Svante Arrhenius


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Svante agosto Arrhenius ( / ɑː r n i ʊ s / ; [1] 19 febrero 1859 a 2 octubre 1927) fue un sueco científico . Originalmente físico , pero a menudo conocido como químico , Arrhenius fue uno de los fundadores de la ciencia de la química física . Recibió el Premio Nobel de Química en 1903, convirtiéndose en el primer premio Nobel sueco . En 1905, se convirtió en director del Instituto Nobel, donde permaneció hasta su muerte. [2]

Arrhenius fue el primero en utilizar principios de química física para estimar hasta qué punto los aumentos en el dióxido de carbono atmosférico son responsables del aumento de la temperatura de la superficie de la Tierra. En la década de 1960, Charles David Keeling demostró que la cantidad de emisiones de dióxido de carbono causadas por el hombre al aire es suficiente para provocar el calentamiento global . [3]

La ecuación de Arrhenius , el ácido de Arrhenius , la base de Arrhenius, el cráter lunar de Arrhenius , el cráter marciano de Arrhenius , [4] la montaña de Arrheniusfjellet y los laboratorios de Arrhenius de la Universidad de Estocolmo se llamaron así para conmemorar sus contribuciones a la ciencia.

Biografía

Primeros años

Arrhenius nació el 19 de febrero de 1859 en Vik (también escrito Wik o Wijk), cerca de Uppsala , Reino de Suecia , Reino Unido de Suecia y Noruega , hijo de Svante Gustav y Carolina Thunberg Arrhenius. Su padre había sido agrimensor en la Universidad de Uppsala y ascendió a un puesto de supervisor. A la edad de tres años, Arrhenius aprendió a leer por sí mismo sin el apoyo de sus padres, y al ver la adición de números de su padre en sus libros de cuentas, se convirtió en un prodigio aritmético . Más tarde, Arrhenius fue un apasionado de los conceptos matemáticos, el análisis de datos y el descubrimiento de sus relaciones y leyes.

A los ocho años ingresó en la escuela de la catedral local, comenzando en el quinto grado , distinguiéndose en física y matemáticas , y graduándose como el estudiante más joven y capaz en 1876.

Disociación iónica

En la Universidad de Uppsala, estaba insatisfecho con el instructor jefe de física y el único miembro de la facultad que podría haberlo supervisado en química, Per Teodor Cleve , por lo que se fue para estudiar en el Instituto de Física de la Academia Sueca de Ciencias en Estocolmo bajo el físico Erik Edlund en 1881. [ cita requerida ]

Su trabajo se centró en las conductividades de los electrolitos . En 1884, basándose en este trabajo, presentó una disertación de 150 páginas sobre conductividad electrolítica a Uppsala para el doctorado . No impresionó a los profesores, entre los que se encontraba Cleve, y recibió un título de cuarta clase, pero en su defensa fue reclasificado como de tercera clase. Más tarde, las ampliaciones de este mismo trabajo le valieron el Premio Nobel de Química de 1903 . [5]

Arrhenius presentó 56 tesis en su disertación de 1884, la mayoría de las cuales todavía serían aceptadas hoy sin cambios o con modificaciones menores. La idea más importante de la disertación fue su explicación del hecho de que las sales cristalinas sólidas se disocian en partículas cargadas emparejadas cuando se disuelven, por lo que ganaría el Premio Nobel de Química de 1903. La explicación de Arrhenius fue que al formar una solución , la sal se disocia en partículas cargadas, a las que Michael Faraday había dado el nombre de iones muchos años antes. La creencia de Faraday había sido que los iones se producían en el proceso de electrólisis., es decir, era necesaria una fuente de electricidad de corriente continua externa para formar iones. Arrhenius propuso que, incluso en ausencia de corriente eléctrica, las soluciones acuosas de sales contenían iones. Por tanto, propuso que las reacciones químicas en solución eran reacciones entre iones. [6] [7] [8]

La disertación no impresionó a los profesores de Uppsala, pero Arrhenius la envió a varios científicos de Europa que estaban desarrollando la nueva ciencia de la química física , como Rudolf Clausius , Wilhelm Ostwald y JH van 't Hoff . Quedaron mucho más impresionados y Ostwald incluso llegó a Uppsala para persuadir a Arrhenius de que se uniera a su equipo de investigación. Arrhenius declinó, sin embargo, ya que prefería quedarse en Suecia-Noruega por un tiempo (su padre estaba muy enfermo y moriría en 1885) y había recibido una cita en Uppsala. [6] [7] [8]

En una extensión de su teoría iónica, Arrhenius propuso definiciones para ácidos y bases en 1884. Creía que los ácidos eran sustancias que producen iones de hidrógeno en solución y que las bases eran sustancias que producen iones de hidróxido en solución.

Periodo medio

Lehrbuch der kosmischen Physik , 1903

En 1885, Arrhenius recibió una beca de viaje de la Academia Sueca de Ciencias, que le permitió estudiar con Ostwald en Riga (ahora en Letonia ), con Friedrich Kohlrausch en Würzburg , Alemania , con Ludwig Boltzmann en Graz, Austria , y con van 't Hoff en Amsterdam .

En 1889, Arrhenius explicó el hecho de que la mayoría de las reacciones requieren energía térmica adicional para proceder, formulando el concepto de energía de activación , una barrera energética que debe superarse antes de que reaccionen dos moléculas. La ecuación de Arrhenius proporciona la base cuantitativa de la relación entre la energía de activación y la velocidad a la que avanza una reacción.

En 1891, se convirtió en profesor en el Stockholm University College ( Stockholms Högskola , ahora Universidad de Estocolmo ), siendo ascendido a profesor de física (con mucha oposición) en 1895 y rector en 1896.

Premios Nobel

Alrededor de 1900, Arrhenius se involucró en la creación de los Institutos Nobel y los Premios Nobel . Fue elegido miembro de la Real Academia Sueca de Ciencias en 1901. Durante el resto de su vida, sería miembro del Comité Nobel de Física y miembro de facto del Comité Nobel de Química. Usó sus posiciones para organizar premios para sus amigos ( Jacobus van't Hoff , Wilhelm Ostwald , Theodore Richards ) y para intentar negárselos a sus enemigos ( Paul Ehrlich , Walther Nernst , Dmitri Mendeleev ). [9]En 1901 Arrhenius fue elegido miembro de la Academia de Ciencias de Suecia, contra una fuerte oposición. En 1903 se convirtió en el primer sueco en recibir el Premio Nobel de Química . En 1905, tras la fundación del Instituto Nobel de Investigación Física en Estocolmo, fue nombrado rector del instituto, cargo en el que permaneció hasta su jubilación en 1927.

En 1911, ganó el primer premio Willard Gibbs. [10]

Membresías de la sociedad

Fue elegido miembro honorario de la Sociedad Química de los Países Bajos en 1909. [11]

Se convirtió en miembro extranjero de la Royal Society (ForMemRS) en 1910. [12]

En 1912, fue elegido miembro honorario extranjero de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias [13].

En 1919, se convirtió en miembro extranjero de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos . [14]

Años despues

Tumba de la familia Arrhenius en Upsala

Con el tiempo, las teorías de Arrhenius se volvieron generalmente aceptadas y se dirigió a otros temas científicos. En 1902, comenzó a investigar problemas fisiológicos en términos de teoría química. Determinó que las reacciones en los organismos vivos y en el tubo de ensayo seguían las mismas leyes.

En 1904 impartió en la Universidad de California un curso de conferencias, cuyo objeto fue ilustrar la aplicación de los métodos de la química física al estudio de la teoría de toxinas y antitoxinas , y que fueron publicadas en 1907 con el título Inmunoquímica . [15] [16] También centró su atención en la geología (el origen de las edades de hielo ), la astronomía , la cosmología física y la astrofísica , lo que explica el nacimiento del sistema solar por colisión interestelar. Consideró la presión de radiacióncomo explicación de los cometas , la corona solar , la aurora boreal y la luz zodiacal .

Pensó que la vida podría haber sido transportada de un planeta a otro mediante el transporte de esporas , la teoría ahora conocida como panspermia . [15] [17] Pensó en la idea de un idioma universal , proponiendo una modificación del idioma inglés .

Fue miembro de la junta de la Sociedad Sueca para la Higiene Racial (fundada en 1909), que respaldaba el mendelismo en ese momento y contribuyó al tema de los anticonceptivos alrededor de 1910. Sin embargo, hasta 1938 la información y la venta de anticonceptivos estaban prohibidas en el Reino de Suecia. . Gordon Stein escribió que Svante Arrhenius era ateo. [18] [19] En sus últimos años escribió libros de texto y libros populares, tratando de enfatizar la necesidad de seguir trabajando en los temas que discutió. En septiembre de 1927, contrajo un ataque de catarro intestinal agudo y murió el 2 de octubre. Fue enterrado en Upsala.

Matrimonios y familia

Estuvo casado dos veces, primero con su ex alumna Sofia Rudbeck (1894 a 1896), con quien tuvo un hijo, Olof Arrhenius  [ sv ; fr ] , y luego a Maria Johansson (1905 a 1927), con quien tuvo dos hijas y un hijo.

Arrhenius era el abuelo de la bacterióloga Agnes Wold , [20] el químico Svante Wold  [ sv ] , [21] y el biogeoquímico oceánico Gustaf Arrhenius  [ sv ; fr ] . [22]

Efecto invernadero

Al desarrollar una teoría para explicar las edades de hielo , Arrhenius, en 1896, fue el primero en utilizar los principios básicos de la química física para calcular estimaciones de la medida en que los aumentos en el dióxido de carbono (CO 2 ) atmosférico aumentarán la temperatura de la superficie de la Tierra a través del invernadero. efecto . [3] [23] [24] Estos cálculos lo llevaron a concluir que las emisiones de CO 2 causadas por el hombre , provenientes de la quema de combustibles fósiles y otros procesos de combustión, son lo suficientemente grandes como para causar el calentamiento global. Esta conclusión ha sido ampliamente probada, ganando un lugar en el centro de la ciencia climática moderna. [25] [26]Arrhenius, en este trabajo, se basó en el trabajo anterior de otros científicos famosos, incluidos Joseph Fourier , John Tyndall y Claude Pouillet . Arrhenius quería determinar si los gases de efecto invernadero podrían contribuir a la explicación de la variación de temperatura entre los períodos glacial e interglacial. [27] Arrhenius usó observaciones infrarrojas de la luna - por Frank Washington Very y Samuel Pierpont Langley en el Observatorio Allegheny en Pittsburgh - para calcular cuánta radiación infrarroja (calor) es capturada por CO 2 y agua (H 2O) vapor en la atmósfera terrestre. Utilizando la "ley de Stefan" (mejor conocida como la ley de Stefan-Boltzmann ), formuló lo que él denominó una "regla". En su forma original, la regla de Arrhenius dice lo siguiente:

si la cantidad de ácido carbónico aumenta en progresión geométrica, el aumento de la temperatura aumentará casi en progresión aritmética.

Aquí, Arrhenius se refiere al CO 2 como ácido carbónico (que se refiere solo a la forma acuosa H 2 CO 3 en el uso moderno). La siguiente formulación de la regla de Arrhenius todavía se usa hoy en día: [28]

donde es la concentración de CO 2 al comienzo (tiempo cero) del período en estudio (si se usa la misma unidad de concentración para ambos y , entonces no importa qué unidad de concentración se use); es la concentración de CO 2 al final del período en estudio; ln es el logaritmo natural (= log base e ( log e )); y es el aumento de la temperatura, en otras palabras, el cambio en la tasa de calentamiento de la superficie terrestre ( forzamiento radiativo ), que se mide en vatios por metro cuadrado . [28]Las derivaciones de los modelos de transferencia radiativa atmosférica han encontrado que (alfa) para el CO 2 es 5,35 (± 10%) W / m 2 para la atmósfera de la Tierra. [29]

Arrhenius en la primera conferencia de Solvay sobre química en 1922 en Bruselas .

Según la información de su colega Arvid Högbom , Arrhenius fue la primera persona en predecir que las emisiones de dióxido de carbono de la quema de combustibles fósiles y otros procesos de combustión eran lo suficientemente grandes como para causar el calentamiento global. En su cálculo, Arrhenius incluyó la retroalimentación de los cambios en el vapor de agua, así como los efectos latitudinales, pero omitió las nubes, la convección de calor hacia arriba en la atmósfera y otros factores esenciales. Actualmente, su trabajo se ve menos como una cuantificación precisa del calentamiento global que como la primera demostración de que los aumentos en el CO 2 atmosférico provocarán el calentamiento global, en igualdad de condiciones.

Svante Arrhenius (1909)

Los valores de absorción de Arrhenius para CO 2 y sus conclusiones fueron criticados por Knut Ångström en 1900, quien publicó el primer espectro moderno de absorción infrarroja de CO 2 con dos bandas de absorción, y publicó resultados experimentales que parecían mostrar que la absorción de radiación infrarroja por el gas en la atmósfera ya estaba "saturada", por lo que agregar más no podía hacer ninguna diferencia. Arrhenius respondió enérgicamente en 1901 ( Annalen der Physik ), descartando la crítica por completo. Tocó el tema brevemente en un libro técnico titulado Lehrbuch der kosmischen Physik (1903). Más tarde escribió Världarnas utveckling (1906) (alemán: Das Werden der Welten[1907], inglés: Worlds in the Making [1908]) dirigido a una audiencia general, donde sugirió que la emisión humana de CO 2 sería lo suficientemente fuerte como para evitar que el mundo entre en una nueva era glacial, y que una tierra más cálida sería necesario para alimentar a la población en rápido crecimiento:

"Hasta cierto punto, la temperatura de la superficie terrestre, como veremos a continuación, está condicionada por las propiedades de la atmósfera que la rodea y, en particular, por la permeabilidad de esta última a los rayos de calor". (pág.46)
El gran físico francés Fourier había sugerido alrededor de 1800 que las envolturas atmosféricas limitan las pérdidas de calor de los planetas. Sus ideas fueron desarrolladas más tarde por Pouillet y Tyndall. Su teoría ha sido denominada teoría del invernadero, porque pensaban que la atmósfera actuó a la manera de los cristales de los invernaderos ". (pág.51)
"Si la cantidad de ácido carbónico [CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 (ácido carbónico)] en el aire desciende a la mitad de su porcentaje actual, la temperatura bajaría alrededor de 4 °; una disminución a uno Un cuarto reduciría la temperatura en 8 °. Por otro lado, cualquier duplicación del porcentaje de dióxido de carbono en el aire elevaría la temperatura de la superficie de la tierra en 4 °; y si el dióxido de carbono se cuadruplicara, la temperatura aumentaría subir en 8 ° ". (pág.53)
"Aunque el mar, al absorber el ácido carbónico, actúa como un regulador de enorme capacidad, que absorbe alrededor de cinco sextos del ácido carbónico producido, reconocemos que el ligero porcentaje de ácido carbónico en la atmósfera puede ser debido a los avances de la industria. ser cambiado en un grado notable en el transcurso de unos pocos siglos ". (pág.54)
"Dado que, ahora, las edades cálidas se han alternado con períodos glaciales, incluso después de la aparición del hombre en la tierra, debemos preguntarnos: ¿Es probable que en las próximas edades geológicas seamos visitados por un nuevo período de hielo que nos alejará de ¿Nuestros países templados en los climas más cálidos de África? No parece haber mucho motivo para tal aprensión. La enorme combustión de carbón por nuestros establecimientos industriales es suficiente para aumentar el porcentaje de dióxido de carbono en el aire en un grado perceptible ". (pág.61)
"A menudo escuchamos lamentaciones de que la generación actual desperdicia el carbón almacenado en la tierra sin pensar en el futuro, y nos aterroriza la terrible destrucción de vidas y propiedades que ha seguido a las erupciones volcánicas de nuestros días. Encontramos una especie de consuelo en la consideración de que aquí, como en cualquier otro caso, hay bien mezclado con mal. Por la influencia del porcentaje creciente de ácido carbónico en la atmósfera, podemos esperar disfrutar de edades con más ecuanimidad y mejor los climas, especialmente en lo que respecta a las regiones más frías de la tierra, edades en las que la tierra producirá cosechas mucho más abundantes que las actuales, en beneficio de la rápida propagación de la humanidad ". (pág.63)

En este momento, la explicación de consenso aceptada es que, históricamente, el forzamiento orbital ha establecido el tiempo para las edades de hielo, con el CO 2 actuando como una retroalimentación amplificadora esencial . [30] [31] Sin embargo, las emisiones de CO 2 desde la revolución industrial han aumentado el CO 2 a un nivel no encontrado desde hace 10 a 15 millones de años, cuando la temperatura media global de la superficie era hasta 11 ° F (6 ° C) más cálida. que ahora y casi todo el hielo se había derretido, elevando los niveles del mar en el mundo a unos 100 pies más altos que los de hoy. [32]

Arrhenius estimó, basándose en los niveles de CO 2 en ese momento, que reducir los niveles entre 0,62 y 0,55 disminuiría las temperaturas entre 4 y 5 ° C (grados Celsius) y un aumento de 2,5 a 3 veces el CO 2 provocaría un aumento de temperatura de 8– 9 ° C en el Ártico. [23] [33] En su libro Worlds in the Making , describió la teoría del "invernadero" de la atmósfera. [34]

Obras

  • 1884, Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes , tesis doctoral, Estocolmo, Real editorial, PA Norstedt & Söner, 155 páginas.
  • 1896a, Ueber den Einfluss des Atmosphärischen Kohlensäurengehalts auf die Temperatur der Erdoberfläche , en las Actas de la Real Academia Sueca de Ciencias, Estocolmo 1896, Volumen 22, I N. 1, páginas 1-101.
  • 1896b, Sobre la influencia del ácido carbónico en el aire sobre la temperatura del suelo , Londres, Edimburgo y Dublín Philosophical Magazine y Journal of Science (quinta serie), abril de 1896. vol 41, páginas 237–275.
  • 1901a, Ueber die Wärmeabsorption durch Kohlensäure , Annalen der Physik, Vol 4, 1901, páginas 690–705.
  • 1901b, Über Die Wärmeabsorption Durch Kohlensäure Und Ihren Einfluss Auf Die Temperatur Der Erdoberfläche . Resumen de las actas de la Royal Academy of Science, 58, 25–58.
  • Arrhenius, Svante. Die Verbreitung des Lebens im Weltenraum . Die Umschau, Frankfurt a. M., 7, 1903, 481–486.
  • Lehrbuch der kosmischen Physik (en alemán). 1 . Leipzig: Hirzel. 1903.
    • Lehrbuch der kosmischen Physik (en alemán). 2 . Leipzig: Hirzel. 1903.
  • 1906, Die vermutliche Ursache der Klimaschwankungen , Meddelanden från K. Vetenskapsakademiens Nobelinstitut, Vol 1 No 2, páginas 1–10
  • 1908, Das Werden der Welten (Mundos en ciernes; la evolución del universo), Academic Publishing House, Leipzig, 208 páginas.

Ver también

  • Reacción ácido-base
  • Historia de la ciencia del cambio climático
  • James Croll
  • Eunice Newton Foote
  • Pantano de George Perkins
  • Milutin Milanković
  • Greta Thunberg - activista climática y pariente lejana de Arrhenius [35]

Referencias

  1. ^ "Arrhenius" . Diccionario Webster's New World College .
  2. ^ "Arrhenius, Svante August" en la Encyclopædia de Chambers . Londres: George Newnes , 1961, vol. 1, pág. 635.
  3. ↑ a b Baum, Sr., Rudy M. (2016). "Cálculos futuros: el primer creyente del cambio climático" . Destilaciones . 2 (2): 38–39 . Consultado el 22 de marzo de 2018 .
  4. de Vaucouleurs, G .; et al. (Septiembre de 1975). "La nueva nomenclatura marciana de la Unión Astronómica Internacional". Ícaro . 26 (1): 85-98. Código Bibliográfico : 1975Icar ... 26 ... 85D . doi : 10.1016 / 0019-1035 (75) 90146-3 .
  5. ^ "El Premio Nobel de Química 1903" . www.nobelprize.org . Consultado el 18 de marzo de 2018 .
  6. ^ a b Harris, William; Levey, Judith, eds. (1975). The New Columbia Encyclopedia (4ª ed.). Ciudad de Nueva York: Universidad de Columbia. pag. 155 . ISBN 978-0-231035-729.
  7. ↑ a b McHenry, Charles, ed. (1992). La nueva Encyclopædia Britannica . 1 (15 ed.). Chicago: Encyclopædia Britannica, Inc. pág. 587. ISBN 978-085-229553-3.
  8. ↑ a b Cillispie, Charles, ed. (1970). Diccionario de biografía científica (1 ed.). Ciudad de Nueva York: Charles Scribner's Sons. págs. 296-302. ISBN 978-0-684101-125.
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  16. ^ Svante Arrhenius (1907). Inmunoquímica; la aplicación de los principios de la química física al estudio de los anticuerpos biológicos . La Compañía Macmillan.
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  23. ↑ a b Arrhenius, Svante (1896). "Sobre la influencia del ácido carbónico en el aire sobre la temperatura del suelo" (PDF) . The London, Edinburgh y Dublin Philosophical Magazine y Journal of Science . 41 (251): 237–276. doi : 10.1080 / 14786449608620846 .
  24. Arrhenius, Svante (1897). "Sobre la influencia del ácido carbónico en el aire sobre la temperatura del suelo" . Publicaciones de la Sociedad Astronómica del Pacífico . 9 (54): 14. Bibcode : 1897PASP .... 9 ... 14A . doi : 10.1086 / 121158 .
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Fuentes

  •  Este artículo incorpora texto de una publicación que ahora es de dominio público :  Chisholm, Hugh, ed. (1911). " Arrhenius, Svante August ". Encyclopædia Britannica . 2 (11ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 648.

Otras lecturas

  • Snelders, HAM (1970). "Arrhenius, Svante August". Diccionario de biografía científica . 1 . Nueva York: Charles Scribner's Sons. págs. 296-301. ISBN 978-0-684-10114-9.
  • Crawford, Elisabeth T. (1996). Arrhenius: de la teoría iónica al efecto invernadero . Canton, MA: Publicaciones de historia de la ciencia. ISBN 978-0-88135-166-8.
  • Coffey, Patrick (2008). Catedrales de la ciencia: las personalidades y rivalidades que hicieron la química moderna . Prensa de la Universidad de Oxford. ISBN 978-0-19-532134-0.

enlaces externos

  • Obras de Svante Arrhenius en el Proyecto Gutenberg
  • Svante Arrhenius en Nobelprize.org, incluida la Conferencia Nobel, 11 de diciembre de 1903 Desarrollo de la teoría de la disociación electrolítica
  • Un tributo a la memoria de Svante Arrhenius (1859-1927), un científico adelantado a su tiempo , publicado en 2008 por la Real Academia Sueca de Ciencias de la Ingeniería
  • Svante Arrhenius (1859-1927)
  • Obs 50 (1927) 363 - Obituario (un párrafo)
  • PASP 39 (1927) 385 - Obituario (un párrafo)
  • "Sobre la influencia del ácido carbónico en el aire sobre la temperatura del suelo", Arrhenius, 1896, en línea y analizado en BibNum [haga clic en 'à télécharger' para un análisis en inglés]
  • Recortes de periódicos sobre Svante Arrhenius en el Archivo de Prensa del siglo XX de la ZBW
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