Svante Arrhenius

Agrīnais darbs

Viņa agrīnais darbs bija saistīts ar elektrolītu elektrovadītspēju. Pamatojoties uz šo darbu, 1884. gadā viņš Upsalas Universitātē iesniedza 150 lappušu garu eseju par elektrolītisko vadītspēju, lai aizstāvētu doktora grādu. Profesorus tas neiepriecināja, un viņš saņēma zemas kategorijas grādu. Vēlāk par šī darba paplašināšanu viņš saņēma Nobela prēmiju ķīmijā.

Svarīgākā tēzes ideja bija viņa skaidrojums, ka ne tīri sāļi, ne tīrs ūdens nav vadītspējīgi, bet sāļu šķīdumi ūdenī ir.

Arrēniuss skaidroja, ka, veidojoties šķīdumam, sāls sadalās uzlādētās daļiņās (kuras Maikls Faradejs daudzus gadus iepriekš bija nosaucis par joniem). Faradejs uzskatīja, ka joni rodas elektrolīzes procesā; Arrēniuss uzskatīja, ka arī bez elektriskās strāvas sāls šķīdumos ir joni. Viņš ierosināja, ka ķīmiskās reakcijas šķīdumā ir reakcijas starp joniem.

Paplašinot savu jonu zinātnisko teoriju, Arrēniuss 1884. gadā ierosināja skābes un bāzes definīcijas. Viņš uzskatīja, ka skābes ir vielas, kas šķīdumā rada ūdeņraža jonus, bet bāzes ir vielas, kas šķīdumā rada hidroksīda jonus.

Nobela prēmija

Ap 1900. gadu Arrēniuss iesaistījās Nobela institūtu un Nobela prēmiju dibināšanā. Līdz mūža beigām viņš bija Nobela fizikas komitejas loceklis un Nobela ķīmijas komitejas loceklis.

Viņš izmantoja savas pozīcijas, lai sarūpētu balvas saviem draugiem (Jakobam van't Hofam, Vilhelmam Ostvaldam, Teodoram Ričardam) un mēģinātu tās liegt saviem ienaidniekiem (Paulam Ērlicham, Valteram Nernstam). 1903. gadā viņš kļuva par pirmo zviedru personu, kam tika piešķirta Nobela prēmija ķīmijā.

Vēlāks darbs

Pēc tam, kad viņš bija ieguvis savu vārdu, viņš pievērsās citiem zinātniskiem jautājumiem.

Fizioloģija

1904. gadā viņš nolasīja (Kalifornijas Universitātē) vairākas lekcijas, lai mēģinātu parādīt fizikālās ķīmijas metožu pielietojumu toksīnu un antitoksīnu teorijas izpētei, un tās tika publicētas 1907. gadā ar nosaukumu "Imunoķīmija".

Zemes un planētu zinātnes

Viņš pievērsās arī ģeoloģijai (ledus laikmetu izcelsme), astronomijai, fiziskajai kosmoloģijai un astrofizikai, skaidrojot Saules sistēmas rašanos starpzvaigžņu sadursmju rezultātā. Viņš uzskatīja, ka radiācijas spiediens izskaidro komētas, Saules vainagu, ziemeļblāzmu un zodiaka gaismu.

Viņš domāja, ka dzīvība no vienas planētas uz otru varētu būt pārceļojusi, pārnesot sporas. Šo ideju tagad pazīst kā panspermiju.

Siltumnīcas efekts

Arrēniuss izdomāja teoriju, kas izskaidrotu ledus laikmetus, un 1896. gadā viņš bija pirmais zinātnieks, kurš uzskatīja, ka oglekļa dioksīda līmeņa izmaiņas atmosfērā var izraisīt lielas izmaiņas virsmas temperatūrā siltumnīcas efekta dēļ. Viņu ietekmēja citu autoru, tostarp Žozefa Furjē, darbs. Arrēniuss izmantoja infrasarkanā starojuma novērojumus Mēnesī, lai noteiktu atmosfēras CO₂ un ūdens tvaiku infrasarkanā starojuma absorbciju. Sākotnējā formā Arrēniusa siltumnīcas likums ir šāds:

"Ja ogļskābes daudzums palielinās ģeometriskā progresijā, temperatūras pieaugums palielināsies gandrīz aritmētiskā progresijā."

Šo vienkāršoto izteicienu lieto vēl šodien:

ΔF = α ln(C/ C 0 {\displaystyle C_{0}} )

Viņa grāmata Worlds in the making (1908) bija domāta plašai auditorijai. Viņš izteica pieņēmumu, ka cilvēku radītā CO₂ emisija būs pietiekami spēcīga, lai neļautu pasaulei iestāties jaunam ledus laikmetam, un ka strauji augošā iedzīvotāju skaita nodrošināšanai būs vajadzīga siltāka Zeme:

"Zemes virsmas temperatūra... zināmā mērā ir [saistīta ar] atmosfēru, kas to ieskauj, un jo īpaši ar tās caurlaidību siltuma stariem". (p46)

"[Šo] teoriju sauca par karstās mājas teoriju, jo viņi uzskatīja, ka atmosfēra darbojas līdzīgi kā karstās mājas stikla stikli." (p51)

"Ja ogļskābās skābes daudzums gaisā samazinātos līdz pusei no pašreizējā procentuālā daudzuma, temperatūra pazeminātos par aptuveni 4°; samazinājums līdz vienai ceturtdaļai temperatūru samazinātu par 8°. No otras puses, oglekļa dioksīda procentuālajam daudzumam gaisā divkāršojoties, Zemes virsmas temperatūra paaugstinātos par 4°, bet, oglekļa dioksīdam palielinoties četrkārtīgi, temperatūra paaugstinātos par 8°.". (p53)

"Lai gan jūra, absorbējot ogļskābi, darbojas kā milzīgas jaudas regulators, kas uzņem aptuveni piecas sestdaļas no saražotās ogļskābes, mēs tomēr apzināmies, ka nelielais ogļskābes procentuālais daudzums atmosfērā dažu gadsimtu laikā var ievērojami mainīties rūpniecības sasniegumu rezultātā." (p54)

"Atmosfērā pieaugošās ogļskābās skābes ietekmē mēs varam cerēt uz laikmetu, kad klimats būs vienmērīgāks un labāks, jo īpaši Zemes aukstākajos reģionos, uz laikmetu, kad Zeme sniegs daudz bagātīgāku ražu nekā pašlaik, lai nodrošinātu ātru cilvēces vairošanos." (p63)

Viņš bija pirmais, kurš prognozēja, ka fosilā kurināmā sadegšanas un citu sadegšanas procesu radītās oglekļa dioksīda emisijas izraisīs globālo sasilšanu. Arrēniuss nepārprotami uzskatīja, ka siltāka pasaule būtu pozitīva pārmaiņa. Tomēr līdz aptuveni 1960. gadam lielākā daļa zinātnieku siltumnīcas efektu noraidīja, jo uzskatīja, ka tas ir ļoti maz ticams. Milutins Milankovičs bija piedāvājis ledus laikmetu mehānismu: tajā tika izmantotas cikliskas izmaiņas Zemes orbītā (Milankoviča cikli). Mūsdienās pieņemtais skaidrojums ir tāds, ka ledus laikmetus nosaka orbitāla ietekme, un CO₂ darbojas kā pastiprinoša atgriezeniskā saite.

Cilvēku lietas

Viņš izdomāja universālas valodas ideju (viena valoda, kurā runātu visi), ierosinot angļu valodas modifikāciju.

Arrēniuss bija viens no vairākiem vadošajiem zviedru zinātniekiem, kas 1922. gadā palīdzēja izveidot Valsts Rasu bioloģijas institūtu. Tā bija eigēnisma ietekmēta ideja. Sākotnēji tas tika ierosināts kā Nobela institūts. Arrēniuss bija institūta valdes loceklis, tāpat kā viņš bija bijis 1909. gadā dibinātās Zviedrijas Rasu higiēnas (eigēnikas) biedrības biedrs.