Svante August Arrhenius

Svante August Arrhenius Descrierea acestei imagini, comentată și mai jos Svante August Arrhenius Date esentiale
Naștere 19 februarie 1859
Vik ( Suedia )
Moarte 2 octombrie 1927
Stockholm (Suedia)
Naţionalitate suedez
Instituții Institutul Regal de Tehnologie
Diplomă Uppsala
University Stockholm University
Renumit pentru Legea Arrhenius
Premii Premiul Nobel pentru chimie (1903)

Svante August Arrhenius (născut la19 februarie 1859Castelul Vik  (în) , în apropierea Uppsala și a murit2 octombrie 1927în Stockholm ) este un chimist suedez , un pionier în multe domenii. A primit Premiul Nobel pentru chimie în 1903.

El este cunoscut mai ales pentru că a formulat legea lui Arrhenius în 1889 care descrie variația vitezei unei reacții chimice în funcție de temperatură și pentru că a fost pionierul studiului efectului creșterii dioxidului de carbon din atmosferă asupra climă și asupra efectului de seră .

Fiul său Olof Vilhelm Arrhenius este, de asemenea, un chimist celebru în Suedia. Nepotul său Gustaf Olof Svante Arrhenius a făcut și o carieră în științe (oceanograf, biogeochimist, exobiolog). Ambii au studiat și au avansat subiecte studiate sau dezvoltate de tatăl și bunicul lor.

Biografie

Arrhenius s-a născut în Suedia în Vik (scrisă și Wik sau Wijk) lângă Uppsala , din Gustav Svante Arrhenius și Carolina Thunberg. Tatăl său, după ce a fost topograf la Universitatea Uppsala , a obținut acolo un loc de supraveghetor.

La vârsta de trei ani, micul Arrhenius a învățat să citească pe cont propriu și, în timp ce îl privea pe tatăl său adăugând numere în cartea sa de conturi, a devenit rapid un minune în aritmetică, o abilitate pe care foarte repede a reușit să o îmbunătățească, eliminând masele. de date pentru a studia legile și relațiile matematice.

La vârsta de opt ani, a intrat în școala locală „catedrală” și s-a remarcat acolo în domeniul fizicii și matematicii. În 1876, a fost cel mai bine cotat student și cel mai tânăr la nivelul său.

A fost căsătorit de două ori, timp de doi ani (din 1894 până în 1896) cu Sofia Rudbeck (una dintre fostele sale elevi), care i-a născut un fiu, apoi în 1905 cu Maria Johansson (care i-a născut două fiice și un băiat).

Cariera academică și științifică

La Universitatea Uppsala , este nemulțumit de profesorul său superior de fizică, iar singurul profesor care pare capabil să-l supravegheze este chimistul Per Thodor Cleve .

După cinci ani de studii în fizică, matematică și chimie la Universitatea din Uppsala , a intrat în 1881 la Institutul de Fizică al Academiei Regale Suedeze de Științe , din Stockholm, unde a pregătit o teză, sub supravegherea fizicianului Erik Edlund  (en ) . Obiectul său de studiu va fi conductivitatea de electroliți .

În 1883, a publicat o teză de 150 de pagini intitulată Cercetări privind conductivitatea galvanică a electroliților, care a anunțat teoria disocierii sale, ceea ce i-a permis să obțină diploma de doctor în 1884. Apărarea sa doctorală nu i-a impresionat deloc pe studenții săi. Per Teodor Cleve) care i-a acordat doctoratul, dar cu cea mai mică notă posibilă. Aceeași lucrare îi va câștiga ulterior Premiul Nobel pentru chimie din 1903 „ca recunoaștere a serviciilor extraordinare pe care le-a prestat avansării chimiei prin teoria sa despre disocierea electrolitică  ” .

Arrhenius a trimis copii ale tezei sale către diferiți oameni de știință europeni care lucrau la noi abordări ale chimiei fizice, cum ar fi Rudolf Clausius , Wilhelm Ostwald și JH van 't Hoff . Aceștia din urmă au fost mult mai impresionați decât profesorii lui Arrhenius și W. Ostwald au venit chiar la Uppsala pentru a-l întâlni pe Arrhenius pentru a-l convinge să se alăture echipei sale de cercetare, invitație pe care Arrhenius a refuzat-o, preferând să rămână în Suedia, probabil pentru că avea un post la Uppsala și, de asemenea, să aibă grijă de tatăl său, care era grav bolnav (a murit în 1885).

În 1886, E. Edlund a obținut de la Academia Regală de Științe din Suedia că a finanțat o călătorie de studiu în Europa, care i-a permis să petreacă patru ani în laboratoarele din Ostwald din Riga , din Kohlrausch din Würzburg. , Boltzmann din Graz și van ' t Hoff în Amsterdam .

El a refuzat un post în Imperiul German pentru a rămâne în Suedia, unde s-a întors să lucreze la Institutul Regal de Tehnologie din Stockholm, ca profesor, apoi ca rector. În 1891 a fost numit lector la Stockholms Högskola (acum Universitatea din Stockholm), fiind promovat profesor de fizică (cu multă opoziție din partea colegilor săi) în 1895 și rector în 1896.

Arrhenius a devenit apoi profesor de chimie la Universitatea din Stockholm în 1895. A fost acceptat în Academia Regală Suedeză de Științe în 1901. Premiul său Nobel pentru chimie , acordat în 1903, a sporit recunoașterea colegilor săi, iar în 1905, a fost numit director al „Institutului Nobel pentru Chimie Fizică”, creat special pentru el.

Numele său rămâne atașat legii lui Arrhenius, care explică variația vitezei reacțiilor chimice cu temperatura și pe care a formulat-o în 1889 în articolul său intitulat „  Despre viteza inversării zahărului din trestie prin acizi  ”.

Teoria disocierii

Cercetările sale s-au concentrat pe conductivitatea soluțiilor de electroliți . I-au permis să scrie Cercetări privind conductivitatea galvanică a electroliților, care prefigurează teoria disocierii sale. Aceasta postulează că compușii chimici în soluție într-o soluție electrolitică (conductor al sarcinilor electrice) sunt disociați în ioni , chiar și în absența curentului electric care trece prin soluție.

Cincizeci și șase de ipoteze sunt prezentate și discutate în teza sa din 1884. Majoritatea sunt acceptate și astăzi, așa cum este sau cu modificări minore. Cel mai important în teza sa este ideea că nici sărurile pure și nici apa pură nu sunt conductoare, ci că o soluție de săruri este. Explicația lui Arrhenius este că, în timpul dizolvării sale, sarea se disociază în particule încărcate (pe care Michael Faraday le numise „ioni” cu câțiva ani înainte). Faraday credea că ionii sunt produși prin procesul de electroliză . Arrhenius a emis ipoteza că, chiar și în absența unui curent electric , soluțiile de sare conțineau ioni și că reacțiile chimice în soluție erau rezultatul reacțiilor dintre ioni. Pentru electroliții puternici, se crede încă că este cazul, dar această teorie a fost modificată (de Peter Debye și Erich Hückel ) pentru a ține seama de comportamentul electroliților slabi.

În 1884, ca dezvoltare a teoriei sale despre ioni, Arrhenius a propus, de asemenea, o definiție a acizilor și a bazelor, crezând că substanțele acide produc ioni de hidrogen în soluție și că bazele produc ioni de hidroxid în soluție.

În 1889, Arrhenius mai postulează că gradul de disociere crește odată cu diluarea soluției, după ce a observat că reacțiile chimice câștigă în viteză în funcție de temperatura soluției și acest lucru, într-un mod proporțional cu concentrația molecule activate. El derivă o lege a variației constantei de viteză a unei reacții chimice în funcție de temperatură.

Teoria sa este inițial slab primită de comunitatea științifică, care o consideră falsă. Cu toate acestea, va fi acceptat treptat să se formeze în cele din urmă una dintre pietrele de temelie ale chimiei fizice și electrochimiei moderne.

Teoria efectului de seră

Dorind să înțeleagă și să explice ciclul de glaciație , Svante Arrhenius a dezvoltat o teorie care leagă creșterea CO 2atmosferică până la o creștere semnificativă a temperaturilor terestre datorită „  efectului de seră  ” datorită vaporilor de apă și acidului carbonic (CO 2care se dizolvă în picăturile formate la condensarea vaporilor de apă). El a fost influențat în această lucrare de alți cercetători, inclusiv de Joseph Fourier .

Într-un articol intitulat „  Despre influența acidului carbonic din aer asupra temperaturii de pe sol  ”, publicat în 1896, el a estimat că o dublare a nivelului de CO 2ar provoca o încălzire de aproximativ 5  ° C (puțin mai mult decât prognoza de 2  până la  4,5  ° C făcută de IPCC mai mult de o sută de ani mai târziu, în 2007). CO 2 înjumătățitscădere atmosferică în rândul său , temperatura medie a suprafeței globului de cu 4 acompaniat  de  de 5  ° C . Arrhenius se aștepta la nivelul de CO 2dublu, dar în ritmul timpului său, adică în aproximativ 3.000 de ani conform calculelor sale. La rata actuală, va dura doar un secol conform calculelor IPCC.

Pentru a calcula capacitățile de absorbție a CO 2și vapori de apă, Arrhenius a folosit observațiile lunii făcute în infraroșu de Frank Washington Very  (în) și Samuel Pierpont Langley la Observatorul Allegheny din Pittsburgh .

Calculele laborioase ale lui Arrhenius s-au dovedit ulterior a fi eronate, dar bazându-se pe „  legea Stefan-Boltzmann  ”, el a formulat o primă lege a efectului de seră, a cărei formă inițială este: „Dacă cantitatea de acid carbonic crește în progresia geometrică , va urma creșterea temperaturii, aproape cu o progresie aritmetică. " ("  Dacă cantitatea de acid carbonic crește în progresia geometrică, creșterea temperaturii va crește aproape în progresia aritmetică  "), o lege care nu a fost invalidată de atunci, dar care a fost simplificată în expresia sa de G. Myhre și colegii săi în 1998 cu următoarea formulă:

ΔF = α ln (C / C 0 )

În 1900, Knut Ångström , care a publicat primul spectru infrarosu modern de CO 2(cu două benzi de absorbție), critică valorile ridicate de absorbție calculate de Arrhenius pentru CO 2. Arrhenius i-a răspuns cu tărie în 1901, respingând criticile. Doi ani mai târziu, a abordat pe scurt subiectul într-o lucrare tehnică ( Lehrbuch der kosmischen Physik , 1903). Trei ani mai târziu, a publicat un lung text popular, o formulare cosmogonică care prezintă viziunea sa despre apariția pământului și a vieții pe pământ "  Världarnas utveckling  " (1906) care va fi tradusă în anul următor în germană sub titlul Das Werden der Welten , 1907), apoi în limba engleză ( Worlds in the Making, the Evolution of the Universe , New York, Londra, Harper, 1908). În acest text, el sugerează că emisiile umane de CO 2 ar trebui să fie suficiente pentru a proteja lumea de o nouă eră glaciară. El crede că ar fi nevoie de un pământ mai cald pentru a hrăni populația umană în creștere rapidă. El prezintă foarte clar o lume mai caldă ca o schimbare pozitivă. Din acel moment, teoria sa despre efectul de seră a câștigat atenția.

Cu toate acestea, până în anii 1960, majoritatea oamenilor de știință au considerat acest efect de seră ca fiind incapabil să influențeze în mod plauzibil ciclurile de gheață pe care Milutin Milankovich le-a modelat foarte satisfăcător pe baza schimbărilor pe orbita Pământului . Teoria lui Milankovitch s-a dovedit într-adevăr a fi predictivă puternic inversă, pentru a explica glaciațiile care au afectat pământul de câteva milioane de ani. Această forțare orbitală este în prezent acceptată ca primul factor climatic, CO 2 fiind totuși recunoscut ca un element amplificator (buclă de feedback pozitiv).

În primăvara anului 1922, el a declarat: „Am consumat atât de mult cărbune fosil în zece ani cât a ars omul în toate timpurile. [...] Devine necesar să se găsească alte surse de energie, astfel încât civilizația lumii să nu se prăbușească atunci când combustibilii fosili sunt pe cale să fie epuizați ”.

Un pionier în modelarea biodiversității

Arrhenius a fost un om de știință foarte eclectic. Foarte tânăr, a fost interesat în special de factorii care constrâng sau promovează diversitatea speciilor .

Dintr-un studiu botanic al speciilor care au crescut în mediul său (fiord), Arrhenius a propus o relație aproximativă între mărimea unei zone biogeografice și numărul de specii pe care le găzduiește. Când aria biogeografică dată crește prin devenire , numărul speciilor găsite acolo crește prin devenire , conform următoarei formule:

fiind o constantă care trebuie ajustată, care crește atunci când numărul speciilor crește încet și scade atunci când acest număr de specii crește rapid.

Nepotul lui Arrhenius a venit cu o altă formulare:

(pentru specii ) reprezentând numărul de specii, (pentru zonă ) reprezentând zona și fiind constante care trebuie ajustate.

Aceste formule au fost inițial foarte criticate de Beumée și Reitz pentru că aparent prea simplificatoare, în special pentru că nu iau în considerare lungimea sau natura ecotonei , sau factorul de altitudine sau alți factori legați de medii extreme care ar trebui să au un impact ridicat asupra diversității biologice; dar testate pe specii de plante, acestea s-au dovedit a fi predictive - în anumite limite - de exemplu în Suedia , Elveția și Finlanda , inclusiv pentru asociațiile de mozaic. Mai recent, s-a dovedit a fi predictiv al ratei endemismului în insulele din Malaezia ( Java , Sulawesi , Sumatra , Borneo și Noua Guinee ); cu cât aceste insule sunt mai mari, cu atât rata endemismului este mai mare și cu atât sunt mai mulți taxoni ( specii și familii ), cu suprafețe echivalente și condiții biogeografice. În acest caz, adăugarea de date privind precipitațiile la modele nu a schimbat această relație. Știind că o zonă cartografiată echivalentă, o insulă - sau o zonă dată - cu relief ridicat este echivalentă cu o suprafață bioproductivă reală mult mai mare decât o insulă sau o zonă care ar fi plană, se pot face calcule mai complexe pe ecotone ( fractali ) și suprafața dezvoltată a mediilor, de exemplu sub apă (un recif de corali , platforma continentală stâncoasă sau nisipoasă), dar acum este acceptat faptul că există o relație între suprafața reală a unui mediu și diversitatea speciilor care trăiesc.

Această relație între zonă și biodiversitatea capătă o nouă importanță , deoarece XIX - lea  secol, când fragmentarea ecologică a devenit importantă, în creștere exponențial XX - lea  secol , datorită dezvoltării rețelelor de greoi orașe de tip plasă și de transport, precum și utilizarea masivă a produselor biocide ( pesticide ) în agricultură .
Ei nu vorbesc de la al XIX - lea  secol biodiversitate , dar ecologistii încă vorbesc de astăzi modelul Arrhenius , sau ecuația Arrhenius (care , de exemplu , folosit pentru a face un calcul estimând că pentru a fi eficientă, o rezervație naturală în Noua Zeelandă ar trebui să acopere o suprafață minimă de 10  km × 10  km .

Alte domenii de interes

Pe măsură ce teoriile sale au început să fie acceptate, un Arrhenius foarte eclectic a devenit interesat de alte domenii ale cunoașterii. În fiziologie , el observă că multe reacții observate în organismele vii ( in vivo ) urmează aceleași legi ca și în eprubete ( in vitro ).

În geofizică , el a susținut în 1900 ipoteza lui Ritter care în 1878 a estimat că Pământul constă dintr-un miez de gaz înconjurat de o crustă dură (ipoteză preluată de Gunther în 1884 înainte de a fi contrazisă de progresul seismologiei ).

De asemenea, era interesat de imunochimie , în 1904 a plecat în Statele Unite și a susținut o serie de prelegeri la Universitatea din California care descriu aplicarea metodelor de chimie fizică la studiul toxinelor și antitoxinelor, publicată apoi în 1907 sub titlul Imunochimie .

Este pasionat de geologie și paleoclimat și, în special, de originea epocilor glaciare .

El a falsificat o cosmogonie , în special prin studierea astronomiei și astrofizicii , numărarea temporală a evoluției sistemului solar și este interesat de coliziunile interstelare. El caută să estimeze presiunea radiației asupra cometelor , a coroanei solare , a luminii nordice și a luminii zodiacale .

El susține că viața ar fi putut fi transportată de la planetă la planetă prin transportul în spațiul interplanetar al sporilor împinși de radiații, o teorie cunoscută acum sub numele de panspermie , care a cunoscut evoluții ulterioare cu exobiologia .

Membru al consiliului de administrație al Societății suedeze de igienă rasială, fondată în 1909, a fost unul dintre oamenii de știință suedezi care a fost implicat activ în procesul care a condus la crearea, în 1922, a unui Institut de stat pentru biologie rasială din Uppsala. . Arrhenius a fost membru al consiliului de administrație al acestui institut, ceea ce va duce la sterilizarea forțată a aproape 63.000 de persoane cu dizabilități din această țară între 1930 și 1970 .

În cele din urmă, el se gândește la un limbaj universal și pentru a-l crea propune o modificare a limbii engleze.

La sfârșitul vieții sale, a scris manuale și cărți de popularizare, încercând să sublinieze necesitatea unei lucrări ulterioare pe subiectele la care a lucrat.

În Septembrie 1927, s-a îmbolnăvit (un atac de catar intestinal acut) și a murit 2 octombrie. Este înmormântat în Uppsala.

Premii

Note și referințe

  1. (ro) „  ca recunoaștere a serviciilor extraordinare pe care le-a prestat avansării chimiei prin teoria sa electrolitică a disocierii  ” în redacție, „  Premiul Nobel pentru chimie 1903  ”, Fundația Nobel , 2010. Accesat în aug. 3, 2010
  2. (ro) Svante Arrhenius , „  Despre influența acidului carbonic în aer asupra temperaturii solului  ” , Philosophical Magazine și Journal of Science , vol.  5, nr .  41,Aprilie 1896, p.  237-276 ( citește online ) [PDF]
  3. Pagina care discută speculațiile climatice ale lui Arhenius și Calendar , Institutul American de Fizică, AIP
  4. Annalen der Physik, 1901
  5. Svante Arrhenius, Das Werden der Welten , Leipzig, Akademische Verlagsgesellschaft, 1907, 208  p. , 1907
  6. În linkul către carte [PDF] .
  7. „  Svante Arrhenius, precursorul efectului de seră  ”, Les Échos ,8 august 2018( citiți online , consultat la 30 iulie 2020 ).
  8. "  Diversitatea speciilor și endemisme a cinci insule Malesian majore: relații de diversitate din zona  ", Marco Roos, Nationaal Herbarul Nederland, filiala Universiteit Leiden (ro) Résumé ( 13 - lea Symphosium pe Flora Thailandei, 11-cincisprezece iunie 2005 în Dublin, Irlanda )
  9. (în) H. Gitay, Roxburgh H. și J. Wilson, „  Species-Area Relationship in a New Zealand Tussock Grassland, with Implications for Design and Nature Reserve for Community Structure  ” , Journal of Vegetation Science , n o  2 (1) ),1991, p.  113-118 ( DOI  10.2307 / 3235903 , citiți online ).
  10. Vincent Deparis, Istoria unui mister: interiorul Pământului , Maison des Sciences de l'Homme, Alpes, Grenoble, publicat de Benoît Urgelli, 2001 ( citește online
  11. Svante Arrhenius, 1903, Lehrbuch der Kosmischen Physik , voi.  I și II, editura S. Hirschel, Leipzig, 1026  p.
  12. Soarta stelelor: studii de astronomie fizică , Paris, Félix Alcan , col.  „  Nouă colecție științifică  ”,1921
  13. Alberto Spektorowski și Elisabet Mizrachi, iulie 2004, Eugenics and the Welfare State in Sweden: The Politics of Social Margins and the Idea of ​​a Productive Society , Journal of Contemporary History , Vol.  39, p.  333-352 , DOI : 10.1177 / 0022009404044443

Anexe

Bibliografie

Articole similare

linkuri externe