电离学说的创立者阿累尼乌斯

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电离学说的创立者阿累尼乌斯

斯范特·奥古斯特·阿累尼乌斯是近代化学史上的一位著名的化学家,又是一位物理学家和天文学家。阿累尼乌斯1859年2月19日出生在瑞典乌普萨拉阴近的维克。他的父亲名叫斯范特·古斯培夫,母亲名叫卡罗利娜·克利斯蒂娜·通贝格。父亲早年毕业于乌普萨拉大学,曾在维克经营过地产。1860年,举家迁往乌普萨拉城,古嘶塔夫出任乌普萨拉大学的总务长。

阿累尼乌斯从小聪明出众,3岁的时候就能认字。哥哥约翰写作业时,他经常在旁边仔细地看着。他凭着个人特有的天赋,从算术书上看懂了一些简单的算法。6岁那年他竟然能够坐在父亲的身边,协助父亲算起帐来。小学里的课程,远远满足不了他的求知欲望,他要求父亲早日把他送进中学。在乌普萨拉城一所教会办的中学里,阿累尼乌斯对数学、物理、生物和化学产生了特殊的兴趣,成绩优异。

1876年,17岁的阿累尼乌斯中学毕业,考取了乌普萨拉大学。他最喜欢选读数学、物理、化学等理科课程,只用两年他就通过了学士学位的考试。1878年开始专门攻读物理学的博士学位。他的导师塔伦教授(T.R.Thalen)是一位光谱分析专家。在导师的指导下,阿累尼乌斯学习了光谱分析。但他认为,作为一个物理学家还应该掌握与物理有关的其它各科知识。因此,他常常去听一些教授们讲授的数学与化学课程。渐渐地,他对电学产生的浓厚兴趣,远远超过了对光谱分析的研究,他确信“电的能量是无穷无尽的”,他热衷于研究电流现象和导电性。这引起了导师塔伦教授的不满,他要求阿累尼乌斯要务正业,多研究一些与光谱分析有关的课题。俗话说,“人各有志,不可强留”。目标不同,使阿累尼乌斯只好告别这位导师。

1881年,他来到了首都斯德哥尔摩以求深造。在瑞典科学院物理学家埃德伦德(E.Edlund)教授的指导下,进行电学方面的研究。不久,阿累尼乌斯就成了埃德伦德教授的得力助手。每当教授讲课时,他就协助导师进行复杂的实验,在从事科学研究时,他就配合教授进行某些测量工作。因此,他的才干很得教授的赏识。几乎所有的空闲时间,他部在埋头从事自己的独立研究,在电学领域中,他对把化学能转变为电能的电池很有研究兴趣。

年轻的阿累尼乌斯刻昔钻研,具有很强的实验能力,长期的实验室工作,养成了他对任何问题都一丝不苟、追根究底的钻研习惯。因而他对所研究的课题,往往都能提出一些具有重大意义的假说,创立新颖独特的理论。他发现在电池中,除了由化学反应产生的化学能转化为电能外,还存在一些引起电极极化的因素,而这会降低电流回路的电压。于是,他着手研究能够减少甚至防1发生极化作用的添加物。他坚持反复实验,终于明白极化效应取决于添加物——去极剂的数量。电离理论的创建,是阿累尼乌斯在化学领域最重要的贡献。

在19世纪上半叶,已经有人提出了电解质在溶液中产生离子的观点,但在校长时期内,科学界普遏赞同法拉第的观点,认为溶液中“离于是在电流的作用下产生的”。阿累尼乌斯在研究电解质溶液的导电性时发现,浓度影响着许多稀溶液的导电性。阿累尼乌斯对这一发现非常感兴趣,特地向导师请教,埃德伦德教授很欣赏他的敏锐的观察能力,为他指出了进一步做好实验、深入探索是关键所在。阿累尼乌斯在实验中对教授设计的仪器做了大胆的改进,几个月的时间过去了,他得到了一大堆实验测量的结果。处理、计算这些结果又用去了好长时间。此间他又发现了一些更有趣的事实。例如,气态的氨是根本不导电的,但氨的水溶液却能导电,而且溶液越稀导电性越好。大量的实验事实表明,氢卤酸溶液也有类似的情况。多少个不眠之夜过去了,阿累尼乌斯紧紧地抓住稀溶液的导电问题不放。他的独到之处就是,把电导率这一电学属性,始终同溶液的化学性质联系起来,力图以化学观点来说明溶液的电学性质。

1883年5月,他终于形成了电离理论的基本观点。他认为,当溶液稀释时,由于水的作用,它的导电性增加,为什么呢?他指出:“要解释电解质水溶液在稀释时导电性的增强,必须假定电解质在洛液中具有两种不同的形态,非活性的一分子形态,活性的——离子形态。实际上,稀释时电解质的部分分子就分解为离于,这是活性的形态;而另一部分则不变,这是非活性的形态……”他又说:“当溶液稀释时,活性形态的数量增加,所以溶液导电性增强”。伟大的发现!阿累尼乌斯的这些想法,终于突破了法拉第的传统观念,提出了电解质自动电离的新观点。为了从理论上概括和阐明自己的研究成果和新的创见,他写成了二篇论文。第一篇是叙述和总结实验测量和计算的结果。题为“电解质的电导率研究”,第二篇是在实验结果的基础上,对于水溶液中物质形态的理论总结,题名为:“电解质的化学理论”,专门阐述电离理论的基本思想。阿累尼乌斯把这两篇论文,送到瑞典科学院请求专家们审议。1883年6月6日经过斯德哥尔摩的瑞典科学院讨论后,被推荐予以发表,刊登在1884年初出版的《皇家科学院论著》杂志的第十一期上。
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