電離學(xué)說的創(chuàng)立者阿累尼烏斯

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電離學(xué)說的創(chuàng)立者阿累尼烏斯

斯范特·奧古斯特·阿累尼烏斯是近代化學(xué)史上的一位著名的化學(xué)家,又是一位物理學(xué)家和天文學(xué)家。阿累尼烏斯1859年2月19日出生在瑞典烏普薩拉陰近的維克。他的父親名叫斯范特·古斯培夫,母親名叫卡羅利娜·克利斯蒂娜·通貝格。父親早年畢業(yè)于烏普薩拉大學(xué),曾在維克經(jīng)營過地產(chǎn)。1860年,舉家遷往烏普薩拉城,古嘶塔夫出任烏普薩拉大學(xué)的總務(wù)長。

阿累尼烏斯從小聰明出眾,3歲的時候就能認字。哥哥約翰寫作業(yè)時,他經(jīng)常在旁邊仔細地看著。他憑著個人特有的天賦,從算術(shù)書上看懂了一些簡單的算法。6歲那年他竟然能夠坐在父親的身邊,協(xié)助父親算起帳來。小學(xué)里的課程,遠遠滿足不了他的求知欲望,他要求父親早日把他送進中學(xué)。在烏普薩拉城一所教會辦的中學(xué)里,阿累尼烏斯對數(shù)學(xué)、物理、生物和化學(xué)產(chǎn)生了特殊的興趣,成績優(yōu)異。

1876年,17歲的阿累尼烏斯中學(xué)畢業(yè),考取了烏普薩拉大學(xué)。他最喜歡選讀數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等理科課程,只用兩年他就通過了學(xué)士學(xué)位的考試。1878年開始專門攻讀物理學(xué)的博士學(xué)位。他的導(dǎo)師塔倫教授(T.R.Thalen)是一位光譜分析專家。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,阿累尼烏斯學(xué)習(xí)了光譜分析。但他認為,作為一個物理學(xué)家還應(yīng)該掌握與物理有關(guān)的其它各科知識。因此,他常常去聽一些教授們講授的數(shù)學(xué)與化學(xué)課程。漸漸地,他對電學(xué)產(chǎn)生的濃厚興趣,遠遠超過了對光譜分析的研究,他確信“電的能量是無窮無盡的”,他熱衷于研究電流現(xiàn)象和導(dǎo)電性。這引起了導(dǎo)師塔倫教授的不滿,他要求阿累尼烏斯要務(wù)正業(yè),多研究一些與光譜分析有關(guān)的課題。俗話說,“人各有志,不可強留”。目標不同,使阿累尼烏斯只好告別這位導(dǎo)師。

1881年,他來到了首都斯德哥爾摩以求深造。在瑞典科學(xué)院物理學(xué)家埃德倫德(E.Edlund)教授的指導(dǎo)下,進行電學(xué)方面的研究。不久,阿累尼烏斯就成了埃德倫德教授的得力助手。每當教授講課時,他就協(xié)助導(dǎo)師進行復(fù)雜的實驗,在從事科學(xué)研究時,他就配合教授進行某些測量工作。因此,他的才干很得教授的賞識。幾乎所有的空閑時間,他部在埋頭從事自己的獨立研究,在電學(xué)領(lǐng)域中,他對把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵睾苡醒芯颗d趣。

年輕的阿累尼烏斯刻昔鉆研,具有很強的實驗?zāi)芰ΓL期的實驗室工作,養(yǎng)成了他對任何問題都一絲不茍、追根究底的鉆研習(xí)慣。因而他對所研究的課題,往往都能提出一些具有重大意義的假說,創(chuàng)立新穎獨特的理論。他發(fā)現(xiàn)在電池中,除了由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能外,還存在一些引起電極極化的因素,而這會降低電流回路的電壓。于是,他著手研究能夠減少甚至防1發(fā)生極化作用的添加物。他堅持反復(fù)實驗,終于明白極化效應(yīng)取決于添加物——去極劑的數(shù)量。電離理論的創(chuàng)建,是阿累尼烏斯在化學(xué)領(lǐng)域最重要的貢獻。

在19世紀上半葉,已經(jīng)有人提出了電解質(zhì)在溶液中產(chǎn)生離子的觀點,但在校長時期內(nèi),科學(xué)界普遏贊同法拉第的觀點,認為溶液中“離于是在電流的作用下產(chǎn)生的”。阿累尼烏斯在研究電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性時發(fā)現(xiàn),濃度影響著許多稀溶液的導(dǎo)電性。阿累尼烏斯對這一發(fā)現(xiàn)非常感興趣,特地向?qū)熣埥,埃德倫德教授很欣賞他的敏銳的觀察能力,為他指出了進一步做好實驗、深入探索是關(guān)鍵所在。阿累尼烏斯在實驗中對教授設(shè)計的儀器做了大膽的改進,幾個月的時間過去了,他得到了一大堆實驗測量的結(jié)果。處理、計算這些結(jié)果又用去了好長時間。此間他又發(fā)現(xiàn)了一些更有趣的事實。例如,氣態(tài)的氨是根本不導(dǎo)電的,但氨的水溶液卻能導(dǎo)電,而且溶液越稀導(dǎo)電性越好。大量的實驗事實表明,氫鹵酸溶液也有類似的情況。多少個不眠之夜過去了,阿累尼烏斯緊緊地抓住稀溶液的導(dǎo)電問題不放。他的獨到之處就是,把電導(dǎo)率這一電學(xué)屬性,始終同溶液的化學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來,力圖以化學(xué)觀點來說明溶液的電學(xué)性質(zhì)。

1883年5月,他終于形成了電離理論的基本觀點。他認為,當溶液稀釋時,由于水的作用,它的導(dǎo)電性增加,為什么呢?他指出:“要解釋電解質(zhì)水溶液在稀釋時導(dǎo)電性的增強,必須假定電解質(zhì)在洛液中具有兩種不同的形態(tài),非活性的一分子形態(tài),活性的——離子形態(tài)。實際上,稀釋時電解質(zhì)的部分分子就分解為離于,這是活性的形態(tài);而另一部分則不變,這是非活性的形態(tài)……”他又說:“當溶液稀釋時,活性形態(tài)的數(shù)量增加,所以溶液導(dǎo)電性增強”。偉大的發(fā)現(xiàn)!阿累尼烏斯的這些想法,終于突破了法拉第的傳統(tǒng)觀念,提出了電解質(zhì)自動電離的新觀點。為了從理論上概括和闡明自己的研究成果和新的創(chuàng)見,他寫成了二篇論文。第一篇是敘述和總結(jié)實驗測量和計算的結(jié)果。題為“電解質(zhì)的電導(dǎo)率研究”,第二篇是在實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上,對于水溶液中物質(zhì)形態(tài)的理論總結(jié),題名為:“電解質(zhì)的化學(xué)理論”,專門闡述電離理論的基本思想。阿累尼烏斯把這兩篇論文,送到瑞典科學(xué)院請求專家們審議。1883年6月6日經(jīng)過斯德哥爾摩的瑞典科學(xué)院討論后,被推薦予以發(fā)表,刊登在1884年初出版的《皇家科學(xué)院論著》雜志的第十一期上。
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