Svante Arrhenius

Svante Arrhenius, täisnimega Svante August Arrhenius (19. veebruar 1859 Vik, Rootsi – 2. oktoober 1927 Stockholm), oli Rootsi füüsik ja keemik, kes formuleeris elektrolüütilise dissotsiatsiooni teooria, mille eest anti talle 1903. aastal Nobeli auhind keemias. Ta formuleeris ka Arrheniuse võrrandi (seob kiiruskonstandi, aktivatsioonienergia ja temperatuuri) ja defineeris Arrheniuse happe. Ta oli üks füüsikalise keemia suuna rajajaid. Rakendades füüsikalise keemia printsiipe oli ta ka esimene, kes arvutas välja, kui palju võib atmosfääris olev CO2 mõjutada kliimat, kuigi ta ei olnud esimene, kes kasvuhooneefekti olemasolu välja pakkus (selleks oli Joseph Fourier). Tema silmapaistvat panust keemiasse ja füüsikasse väljendab näiteks tema järgi nimetatud kraater Kuul.

Koolid

Arrhenius käis Uppsala kuulsas katedraalikoolis ja pärast seda Uppsala ülikoolis, kus ta õppis matemaatikat, keemiat ja füüsikat. Sealt sai ta 1878. aastal bakalaureusekraadi. Edasiseks teadussuunaks valis ta füüsika, kuid ei olnud sealse instruktoriga rahul, kuna too soovis tegeleda vaid spektroskoopiaga, mispärast läks Arrhenius Stockholmis asuvasse Rootsi Teadusteakadeemiasse füüsik Erik Edlundi alla õppima. Seal koostas ta ka oma esimese iseseisva teadustöö, millest lõpuks sai tema doktoriväitekiri, mida ta läks Uppsala ülikooli kaitsma. 1884. aastal doktorikraad talle ka anti, aga töö sai väga madala hinnangu.

Riias ja reisil

Arrhenius saatis oma töö tutvumiseks nii mitmelegi teadlasele, näiteks Rudolf Clausiusele, Rothal Meyerile ja Jacobus Henricus van't Hoffile, kellest enamus olid sellest palju rohkem vaimustuses kui inimesed Uppsala ülikoolis. Üks teisi oma aja tuntud teadlasi, keda samuti peetakse üheks füüsikalise keemia rajajaks, Wilhelm Ostwald, lausa külastas Arrheniust pärast seda, kui oli tema tööga tutvunud, ning pakkus talle kohta oma uurimisrühmas. Ta töö tegelik väärtus oli tõestatud ning ta sai füüsikalise keemia lektoriks Uppsalas. Edlundi eestvedamisel otsustas Rootsi Teadusteakadeemia anda talle stipendiumi reisimiseks. Nii sai ta oma elektrolüütilise dissotsiatsiooni teooriat täiendamas käia 1886. aastal Ostwaldiga Riias ja Kohlrauschiga Würzburgis, 1887. aastal Boltzmanniga Grazis, 1888. aastal van't Hoffiga Amsterdamis. Nende reiside ajal tõestas ta ära elektrolüütilise dissotsiatsiooni mõju osmootsele rõhule, külmumistemperatuuri langusele ja keemistemperatuuri tõusule.

Isiklikku

Svante August Arrhenius oli Svante Gustaf Arrheniuse ja Carolina Christina Thunbergi poeg. Ta esivanemad olid põllumehed ning ta isa oli katastrimõõdistaja, onu botaanik.
Juba väiksest peale oli tal suurt annet matemaatikas. Kolmeaastaselt õppis ta iseseisvalt lugema.
Arhennius oli kahel korral abielus. 1894. aastal abiellus ta oma parima õpilase Sofia Rudbeckiga, kellega tal oli poeg Olof. Rudbeck oli ka üks esimesi naisi, kes sai Uppsala ülikoolist bakalaureusekraadi loodusteadustes. Abielu oli õnnetu ning lõppes 1896. aastal lahutusega. 1905. aastal abiellus ta Maria Johanssoniga, kellega tal oli poeg Sven ning tütred Ester ja Anna-Lisa.
1901. aastast kuni oma surmani oli ta ka Nobeli komitee liige, ametlikult füüsikas ja de facto ka keemias. Üks tema märkimisväärseid panuseid sellesse oli ettepanek lasta kandidaate nomineerida ka välismaalastel, tehes Nobeli auhinna rahvusvaheliseks. Samas on teada, et Arrhenius ei olnud oma kandidaatide nomineerimisel erapooletu – ta üritas oma sõpradel auhinna saamisel abiks olla, samas tegi kõik endast oleneva, et oma vaenlased neist ilma jätta.
1924. aastal sai ta insuldi, millest ta enam täielikult ei toibunud. See pani punkti tema arvukatele reisimistele. 2. oktoobril 1927 suri ta ägeda soolepõletiku tagajärjel. Ta oli 68 aastat vana. Arrhenius maeti Uppsala linnakalmistule, mis on ta lapsepõlvekodule väga lähedal.

Elektrolüütilise dissotsiatsiooni teooria

Arrheniuse teadustöö fookuses olid elektrolüüdid ja nende elektrijuhtivus. Tema algne eesmärk oli määrata lahustunud mittelenduvate ühendite molekulaarmassi elektrijuhtivuse mõõtmise teel. 1884. aastal kaitses ta oma 150-leheküljelise doktoriväitekirja elektrolüütide juhtivusest, mida aga hinnati madalalt, kuna sealsed ideed olid liiga uuenduslikud, tolle aja arusaamade kohaselt lausa uskumatud. Seetõttu ei saanud ta ka dotsendiks, mille üle Arrhenius oli väga pettunud ning tundis, et ta akadeemilisel karjääril pole tulevikku. Siiski oli aga seesama töö alguspunktiks tema hilisemale Nobeli auhinna võitmisele. Tolle teadustöö väide oli, et elektrolüüdid dissotseeruvad laetud osakesteks (ioonideks) ka iseeneslikult, ilma elektrivoolu rakendamata. See uus käsitlus tekitaski algul tugevat vastasseisu, kuna oli kaasaegsetest teadmistest liiga erinev.
Ta väitis, et dissotseerunud hüdraatidel (Arrheniuse kasutatava definitsiooni järgi vesinikku sisaldavad happed ja alused) on "aktiivsed" (elektrolüütsed) ja "mitteaktiivsed" (mitteelektrolüütsed) osad ning selle lahuse juurde käib ka vesi. Need komponendid on omavahel keemilises tasakaalus ning elektrolüüdi lahjendamisel aktiivsete osakeste osakaal suureneb ja mitteaktiivsete oma väheneb. Seda teooriat laiendas ta ka sooladele ning defineeris nii ka aktiivsuskoefitsiendi, mis väga lihtsalt seletades näitab dissotsiatsiooni ulatust lahuses.

Kasvuhooneefekt

Arrhenius oli esimene, kes kvantifitseeris seose atmosfääris leiduva CO₂ ja maapinna temperatuuri vahel. Ta algne eesmärk oli selgitada temperatuurikõikumisi jääaegade ja jäävaheaegade vahelisel perioodil, kuid varsti arendas teemat edasi näitamaks teoreetiliselt, kuidas võiks süsihappegaasi, millest suurem osa on pärit tööstusest, kontsentratsiooni tõus atmosfääris mõjutada aja jooksul planeedi kliimat. Ta arvutas välja, et kahekordne CO₂ kontsentratsiooni tõus tõstaks Maa temperatuuri 5–6 °C võrra. Tänapäevaks on kasvuhooneefekti ja selle tagajärge globaalset soojenemist aktsepteeritud kui fakti ning see on leidnud kindla koha tänapäevases kliimateaduses.

Arrhenius muudes teadusharudes

Hilisemas elus, kui tema teooriad füüsikas ja keemias olid juba laialdaselt omaks võetud, tegeles ta veel ka füsioloogia, geograafia ja astronoomiaga. 1907. aastal avaldas ta teksti "Immunokeemia", mille teemaks oli mürkide ja vastumürkide uurimine füüsikalise keemia meetoditel. Üks tema tuntumaid töid väljaspool ta põhivaldkondi on "Worlds In The Making: The Evolution Of The Universe", mis käsitleb panspermiat ehk hüpoteetilist elu levimist taevakehalt taevakehale näiteks komeetide vahendusel.