Svante Arrhenius

Rané práce

Jeho raná práce se týkala vodivosti elektrolytů. Na základě této práce předložil v roce 1884 na univerzitě v Uppsale 150stránkový spis o elektrolytické vodivosti, který si nechal poslat jako doktorát. Na profesory neudělala dojem a on získal podřadný titul. Později mu rozšíření této práce vyneslo Nobelovu cenu za chemii.

Nejdůležitější myšlenkou jeho práce bylo vysvětlení, že čisté soli ani čistá voda nejsou vodičem, ale roztoky solí ve vodě ano.

Arrheniovo vysvětlení spočívalo v tom, že při tvorbě roztoku se sůl štěpí na nabité částice (které Michael Faraday o mnoho let dříve pojmenoval ionty). Faraday se domníval, že ionty vznikají v procesu elektrolýzy; Arrheniova myšlenka spočívala v tom, že roztoky solí obsahují ionty i bez přítomnosti elektrického proudu. Navrhl, že chemické reakce v roztoku jsou reakcemi mezi ionty.

V rozšíření své iontové vědecké teorie navrhl Arrhenius v roce 1884 definice kyselin a zásad. Domníval se, že kyseliny jsou látky, které v roztoku vytvářejí vodíkové ionty, a zásady jsou látky, které v roztoku vytvářejí hydroxidové ionty.

Nobelova cena

Kolem roku 1900 se Arrhenius zapojil do zakládání Nobelových ústavů a Nobelových cen. Po zbytek života byl členem Nobelova výboru pro fyziku a členem Nobelova výboru pro chemii.

Svého postavení využíval k tomu, aby zajistil ceny pro své přátele (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards) a pokusil se je odepřít svým nepřátelům (Paul Ehrlich, Walther Nernst). V roce 1903 se stal prvním švédským persnem, kterému byla udělena Nobelova cena za chemii.

Pozdější práce

Poté, co se proslavil, se začal věnovat dalším vědeckým otázkám.

Fyziologie

V roce 1904 přednesl (na Kalifornské univerzitě) několik přednášek, v nichž se snažil ukázat použití metod fyzikální chemie při studiu teorie toxinů a antitoxinů a které byly publikovány v roce 1907 pod názvem Imunochemie.

Vědy o Zemi a planetách

Věnoval se také geologii (vznik dob ledových), astronomii, fyzikální kosmologii a astrofyzice, kde vysvětloval vznik sluneční soustavy srážkou hvězd. Uvažoval o radiačním tlaku, který vysvětluje komety, sluneční korónu, polární záři a světlo zvěrokruhu.

Domníval se, že život mohl být přenášen z planety na planetu přenosem spor. Tato myšlenka je dnes známá jako panspermie.

Skleníkový efekt

Arrhenius přišel s teorií, která vysvětluje dobu ledovou, a v roce 1896 jako první vědec usoudil, že změny v množství oxidu uhličitého v atmosféře mohou způsobit velkou změnu povrchové teploty v důsledku skleníkového efektu. Byl ovlivněn prací dalších autorů, včetně Josepha Fouriera. Arrhenius použil infračervená pozorování Měsíce k určení absorpce infračerveného záření atmosférickým CO₂ a vodní párou. V původní podobě Arrheniův skleníkový zákon zní takto:

"Pokud se množství kyseliny uhličité zvyšuje geometrickou řadou, bude se zvyšování teploty zvyšovat téměř aritmetickou řadou."

Tento zjednodušený výraz se používá dodnes:

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

Jeho kniha Worlds in the making (1908) byla určena široké veřejnosti. Předpokládal, že lidské emise CO₂ budou dostatečně silné, aby zabránily vstupu světa do nové doby ledové, a že k uživení rychle rostoucí populace bude zapotřebí teplejší Země:

"Teplota zemského povrchu... do jisté míry souvisí s atmosférou, která ho obklopuje, a zejména s její propustností pro tepelné záření." (p46)

"[Tato] teorie byla nazvána teorií horkých domů, protože se domnívali, že atmosféra působí podobně jako skleněné tabule horkých domů." (p51)

"Pokud by množství kyseliny uhličité ve vzduchu kleslo na polovinu současného podílu, teplota by se snížila přibližně o 4°; snížení na čtvrtinu by snížilo teplotu o 8°. Na druhou stranu každé zdvojnásobení procenta oxidu uhličitého ve vzduchu by zvýšilo teplotu zemského povrchu o 4°; a pokud by se množství oxidu uhličitého zvýšilo čtyřikrát, teplota by vzrostla o 8°." (p53)

"Ačkoli moře, které pohlcuje kyselinu uhličitou, působí jako regulátor s obrovskou kapacitou, který pohlcuje asi pět šestin vyprodukované kyseliny uhličité, přesto si uvědomujeme, že nepatrné procento kyseliny uhličité v atmosféře se může díky pokroku průmyslu během několika staletí znatelně změnit." (p54)

"Vlivem rostoucí kyseliny uhličité v atmosféře můžeme doufat, že se dočkáme věků s příznivějším a lepším klimatem, zejména v chladnějších oblastech Země, věků, kdy Země přinese mnohem hojnější úrodu než v současnosti, aby se lidstvo rychle rozmnožilo." (p63)

Jako první předpověděl, že emise oxidu uhličitého ze spalování fosilních paliv a dalších spalovacích procesů způsobují globální oteplování. Arrhenius byl jednoznačně přesvědčen, že oteplení světa bude pozitivní změnou. Přesto až do roku 1960 většina vědců skleníkový efekt odmítala, protože se domnívala, že je velmi nepravděpodobný. Milutin Milankovič představil mechanismus vzniku dob ledových: využíval cyklických změn dráhy Země (Milankovičových cyklů). Dnes je uznávaným vysvětlením, že orbitální síly určují časový průběh dob ledových, přičemž CO₂ působí jako zesilující zpětná vazba.

Lidské záležitosti

Přišel s myšlenkou univerzálního jazyka (jednoho jazyka, kterým by mluvili všichni) a navrhl modifikaci angličtiny.

Arrhenius byl jedním z několika předních švédských vědců, kteří se v roce 1922 podíleli na založení Státního ústavu pro rasovou biologii. Jednalo se o myšlenku ovlivněnou eugenikou. Původně byl navržen jako Nobelův institut. Arrhenius byl členem správní rady ústavu, stejně jako byl členem Švédské společnosti pro rasovou hygienu (eugeniku), založené v roce 1909.