Svante Arrhenius

Raná práca

Na začiatku svojej práce sa zaoberal vodivosťou elektrolytov. V roku 1884 na základe tejto práce predložil na univerzite v Uppsale 150-stranovú esej o elektrolytickej vodivosti, aby získal doktorát. Na profesorov neurobila dojem a získal titul nízkej triedy. Neskôr mu rozšírenie tejto práce vynieslo Nobelovu cenu za chémiu.

Najdôležitejšou myšlienkou v tejto práci bolo jeho vysvetlenie, že čisté soli ani čistá voda nie sú vodičom, ale roztoky solí vo vode áno.

Arrheniovo vysvetlenie spočívalo v tom, že pri tvorbe roztoku sa soľ rozpadá na nabité častice (ktoré Michael Faraday o mnoho rokov skôr nazval ióny). Faraday bol presvedčený, že ióny vznikajú v procese elektrolýzy; Arrheniova myšlienka bola, že roztoky solí obsahujú ióny aj bez prítomnosti elektrického prúdu. Navrhol, že chemické reakcie v roztoku sú reakciami medzi iónmi.

V rozšírení svojej iónovej vedeckej teórie Arrhenius v roku 1884 navrhol definície kyselín a zásad. Domnieval sa, že kyseliny sú látky, ktoré v roztoku vytvárajú vodíkové ióny, a zásady sú látky, ktoré v roztoku vytvárajú hydroxidové ióny.

Nobelova cena

Okolo roku 1900 sa Arrhenius zapojil do zakladania Nobelových inštitútov a udeľovania Nobelových cien. Do konca života bol členom Nobelovho výboru pre fyziku a členom Nobelovho výboru pre chémiu.

Využíval svoje postavenie na to, aby zabezpečil ceny pre svojich priateľov (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards) a snažil sa ich odoprieť svojim nepriateľom (Paul Ehrlich, Walther Nernst). V roku 1903 sa stal prvým švédskym persom, ktorému bola udelená Nobelova cena za chémiu.

Neskoršie práce

Po tom, čo si získal meno, sa začal venovať iným vedeckým otázkam.

Fyziológia

V roku 1904 predniesol (na Kalifornskej univerzite) niekoľko prednášok, v ktorých sa snažil ukázať aplikáciu metód fyzikálnej chémie na štúdium teórie toxínov a antitoxínov a ktoré boli publikované v roku 1907 pod názvom Imunochémia.

Vedy o Zemi a planétach

Venoval sa aj geológii (vznik ľadových dôb), astronómii, fyzikálnej kozmológii a astrofyzike, pričom sa zaoberal zrodom slnečnej sústavy zrážkou hviezd. Za príčinu vzniku komét, slnečnej koróny, polárnej žiary a zverokruhu považoval tlak žiarenia.

Domnieval sa, že život sa mohol prenášať z planéty na planétu prostredníctvom spór. Táto myšlienka je dnes známa ako panspermia.

Skleníkový efekt

Arrhenius prišiel s teóriou na vysvetlenie dôb ľadových a v roku 1896 ako prvý vedec usúdil, že zmeny hladiny oxidu uhličitého v atmosfére môžu spôsobiť veľkú zmenu povrchovej teploty prostredníctvom skleníkového efektu. Bol ovplyvnený prácou iných, vrátane Josepha Fouriera. Arrhenius použil infračervené pozorovania Mesiaca na zistenie absorpcie infračerveného žiarenia atmosférickým CO₂ a vodnou parou. V pôvodnej podobe Arrheniov skleníkový zákon znie takto:

"Ak sa množstvo kyseliny uhličitej zvyšuje geometrickou postupnosťou, zvyšovanie teploty sa bude zvyšovať takmer aritmetickou postupnosťou."

Tento zjednodušený výraz sa používa dodnes:

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

Jeho kniha Worlds in the making (1908) bola určená širokej verejnosti. Predpokladal, že ľudské emisie CO₂ budú dostatočne silné na to, aby zabránili vstupu sveta do novej doby ľadovej, a že na uživenie rýchlo rastúcej populácie bude potrebná teplejšia Zem:

"Teplota zemského povrchu... do určitej miery súvisí s atmosférou, ktorá ho obklopuje, a najmä s jej priepustnosťou pre tepelné žiarenie." (p46)

"[Túto] teóriu nazvali teóriou horúcich domov, pretože si mysleli, že atmosféra pôsobí na spôsob sklenených tabúľ horúcich domov." (p51)

"Ak by sa množstvo kyseliny uhličitej vo vzduchu znížilo na polovicu jej súčasného percenta, teplota by klesla približne o 4°; zníženie na jednu štvrtinu by znížilo teplotu o 8°. Na druhej strane, každé zdvojnásobenie percenta oxidu uhličitého vo vzduchu by zvýšilo teplotu zemského povrchu o 4°; a ak by sa množstvo oxidu uhličitého zvýšilo štvornásobne, teplota by sa zvýšila o 8°. (p53)

"Hoci more, ktoré absorbuje kyselinu uhličitú, pôsobí ako regulátor s obrovskou kapacitou, ktorý pohlcuje približne päť šestín vyprodukovanej kyseliny uhličitej, predsa len si uvedomujeme, že nepatrné percento kyseliny uhličitej v atmosfére sa môže vďaka pokroku priemyslu v priebehu niekoľkých storočí výrazne zmeniť." (p54)

"Vplyvom rastúceho množstva kyseliny uhličitej v atmosfére môžeme dúfať, že sa dočkáme vekov s vyrovnanejším a lepším podnebím, najmä pokiaľ ide o chladnejšie oblasti Zeme, vekov, keď Zem prinesie oveľa bohatšiu úrodu ako v súčasnosti, aby sa ľudstvo rýchlo rozmnožilo." (p63)

Ako prvý predpovedal, že emisie oxidu uhličitého zo spaľovania fosílnych palív a iných spaľovacích procesov spôsobia globálne otepľovanie. Arrhenius jednoznačne veril, že teplejší svet bude pozitívnou zmenou. Napriek tomu približne do roku 1960 väčšina vedcov skleníkový efekt odmietala, pretože ho považovala za veľmi nepravdepodobný. Milutin Milankovič predstavil mechanizmus vzniku ľadových dôb: využíval cyklické zmeny dráhy Zeme (Milankovičove cykly). V súčasnosti sa akceptuje vysvetlenie, že orbitálne vplyvy určujú načasovanie dôb ľadových, pričom CO₂ pôsobí ako zosilňujúca spätná väzba.

Ľudské záležitosti

Napadla ho myšlienka univerzálneho jazyka (jedného jazyka, ktorým by hovorili všetci) a navrhol modifikáciu angličtiny.

Arrhenius bol jedným z niekoľkých popredných švédskych vedcov, ktorí v roku 1922 pomohli vytvoriť Štátny ústav pre rasovú biológiu. Išlo o myšlienku ovplyvnenú eugenikou. Pôvodne bol navrhnutý ako Nobelov inštitút. Arrhenius bol členom správnej rady inštitútu, keďže bol členom Švédskej spoločnosti pre rasovú hygienu (eugeniku) založenej v roku 1909.