Svante Arrhenius

Korai munkák

Korai munkássága az elektrolitok vezetőképességével foglalkozott. E munkája alapján 1884-ben az Uppsalai Egyetemen egy 150 oldalas, az elektrolitok vezetőképességéről szóló dolgozatot nyújtott be doktori értekezésként. Ez nem nyűgözte le a professzorokat, és alacsony fokozatot kapott. Később ennek a munkának a kiterjesztéseivel kiérdemelte a kémiai Nobel-díjat.

A dolgozat legfontosabb gondolata az volt, hogy kifejtette, hogy sem a tiszta sók, sem a tiszta víz nem vezető, de a sók vízben lévő oldatai igen.

Arrhenius magyarázata az volt, hogy az oldat kialakulásakor a só töltött részecskékre (amelyeket Michael Faraday sok évvel korábban ionoknak nevezett el) hasad szét. Faraday úgy vélte, hogy az ionok az elektrolízis során keletkeznek; Arrhenius elképzelése szerint a sóoldatok elektromos áram hiányában is tartalmaznak ionokat. Azt javasolta, hogy az oldatban lejátszódó kémiai reakciók az ionok közötti reakciók.

Az ionos tudományos elméletének kiterjesztéseként Arrhenius 1884-ben a savak és bázisok meghatározását javasolta. Úgy vélte, hogy a savak olyan anyagok, amelyek oldatban hidrogénionokat termelnek, a bázisok pedig olyan anyagok, amelyek oldatban hidroxidionokat termelnek.

A Nobel-díj

1900 körül Arrhenius részt vett a Nobel Intézetek és a Nobel-díjak létrehozásában. Élete hátralévő részében tagja volt a fizikai Nobel-bizottságnak és a kémiai Nobel-bizottságnak.

Pozícióit arra használta fel, hogy díjakat szerezzen barátainak (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards), és arra, hogy megpróbálja megtagadni azokat ellenségeitől (Paul Ehrlich, Walther Nernst). 1903-ban ő lett az első svéd persn, aki megkapta a kémiai Nobel-díjat.

Későbbi munka

Miután nevet szerzett magának, más tudományos kérdések felé fordult.

Fiziológia

1904-ben (a Kaliforniai Egyetemen) több előadást tartott, amelyekben megpróbálta bemutatni a fizikai kémia módszereinek alkalmazását a toxinok és antitoxinok elméletének tanulmányozására, és amelyeket 1907-ben Immunokémia címmel publikáltak.

Föld- és bolygótudományok

Figyelme a geológia (a jégkorszakok eredete), a csillagászat, a fizikai kozmológia és az asztrofizika felé is fordult, számot vetve a Naprendszer csillagközi ütközés általi születésével. Úgy vélte, hogy a sugárzás nyomása az üstökösök, a napkorona, a sarki fény és az állatövi fény számlájára írható.

Úgy vélte, hogy az életet a spórák szállítása hozhatta bolygóról bolygóra. Ezt az elképzelést ma pánspermia néven ismerjük.

Üvegházhatás

Arrhenius a jégkorszakok magyarázatára talált ki egy elméletet, és 1896-ban ő volt az első tudós, aki úgy gondolta, hogy a légkör szén-dioxid-szintjének változása az üvegházhatás révén nagymértékben megváltoztathatja a felszíni hőmérsékletet. Mások, köztük Joseph Fourier munkája is hatással volt rá. Arrhenius a Hold infravörös megfigyelései alapján dolgozta ki az infravörös sugárzásnak a légköri CO₂ és a vízgőz általi elnyelését. Eredeti formájában Arrhenius üvegházhatástörvénye a következőképpen hangzik:

"Ha a szénsav mennyisége geometriai haladással növekszik, a hőmérséklet növekedése majdnem számtani haladással növekszik".

Ezt az egyszerűsített kifejezést ma is használják:

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

Worlds in the making (1908) című könyve a nagyközönségnek szólt. Azt sugallta, hogy az ember által kibocsátott CO₂ elég erős lesz ahhoz, hogy megakadályozza, hogy a világ új jégkorszakba lépjen, és hogy a gyorsan növekvő népesség táplálásához melegebb Földre lesz szükség:

"A földfelszín hőmérséklete... bizonyos mértékig [összefügg] az azt körülvevő légkörrel, és különösen annak a hősugarak számára való áteresztő képességével". (p46)

"[Az] elméletet melegház-elméletnek nevezték el, mert úgy gondolták, hogy a légkör a melegházak üvegablakaihoz hasonlóan viselkedik." (p51)

"Ha a levegőben lévő szénsav mennyisége a jelenlegi százalékos arányának felére csökkenne, a hőmérséklet körülbelül 4°-kal csökkenne; egy negyedére való csökkenés 8°-kal csökkentené a hőmérsékletet. Másrészt a levegőben lévő szén-dioxid százalékos arányának megduplázása 4°-kal emelné a földfelszín hőmérsékletét; ha pedig a szén-dioxid mennyisége négyszeresére növekedne, a hőmérséklet 8°-kal emelkedne". (p53)

"Bár a tenger a szénsav elnyelésével hatalmas kapacitású szabályozószerként működik, amely a keletkező szénsav mintegy öt-hatodát veszi fel, mégis felismerjük, hogy a légkörben lévő szénsav csekély százalékos aránya az ipar fejlődésével néhány évszázad alatt észrevehető mértékben megváltozhat". (p54)

"A légkörben növekvő szénsav hatására remélhetjük, hogy kiegyensúlyozottabb és jobb éghajlatú korszakokat élhetünk meg, különösen a Föld hidegebb régióit illetően, olyan korszakokat, amikor a Föld a jelenleginél sokkal bőségesebb termést hoz a gyorsan szaporodó emberiség javára". (p63)

Ő volt az első, aki megjósolta, hogy a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből és más égési folyamatokból származó szén-dioxid-kibocsátás globális felmelegedést fog okozni. Arrhenius egyértelműen úgy vélte, hogy a melegebb világ pozitív változás lenne. Ennek ellenére körülbelül 1960-ig a legtöbb tudós elvetette az üvegházhatást, mert nagyon valószínűtlennek tartották annak bekövetkeztét. Milutin Milankovics bemutatott egy mechanizmust a jégkorszakokra: a Föld pályájának ciklikus változásait (Milankovics-ciklusok) használta fel. Manapság az elfogadott magyarázat szerint az orbitális kényszer határozza meg a jégkorszakok időzítését, a CO pedig ₂erősítő visszacsatolásként hat.

Emberi ügyek

Egy egyetemes nyelv (egy olyan nyelv, amelyet mindenki beszélne) gondolata merült fel benne, és az angol nyelv módosítását javasolta.

Arrhenius egyike volt azon vezető svéd tudósoknak, akik 1922-ben segítettek létrehozni az Állami Fajbiológiai Intézetet. Ez egy eugenikai hatású elképzelés volt. Eredetileg Nobel Intézetként javasolták. Arrhenius tagja volt az intézet igazgatótanácsának, ahogyan az 1909-ben alapított Svéd Fajhigiéniai (Eugenikai) Társaságban is.