Svante Arrhenius - Svante Arrhenius

À ne pas confondre avec Carl Axel Arrhenius .

Svante Arrhénius
Arrhenius2.jpg
Svante Arrhenius vers 1910
Née
Svante August Arrhenius

( 1859-02-19 )19 février 1859
Wik Castle , Suède, Suède-Norvège
Décédés 2 octobre 1927 (1927-10-02)(68 ans)
Stockholm , Suède
Nationalité suédois
mère nourricière
Connu pour
  • Calcul du réchauffement du double dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Récompenses
Carrière scientifique
Des champs
Conseiller de doctorat
Doctorants Oskar Benjamin Klein

Svante Arrhenius Août ( / ə r i n i ə s , ə r eɪ n i ə s / ə- terres rares -neE-əs, -⁠ RAY - , suédois:  [svânːtɛ arěːnɪɵs] , 19 Février 1859-2 Octobre 1927 ) était un scientifique suédois . A l' origine un physicien , mais souvent appelé chimiste , Arrhenius a été l' un des fondateurs de la science de la chimie physique . Il a reçu le prix Nobel de chimie en 1903, devenant ainsi le premier lauréat suédois du prix Nobel. En 1905, il devient directeur de l'Institut Nobel, où il restera jusqu'à sa mort.

Arrhenius a été le premier à utiliser les principes de la chimie physique pour estimer dans quelle mesure l'augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique est responsable de l'augmentation de la température de surface de la Terre. Dans les années 1960, Charles David Keeling a démontré que la quantité d'émissions de dioxyde de carbone d'origine humaine dans l'air est suffisante pour provoquer le réchauffement climatique .

L' équation Arrhenius , l' acide Arrhenius , la base Arrhenius, lunaire cratère Arrhenius , martien cratère Arrhenius , la montagne de Arrheniusfjellet , et les laboratoires d' Arrhenius à l' Université de Stockholm ont été ainsi nommé pour commémorer sa contribution à la science.

Biographie

Les premières années

Arrhenius est né le 19 février 1859 à Vik (également orthographié Wik ou Wijk), près d' Uppsala , Royaume de Suède , Royaume - Uni de Suède et de Norvège , fils de Svante Gustav et de Carolina Thunberg Arrhenius. Son père avait été arpenteur-géomètre pour l'Université d'Uppsala , passant à un poste de supervision. À l'âge de trois ans, Arrhenius a appris à lire sans l'encouragement de ses parents, et en regardant l'addition de nombres de son père dans ses livres de comptes, est devenu un prodige de l' arithmétique . Plus tard dans sa vie, Arrhenius était profondément passionné par les concepts mathématiques, l'analyse des données et la découverte de leurs relations et de leurs lois.

À huit ans, il entra à l'école de la cathédrale locale, commençant en cinquième année , se distinguant en physique et en mathématiques , et obtint son diplôme d'étudiant le plus jeune et le plus capable en 1876.

Dissociation ionique

À l'Université d'Uppsala, il n'était pas satisfait de l'instructeur en chef de physique et du seul membre du corps professoral qui aurait pu le superviser en chimie, Per Teodor Cleve , alors il est parti étudier à l'Institut de physique de l'Académie suédoise des sciences à Stockholm sous le physicien Erik Edlund en 1881.

Ses travaux ont porté sur les conductivités des électrolytes . En 1884, sur la base de ces travaux, il soumit une thèse de 150 pages sur la conductivité électrolytique à Uppsala pour le doctorat . Cela n'a pas impressionné les professeurs, parmi lesquels Cleve, et il a reçu un diplôme de quatrième classe, mais sur sa défense, il a été reclassé en troisième classe. Plus tard, des extensions de ce même travail lui vaudront le prix Nobel de chimie en 1903 .

Arrhenius a présenté 56 thèses dans sa thèse de 1884, dont la plupart seraient encore acceptées aujourd'hui inchangées ou avec des modifications mineures. L'idée la plus importante de la thèse était son explication du fait que les sels cristallins solides se dissocient en particules chargées appariées lorsqu'ils sont dissous, ce qui lui a valu le prix Nobel de chimie en 1903. L'explication d'Arrhenius était qu'en formant une solution , le sel se dissocie en particules chargées, auxquelles Michael Faraday avait donné le nom d' ions de nombreuses années auparavant. La croyance de Faraday était que les ions étaient produits au cours du processus d' électrolyse , c'est-à-dire qu'une source externe d'électricité à courant continu était nécessaire pour former des ions. Arrhenius a proposé que, même en l'absence de courant électrique, les solutions aqueuses de sels contenaient des ions. Il a ainsi proposé que les réactions chimiques en solution soient des réactions entre ions.

La thèse n'impressionna pas les professeurs d'Uppsala, mais Arrhenius l'envoya à un certain nombre de scientifiques européens qui développaient la nouvelle science de la chimie physique , tels que Rudolf Clausius , Wilhelm Ostwald et JH van 't Hoff . Ils étaient bien plus impressionnés, et Ostwald est même venu à Uppsala pour persuader Arrhenius de rejoindre son équipe de recherche. Arrhenius refusa cependant, préférant rester quelque temps en Suède-Norvège (son père était très malade et mourrait en 1885) et avait reçu un rendez-vous à Uppsala.

Dans une extension de sa théorie ionique, Arrhenius proposa des définitions pour les acides et les bases , en 1884. Il croyait que les acides étaient des substances qui produisent des ions hydrogène en solution et que les bases sont des substances qui produisent des ions hydroxyde en solution.

Période intermédiaire

Lehrbuch der kosmischen Physik , 1903

En 1885, Arrhenius reçut ensuite une bourse de voyage de l'Académie suédoise des sciences, qui lui permit d'étudier avec Ostwald à Riga (aujourd'hui en Lettonie ), avec Friedrich Kohlrausch à Würzburg , en Allemagne , avec Ludwig Boltzmann à Graz, en Autriche , et avec van 't Hoff à Amsterdam .

En 1889, Arrhenius a expliqué le fait que la plupart des réactions nécessitent une énergie thermique supplémentaire pour se dérouler en formulant le concept d' énergie d'activation , une barrière énergétique qui doit être surmontée avant que deux molécules ne réagissent. L' équation d'Arrhenius donne la base quantitative de la relation entre l'énergie d'activation et la vitesse à laquelle une réaction se déroule.

En 1891, il devient maître de conférences au Stockholm University College ( Stockholms Högskola , maintenant Stockholm University ), étant promu professeur de physique (avec beaucoup d'opposition) en 1895, et recteur en 1896.

prix Nobel

Vers 1900, Arrhenius s'implique dans la création des instituts Nobel et des prix Nobel . Il a été élu membre de l' Académie royale suédoise des sciences en 1901. Pour le reste de sa vie, il sera membre du comité Nobel de physique et membre de facto du comité Nobel de chimie. Il a utilisé ses positions pour organiser des prix pour ses amis ( Jacobus van't Hoff , Wilhelm Ostwald , Theodore Richards ) et pour tenter de les refuser à ses ennemis ( Paul Ehrlich , Walther Nernst , Dmitri Mendeleev ). En 1901, Arrhenius est élu à l'Académie suédoise des sciences, contre une forte opposition. En 1903, il devient le premier Suédois à recevoir le prix Nobel de chimie . En 1905, lors de la fondation de l'Institut Nobel de recherche physique à Stockholm, il est nommé recteur de l'institut, poste qu'il occupe jusqu'à sa retraite en 1927.

En 1911, il remporte le premier Willard Gibbs Award.

Adhésions à la société

Il a été élu membre honoraire de la Société néerlandaise de chimie en 1909.

Il devient membre étranger de la Royal Society (ForMemRS) en 1910.

En 1912, il est élu membre honoraire étranger de l' Académie américaine des arts et des sciences

En 1919, il devient membre étranger de l' Académie royale néerlandaise des arts et des sciences .

Des années plus tard

Tombe de la famille Arrhenius à Uppsala

Finalement, les théories d'Arrhenius sont devenues généralement acceptées et il s'est tourné vers d'autres sujets scientifiques. En 1902, il a commencé à étudier les problèmes physiologiques en termes de théorie chimique. Il a déterminé que les réactions dans les organismes vivants et dans le tube à essai suivaient les mêmes lois.

En 1904, il prononça à l' Université de Californie un cours magistral dont l'objet était d'illustrer l'application des méthodes de la chimie physique à l'étude de la théorie des toxines et des antitoxines , et qui furent publiés en 1907 sous le titre Immunochimie . Il a également tourné son attention vers la géologie (l'origine des périodes glaciaires ), l' astronomie , la cosmologie physique et l' astrophysique , expliquant la naissance du système solaire par collision interstellaire. Il considérait la pression de radiation comme responsable des comètes , de la couronne solaire , des aurores boréales et de la lumière zodiacale .

Il pensait que la vie aurait pu être transportée de planète en planète par le transport de spores , la théorie maintenant connue sous le nom de panspermie . Il a pensé à l'idée d'une langue universelle , proposant une modification de la langue anglaise .

Il était membre du conseil d'administration de la Société suédoise pour l'hygiène raciale (fondée en 1909), qui approuvait le mendélisme à l'époque, et contribua au sujet des contraceptifs vers 1910. Cependant, jusqu'en 1938, l'information et la vente de contraceptifs étaient interdites dans le Royaume de Suède. . Gordon Stein a écrit que Svante Arrhenius était athée. Au cours de ses dernières années, il a écrit à la fois des manuels et des livres populaires, essayant de souligner la nécessité de travailler davantage sur les sujets dont il a discuté. En septembre 1927, il eut une attaque de catarrhe intestinal aigu et mourut le 2 octobre. Il a été enterré à Uppsala.

Mariages et famille

Il a été marié deux fois, d'abord avec son ancienne élève Sofia Rudbeck (1894 à 1896), avec qui il a eu un fils, Olof Arrhenius  [ sv ; fr ] , puis à Maria Johansson (1905 à 1927), avec qui il a eu deux filles et un fils.

Arrhenius était le grand - père de la bactériologiste Agnes Wold , du chimiste Svante Wold  [ sv ] et du biogéochimiste océanique Gustaf Arrhenius  [ sv ; fr ] .

Effet de serre

Cet article de 1902 attribue à Arrhenius une théorie selon laquelle la combustion du charbon pourrait provoquer un certain réchauffement climatique conduisant éventuellement à l'extinction humaine.

En développant une théorie pour expliquer les périodes glaciaires , Arrhenius, en 1896, a été le premier à utiliser les principes de base de la chimie physique pour calculer des estimations de la mesure dans laquelle les augmentations du dioxyde de carbone atmosphérique (CO 2 ) augmenteront la température de surface de la Terre à travers la serre. effet . Ces calculs l'ont amené à conclure que les émissions de CO 2 d' origine humaine , provenant de la combustion de combustibles fossiles et d'autres processus de combustion, sont suffisamment importantes pour provoquer le réchauffement climatique. Cette conclusion a été largement testée, gagnant une place au cœur de la science climatique moderne. Arrhenius, dans ce travail, s'est appuyé sur les travaux antérieurs d'autres scientifiques célèbres, dont Joseph Fourier , John Tyndall et Claude Pouillet . Arrhenius voulait déterminer si les gaz à effet de serre pouvaient contribuer à l'explication de la variation de température entre les périodes glaciaires et interglaciaires. Arrhenius a utilisé des observations infrarouges de la lune - par Frank Washington Very et Samuel Pierpont Langley à l' observatoire Allegheny de Pittsburgh - pour calculer la quantité de rayonnement infrarouge (chaleur) capturée par le CO 2 et la vapeur d' eau (H 2 O) dans l'atmosphère terrestre. En utilisant la « loi de Stefan » (mieux connue sous le nom de loi de Stefan-Boltzmann ), il a formulé ce qu'il a appelé une « règle ». Dans sa forme originale, la règle d'Arrhenius se lit comme suit :

si la quantité d'acide carbonique augmente en progression géométrique, l'augmentation de la température augmentera presque en progression arithmétique.

Ici, Arrhenius se réfère au CO 2 en tant qu'acide carbonique (qui se réfère uniquement à la forme aqueuse H 2 CO 3 dans l'usage moderne). La formulation suivante de la règle d'Arrhenius est encore en usage aujourd'hui :

où est la concentration de CO 2 au début (temps zéro) de la période étudiée (si la même unité de concentration est utilisée pour les deux et , alors l'unité de concentration utilisée n'a pas d'importance) ; est la concentration en CO 2 à la fin de la période étudiée ; ln est le logarithme népérien (= log base e ( log e )); et est l'augmentation de la température, c'est-à-dire la variation du taux de réchauffement de la surface de la Terre ( forçage radiatif ), qui se mesure en Watts par mètre carré . Les dérivations des modèles de transfert radiatif atmosphérique ont montré que (alpha) pour le CO 2 est de 5,35 (± 10 %) W/m 2 pour l'atmosphère terrestre.

Arrhenius à la première conférence Solvay sur la chimie en 1922 à Bruxelles .

Sur la base des informations de son collègue Arvid Högbom , Arrhenius a été la première personne à prédire que les émissions de dioxyde de carbone provenant de la combustion de combustibles fossiles et d'autres processus de combustion étaient suffisamment importantes pour provoquer le réchauffement climatique. Dans son calcul, Arrhenius a inclus la rétroaction des changements de vapeur d'eau ainsi que les effets latitudinaux, mais il a omis les nuages, la convection de chaleur vers le haut dans l'atmosphère et d'autres facteurs essentiels. Ses travaux sont actuellement perçus moins comme une quantification précise du réchauffement climatique que comme la première démonstration que l'augmentation du CO 2 atmosphérique provoquera le réchauffement climatique, toutes choses égales par ailleurs.

Svante Arrhenius (1909)

Les valeurs d'absorption d'Arrhenius pour le CO 2 et ses conclusions ont rencontré les critiques de Knut Ångström en 1900, qui a publié le premier spectre d'absorption infrarouge moderne du CO 2 avec deux bandes d'absorption, et a publié des résultats expérimentaux qui semblaient montrer que l'absorption du rayonnement infrarouge par le gaz dans l'atmosphère était déjà "saturée" de sorte qu'en rajouter ne pouvait faire aucune différence. Arrhenius a répondu fortement en 1901 ( Annalen der Physik ), rejetant complètement la critique. Il a brièvement abordé le sujet dans un livre technique intitulé Lehrbuch der kosmischen Physik (1903). Il écrivit plus tard Världarnas utveckling (1906) (allemand : Das Werden der Welten [1907], anglais : Worlds in the Making [1908]) destiné à un public général, où il suggéra que l'émission humaine de CO 2 serait suffisamment forte pour empêcher le monde d'entrer dans une nouvelle ère glaciaire, et qu'une terre plus chaude serait nécessaire pour nourrir la population en augmentation rapide :

« Dans une certaine mesure, la température de la surface terrestre, comme nous le verrons tout à l'heure, est conditionnée par les propriétés de l'atmosphère qui l'entoure, et notamment par la perméabilité de cette dernière aux rayons de chaleur. (p.46)
« Que les enveloppes atmosphériques limitent les pertes de chaleur des planètes avait été suggéré vers 1800 par le grand physicien français Fourier. Ses idées ont ensuite été développées par Pouillet et Tyndall. Leur théorie a été appelée théorie de la serre chaude, car ils pensaient l'atmosphère agissait à la manière des vitres des serres. (p. 51)
« Si la quantité d'acide carbonique [CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 (acide carbonique) ] dans l'air descendait à la moitié de son pourcentage actuel, la température chuterait d'environ 4° ; une diminution à un d'un quart réduirait la température de 8°. D'un autre côté, tout doublement du pourcentage de dioxyde de carbone dans l'air augmenterait la température de la surface de la terre de 4° ; et si le dioxyde de carbone était multiplié par quatre, la température augmenter de 8°." (p. 53)
"Bien que la mer, en absorbant l'acide carbonique, agisse comme un régulateur d'une capacité énorme, qui absorbe environ les cinq sixièmes de l'acide carbonique produit, nous reconnaissons encore que le faible pourcentage d'acide carbonique dans l'atmosphère peut par les progrès de l'industrie être modifié à un degré notable au cours de quelques siècles. » (p. 54)
« Puisque, maintenant, les âges chauds ont alterné avec les périodes glaciaires, même après l'apparition de l'homme sur la terre, nous devons nous demander : est-il probable que nous soyons, dans les âges géologiques à venir, nos pays tempérés dans les climats plus chauds de l'Afrique ? Il ne semble pas y avoir beaucoup de raisons pour une telle appréhension. L'énorme combustion de charbon par nos établissements industriels suffit à augmenter le pourcentage de dioxyde de carbone dans l'air à un degré perceptible. (p. 61)
« Nous entendons souvent des lamentations selon lesquelles le charbon stocké dans la terre est gaspillé par la génération actuelle sans aucune pensée pour l'avenir, et nous sommes terrifiés par la terrible destruction de la vie et des biens qui a suivi les éruptions volcaniques de nos jours. Nous pouvons trouver une sorte de consolation dans la considération qu'ici, comme dans tous les autres cas, il y a du bien mêlé au mal. climats, en particulier en ce qui concerne les régions les plus froides de la terre, des âges où la terre produira des récoltes beaucoup plus abondantes qu'aujourd'hui, au profit de la propagation rapide de l'humanité. » (p. 63)

À l'heure actuelle, l'explication consensuelle acceptée est que, historiquement, le forçage orbital a fixé le calendrier des périodes glaciaires, le CO 2 agissant comme un retour d'amplification essentiel . Cependant, les rejets de CO 2 depuis la révolution industrielle ont augmenté le CO 2 à un niveau introuvable depuis 10 à 15 millions d'années, lorsque la température de surface moyenne mondiale était jusqu'à 11 °F (6 °C) plus chaude qu'aujourd'hui et presque toute la glace avait fondu, élevant le niveau mondial de la mer à environ 100 pieds plus haut qu'aujourd'hui.

Arrhenius a estimé sur la base des niveaux de CO 2 à son époque, qu'une réduction des niveaux de 0,62 à 0,55 diminuerait les températures de 4 à 5 °C (Celsius) et qu'une augmentation de 2,5 à 3 fois le CO 2 entraînerait une augmentation de la température de 8 à 9 °C dans l'Arctique. Dans son livre Worlds in the Making, il a décrit la théorie de la « serre chaude » de l'atmosphère.

Travaux

  • 1884, Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes , thèse de doctorat, Stockholm, Royal Publishing House, PA Norstedt & Söner, 155 pages.
  • 1896a, Ueber den Einfluss des Atmosphärischen Kohlensäurengehalts auf die Temperatur der Erdoberfläche , dans les Actes de l'Académie royale suédoise des sciences, Stockholm 1896, Volume 22, I N. 1, pages 1-101.
  • 1896b, Sur l'influence de l'acide carbonique dans l'air sur la température du sol , Londres, Édimbourg et Dublin Philosophical Magazine et Journal of Science (cinquième série), avril 1896. vol 41, pages 237-275.
  • 1901a, Ueber die Wärmeabsorption durch Kohlensäure , Annalen der Physik, Vol 4, 1901, pages 690-705.
  • 1901b, Über Die Wärmeabsorption Durch Kohlensäure Und Ihren Einfluss Auf Die Temperatur Der Erdoberfläche . Résumé des actes de la Royal Academy of Science, 58, 25-58.
  • Arrhénius, Svante. Die Verbreitung des Lebens im Weltenraum . Die Umschau, Francfort a. M., 7, 1903, 481-486.
  • Lehrbuch der kosmischen Physik (en allemand). 1 . Leipzig : Hirzel. 1903.
  • 1906, Die vermutliche Ursache der Klimaschwankungen , Meddelanden från K. Vetenskapsakademiens Nobelinstitut, Vol 1 No 2, pages 1-10
  • 1908, Das Werden der Welten (Mondes en devenir ; l'évolution de l'univers), Maison d'édition académique, Leipzig, 208 pages.

Voir également

Les références

Sources

Lectures complémentaires

  • Snelders, HAM (1970). "Arrhenius, Svante August". Dictionnaire de Biographie Scientifique . 1 . New York : les fils de Charles Scribner. p. 296-301. ISBN 978-0-684-10114-9.
  • Crawford, Elisabeth T. (1996). Arrhenius : de la théorie ionique à l'effet de serre . Canton, MA : Publications d'histoire des sciences. ISBN 978-0-88135-166-8.
  • Coffey, Patrick (2008). Cathédrales de la science : les personnalités et les rivalités qui ont fait la chimie moderne . Presses de l'Université d'Oxford. ISBN 978-0-19-532134-0.

Liens externes