奖项,众说纷纭,总不能一半一半吧?总不能再等一年吧?毕竟电离学说在物理和化学两个学科都具很重要作用。
最终,阿伦尼乌斯获得1903年的诺贝尔化学奖,他也是瑞典第一位获此大奖的科学家。
曾一度激烈反对他的克莱夫教授终于扭转了对阿伦的态度,说:
“阿累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已经由阿累尼乌斯披上了。
从物理出发,驶向电学、化学的海洋,结合多学科、多范畴,力求全面发展科研,这,是阿伦给我们的指导与启示。
他学识渊博、一丝不苟,在相当多的领域都学有所长,不拘泥、受限于前人的固有思维和理论判断,敢于冲破传统观念、主张创新。自信、大方,爱科学、重感情,能虚心学习、与友人合作,力求在科研之路上谱写更多的新篇章。
转自: 建强伟业科研服务
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