Svante Arrhenius - Svante Arrhenius

Svante Arrhenius
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Svante Arrhenius por volta de 1910
Nascer
Svante August Arrhenius

( 1859-02-19 )19 de fevereiro de 1859
Faleceu 2 de outubro de 1927 (1927-10-02)(com 68 anos)
Estocolmo , Suécia
Nacionalidade sueco
Alma mater
Conhecido por
  • Cálculo do aquecimento para o duplo dióxido de carbono na atmosfera.
Prêmios
Carreira científica
Campos
Orientador de doutorado
Alunos de doutorado Oskar Benjamin Klein

Svante August Arrhenius ( / ə r i n i ə s , ə r n i ə s / ə- REE -nee-əs, -⁠ RAIO - , sueco:  [svânːtɛ arěːnɪɵs] ; 19 de fevereiro de 1859 - 02 de outubro de 1927 ) era um cientista sueco . Originalmente um físico , mas frequentemente referido como químico , Arrhenius foi um dos fundadores da ciência físico-química . Ele recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1903, tornando-se o primeiro Prêmio Nobel sueco . Em 1905, tornou-se diretor do Instituto Nobel, onde permaneceu até sua morte.

Arrhenius foi o primeiro a usar princípios de físico-química para estimar até que ponto os aumentos no dióxido de carbono atmosférico são responsáveis ​​pelo aumento da temperatura da superfície da Terra. Na década de 1960, Charles David Keeling demonstrou que a quantidade de emissões de dióxido de carbono causadas pelo homem no ar é suficiente para causar o aquecimento global .

A equação de Arrhenius , o ácido de Arrhenius , a base de Arrhenius, a cratera lunar Arrhenius , a cratera marciana Arrhenius , a montanha de Arrheniusfjellet e os Laboratórios Arrhenius na Universidade de Estocolmo foram nomeados para comemorar suas contribuições à ciência.

Biografia

Primeiros anos

Arrhenius nasceu em 19 de fevereiro de 1859 em Vik (também conhecido como Wik ou Wijk), perto de Uppsala , Reino da Suécia , Reino da Suécia e Noruega , filho de Svante Gustav e Carolina Thunberg Arrhenius. Seu pai havia sido agrimensor para a Universidade de Uppsala , chegando a um cargo de supervisor. Aos três anos, Arrhenius aprendeu sozinho a ler sem o incentivo de seus pais e, ao observar a adição de números por seu pai em seus livros contábeis, tornou-se um prodígio da aritmética . Mais tarde na vida, Arrhenius foi profundamente apaixonado por conceitos matemáticos, análise de dados e descoberta de suas relações e leis.

Aos oito anos, ele ingressou na escola da catedral local, começando na quinta série , distinguindo-se em física e matemática e graduando-se como o aluno mais jovem e capaz em 1876.

Dissociação iônica

Na Universidade de Uppsala, ele estava insatisfeito com o instrutor-chefe de física e o único membro do corpo docente que poderia tê-lo orientado em química, Per Teodor Cleve , então ele saiu para estudar no Instituto de Física da Academia Sueca de Ciências em Estocolmo sob o físico Erik Edlund em 1881.

Seu trabalho se concentrou na condutividade dos eletrólitos . Em 1884, com base nesse trabalho, ele submeteu uma dissertação de 150 páginas sobre condutividade eletrolítica a Uppsala para o doutorado . Isso não impressionou os professores, entre os quais Cleve, que recebeu o diploma de quarta classe, mas em sua defesa foi reclassificado como de terceira classe. Mais tarde, extensões desse mesmo trabalho lhe renderam o Prêmio Nobel de Química de 1903 .

Arrhenius apresentou 56 teses em sua dissertação de 1884, a maioria das quais ainda hoje seria aceita inalterada ou com pequenas modificações. A ideia mais importante da dissertação foi sua explicação do fato de que sais sólidos cristalinos se desassociam em partículas carregadas emparelhadas quando dissolvidos, pelo que ele ganharia o Prêmio Nobel de Química em 1903. A explicação de Arrhenius era que, ao formar uma solução , o sal se desassocia em partículas carregadas, às quais Michael Faraday havia dado o nome de íons muitos anos antes. A crença de Faraday era que íons eram produzidos no processo de eletrólise , ou seja, uma fonte externa de corrente contínua de eletricidade era necessária para formar íons. Arrhenius propôs que, mesmo na ausência de uma corrente elétrica, as soluções aquosas de sais continham íons. Ele então propôs que as reações químicas em solução eram reações entre íons.

A dissertação não impressionou os professores de Uppsala, mas Arrhenius a enviou a vários cientistas europeus que estavam desenvolvendo a nova ciência da físico-química , como Rudolf Clausius , Wilhelm Ostwald e JH van 't Hoff . Eles ficaram muito mais impressionados, e Ostwald até mesmo foi a Uppsala para persuadir Arrhenius a se juntar à sua equipe de pesquisa. Arrhenius recusou, no entanto, porque preferia ficar na Suécia-Noruega por um tempo (seu pai estava muito doente e morreria em 1885) e recebeu uma nomeação em Uppsala.

Em uma extensão de sua teoria iônica, Arrhenius propôs definições para ácidos e bases , em 1884. Ele acreditava que os ácidos eram substâncias que produzem íons hidrogênio em solução e que as bases eram substâncias que produzem íons hidróxido em solução.

Período intermediário

Lehrbuch der kosmischen Physik , 1903

Em 1885, Arrhenius recebeu a seguir uma bolsa de viagem da Academia Sueca de Ciências, o que lhe permitiu estudar com Ostwald em Riga (agora na Letônia ), com Friedrich Kohlrausch em Würzburg , Alemanha , com Ludwig Boltzmann em Graz, Áustria , e com van 't Hoff em Amsterdã .

Em 1889, Arrhenius explicou o fato de que a maioria das reações requer energia térmica adicional para prosseguir formulando o conceito de energia de ativação , uma barreira de energia que deve ser superada antes que duas moléculas reajam. A equação de Arrhenius fornece a base quantitativa da relação entre a energia de ativação e a taxa na qual uma reação ocorre.

Em 1891, tornou-se professor no Stockholm University College ( Stockholms Högskola , agora Stockholm University ), sendo promovido a professor de física (com muita oposição) em 1895 e reitor em 1896.

prémios Nobel

Por volta de 1900, Arrhenius envolveu-se na criação dos Institutos Nobel e dos Prêmios Nobel . Ele foi eleito membro da Real Academia Sueca de Ciências em 1901. Pelo resto de sua vida, ele seria membro do Comitê Nobel de Física e membro de fato do Comitê Nobel de Química. Ele usou suas posições para arranjar prêmios para seus amigos ( Jacobus van't Hoff , Wilhelm Ostwald , Theodore Richards ) e para tentar negá-los a seus inimigos ( Paul Ehrlich , Walther Nernst , Dmitri Mendeleev ). Em 1901, Arrhenius foi eleito para a Academia Sueca de Ciências, contra forte oposição. Em 1903, ele se tornou o primeiro sueco a receber o Prêmio Nobel de Química . Em 1905, após a fundação do Instituto Nobel de Pesquisa Física de Estocolmo, foi nomeado reitor do instituto, cargo onde permaneceu até a aposentadoria em 1927.

Em 1911, ele ganhou o primeiro Prêmio Willard Gibbs.

Membros da sociedade

Ele foi eleito membro honorário da Sociedade Química da Holanda em 1909.

Ele se tornou um membro estrangeiro da Royal Society (ForMemRS) em 1910.

Em 1912, foi eleito Membro Honorário Estrangeiro da Academia Americana de Artes e Ciências

Em 1919, tornou-se membro estrangeiro da Real Academia Holandesa de Artes e Ciências .

Anos depois

Túmulo da família Arrhenius em Uppsala

Eventualmente, as teorias de Arrhenius tornaram-se geralmente aceitas e ele se voltou para outros tópicos científicos. Em 1902, ele começou a investigar problemas fisiológicos em termos de teoria química. Ele determinou que as reações em organismos vivos e em tubos de ensaio seguiam as mesmas leis.

Em 1904, deu na Universidade da Califórnia um curso de palestras, cujo objetivo era ilustrar a aplicação dos métodos da físico-química ao estudo da teoria das toxinas e antitoxinas , e que foram publicadas em 1907 com o título Immunochemistry . Ele também voltou sua atenção para a geologia (a origem das eras glaciais ), astronomia , cosmologia física e astrofísica , responsável pelo nascimento do sistema solar por colisão interestelar. Ele considerou a pressão da radiação como responsável pelos cometas , a coroa solar , a aurora boreal e a luz zodiacal .

Ele achava que a vida poderia ter sido carregada de planeta a planeta pelo transporte de esporos , a teoria agora conhecida como panspermia . Ele pensou na ideia de uma língua universal , propondo uma modificação da língua inglesa .

Ele foi membro do conselho da Sociedade Sueca de Higiene Racial (fundada em 1909), que endossava o mendelismo na época, e contribuiu para o tema dos anticoncepcionais por volta de 1910. No entanto, até 1938, a informação e a venda de anticoncepcionais eram proibidas no Reino da Suécia . Gordon Stein escreveu que Svante Arrhenius era ateu. Em seus últimos anos, ele escreveu livros didáticos e populares, tentando enfatizar a necessidade de mais trabalhos sobre os tópicos que discutia. Em setembro de 1927, ele teve um ataque de catarro intestinal agudo e morreu em 2 de outubro. Ele foi enterrado em Uppsala.

Casamentos e família

Ele foi casado duas vezes, primeiro com sua ex-aluna Sofia Rudbeck (1894 a 1896), com quem teve um filho, Olof Arrhenius  [ sv ; fr ] , e depois a Maria Johansson (1905 a 1927), com quem teve duas filhas e um filho.

Arrhenius era o avô do bacteriologista Agnes Wold , do químico Svante Wold  [ sv ] e do biogeoquímico oceânico Gustaf Arrhenius  [ sv ; fr ] .

Efeito estufa

Este artigo de 1902 atribui a Arrhenius a teoria de que a combustão do carvão poderia causar um certo grau de aquecimento global, levando à extinção humana.

Ao desenvolver uma teoria para explicar as idades do gelo , Arrhenius, em 1896, foi o primeiro a usar os princípios básicos da físico-química para calcular estimativas da extensão em que os aumentos no dióxido de carbono atmosférico (CO 2 ) irão aumentar a temperatura da superfície da Terra através da estufa efeito . Esses cálculos o levaram a concluir que as emissões de CO 2 causadas pelo homem , da queima de combustíveis fósseis e outros processos de combustão, são grandes o suficiente para causar o aquecimento global. Esta conclusão foi amplamente testada, conquistando um lugar no centro da ciência moderna do clima. Arrhenius, neste trabalho, baseou-se no trabalho anterior de outros cientistas famosos, incluindo Joseph Fourier , John Tyndall e Claude Pouillet . Arrhenius queria determinar se os gases de efeito estufa poderiam contribuir para a explicação da variação de temperatura entre os períodos glaciais e interglaciais. Arrhenius usou observações infravermelhas da lua - por Frank Washington Very e Samuel Pierpont Langley no Observatório Allegheny em Pittsburgh - para calcular quanto da radiação infravermelha (calor) é capturada por CO 2 e vapor de água (H 2 O) na atmosfera da Terra. Usando a 'lei de Stefan' (mais conhecida como lei de Stefan-Boltzmann ), ele formulou o que chamou de 'regra'. Em sua forma original, a regra de Arrhenius é a seguinte:

se a quantidade de ácido carbônico aumenta na progressão geométrica, o aumento da temperatura aumentará quase na progressão aritmética.

Aqui, Arrhenius se refere ao CO 2 como ácido carbônico (que se refere apenas à forma aquosa H 2 CO 3 no uso moderno). A seguinte formulação da regra de Arrhenius ainda está em uso hoje:

onde é a concentração de CO 2 no início (tempo zero) do período em estudo (se a mesma unidade de concentração for utilizada para ambos e , então não importa qual unidade de concentração for utilizada); é a concentração de CO 2 no final do período em estudo; ln é o logaritmo natural (= log base e ( log e )); e é o aumento da temperatura, ou seja, a mudança na taxa de aquecimento da superfície da Terra ( forçamento radiativo ), que é medida em Watts por metro quadrado . Derivações de modelos de transferência radiativa atmosférica descobriram que (alfa) para CO 2 é 5,35 (± 10%) W / m 2 para a atmosfera da Terra.

Arrhenius na primeira conferência Solvay sobre química em 1922 em Bruxelas .

Com base nas informações de seu colega Arvid Högbom , Arrhenius foi a primeira pessoa a prever que as emissões de dióxido de carbono da queima de combustíveis fósseis e outros processos de combustão eram grandes o suficiente para causar o aquecimento global. Em seu cálculo, Arrhenius incluiu o feedback das mudanças no vapor de água, bem como os efeitos latitudinais, mas ele omitiu nuvens, convecção de calor para cima na atmosfera e outros fatores essenciais. Seu trabalho é visto atualmente menos como uma quantificação precisa do aquecimento global do que como a primeira demonstração de que o aumento do CO 2 atmosférico causará o aquecimento global, se todo o resto for igual.

Svante Arrhenius (1909)

Os valores de absorção de CO 2 de Arrhenius e suas conclusões foram criticadas por Knut Ångström em 1900, que publicou o primeiro espectro de absorção infravermelho moderno de CO 2 com duas bandas de absorção, e publicou resultados experimentais que pareciam mostrar que a absorção de radiação infravermelha pelo gás em a atmosfera já estava "saturada" de modo que adicionar mais não faria diferença. Arrhenius respondeu fortemente em 1901 ( Annalen der Physik ), rejeitando a crítica por completo. Ele tocou no assunto brevemente em um livro técnico intitulado Lehrbuch der kosmischen Physik (1903). Mais tarde, ele escreveu Världarnas utveckling (1906) (alemão: Das Werden der Welten [1907], Inglês: Worlds in the Making [1908]) dirigido a um público geral, onde sugeriu que a emissão humana de CO 2 seria forte o suficiente para evitar que o mundo entre em uma nova era do gelo e que uma terra mais quente seja necessária para alimentar a população em rápido crescimento:

"Em certa medida, a temperatura da superfície da Terra, como veremos em breve, é condicionada pelas propriedades da atmosfera que a rodeia e, particularmente, pela permeabilidade desta aos raios de calor." (p. 46)
"O fato de que os envoltórios atmosféricos limitam as perdas de calor dos planetas foi sugerido por volta de 1800 pelo grande físico francês Fourier. Suas ideias foram desenvolvidas posteriormente por Pouillet e Tyndall. A teoria deles foi denominada teoria da estufa, porque eles pensaram que a atmosfera agia à maneira das vidraças das estufas. " (p. 51)
"Se a quantidade de ácido carbônico [CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 (ácido carbônico)] no ar cair para a metade de sua porcentagem atual, a temperatura cairia cerca de 4 °; uma diminuição para um -quarto reduziria a temperatura em 8 °. Por outro lado, qualquer duplicação da porcentagem de dióxido de carbono no ar aumentaria a temperatura da superfície da terra em 4 °; e se o dióxido de carbono aumentasse quatro vezes, a temperatura aumento de 8 °. " (p. 53)
“Embora o mar, ao absorver o ácido carbônico, atue como um regulador de enorme capacidade, que ocupa cerca de cinco sextos do ácido carbônico produzido, ainda reconhecemos que a pequena porcentagem de ácido carbônico na atmosfera pode, pelos avanços da indústria ser alterado em um grau perceptível no curso de alguns séculos. " (p. 54)
"Já que, agora, idades quentes se alternaram com períodos glaciais, mesmo depois que o homem apareceu na terra, devemos nos perguntar: É provável que nas próximas eras geológicas seremos visitados por um novo período de gelo que nos expulsará de nossos países temperados para os climas mais quentes da África? Não parece haver muito fundamento para tal apreensão. A enorme combustão de carvão por nossos estabelecimentos industriais é suficiente para aumentar a porcentagem de dióxido de carbono no ar a um grau perceptível. " (p. 61)
"Freqüentemente ouvimos lamentações de que o carvão armazenado na terra é desperdiçado pela geração atual sem qualquer pensamento no futuro, e estamos aterrorizados pela terrível destruição de vidas e propriedades que se seguiu às erupções vulcânicas de nossos dias. Podemos encontrar uma espécie de consolo na consideração de que aqui, como em todos os outros casos, há bem misturado ao mal. Pela influência da crescente porcentagem de ácido carbônico na atmosfera, podemos esperar desfrutar de idades com mais equidade e melhor climas, especialmente no que diz respeito às regiões mais frias da terra, idades em que a terra produzirá colheitas muito mais abundantes do que atualmente, para o benefício da rápida propagação da humanidade. " (p. 63)

No momento, a explicação consensual aceita é que, historicamente, o forçamento orbital definiu o tempo para as eras glaciais, com o CO 2 atuando como um feedback amplificador essencial . No entanto, as emissões de CO 2 desde a revolução industrial aumentaram o CO 2 a um nível não encontrado desde 10 a 15 milhões de anos atrás, quando a temperatura média da superfície global era até 11 ° F (6 ° C) mais quente do que agora e quase todo o gelo derreteu, elevando o nível do mar mundial para cerca de 30 metros mais alto do que o de hoje.

Arrhenius estimou com base nos níveis de CO 2 de sua época, que a redução dos níveis em 0,62-0,55 diminuiria as temperaturas em 4-5 ° C (Celsius) e um aumento de 2,5 a 3 vezes de CO 2 causaria um aumento de temperatura de 8- 9 ° C no Ártico. Em seu livro Worlds in the Making, ele descreveu a teoria da atmosfera da "casa quente".

Trabalho

  • 1884, Recherches sur la condutibilité galvanique des électrolytes , dissertação de doutorado, Estocolmo, editora Royal, PA Norstedt & Söner, 155 páginas.
  • 1896a, Ueber den Einfluss des Atmosphärischen Kohlensäurengehalts auf die Temperatur der Erdoberfläche , em Proceedings of the Royal Swedish Academy of Science, Estocolmo 1896, Volume 22, I N. 1, páginas 1-101.
  • 1896b, Sobre a influência do ácido carbônico no ar sobre a temperatura do solo , Londres, Edimburgo e Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science (quinta série), 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 . Resumo dos procedimentos da 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 (em alemão). 1 . 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 em formação; a evolução do universo), Academic Publishing House, Leipzig, 208 páginas.

Veja também

Referências

Fontes

Leitura adicional

links externos