Svante August Arrhenius

Die Zeit, in der Arrhenius lebte

SVANTE AUGUST ARRHENIUS wurde am 19. Februar 1859 auf dem Gut Vik bei Uppsala geboren. Sein Vater war Landvermesser.

Zahlreiche neue naturwissenschaftliche Entdeckungen und technische Erfindungen führten im 19. Jahrhundert zu einer industriellen Revolution, aber mit dem Entstehen der Arbeiterklasse auch zu neuen sozialen Problemen. Neue Industriezweige entstanden, zahlreiche Maschinen und Geräte wurden patentiert und produziert. Große Veränderungen im Transport- und Nachrichtenwesen geschahen. In Jena entstand durch CARL ZEISS (1816–1888) das Zentrum der optischen Industrie, dass nicht nur in Deutschland sondern lange Zeit auch weltweit seines gleichen suchte.

Der Preußisch-Österreichische Krieg (1866) und der deutsch-französische Krieg 1870/71, der mit der Gründung des Deutschen Reiches unter preußischer Führung endete, fielen in die Lebenszeit von ARRHENIUS. Gleichzeitig vollzog sich die Herausbildung der Sozialdemokratie unter AUGUST BEBEL und WILHELM LIEBKNECHT, die Sozialdemokratische Arbeiterpartei (SDAP) entstand. Auch der Erste Weltkrieg fällt in die Lebenszeit von ARRHENIUS.

Ausbildung und erste Forschungsergebnisse

Sein Studium der Naturwissenschaften begann er 1876 in Uppsala, wo er sich ab 1882 mit Messungen der elektrischen Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen beschäftigte. Zwei Jahre später hatten ihn seine experimentellen Untersuchungen zu einer Theorie geführt, die er 1884 veröffentlichte. In dieser Theorie sprach ARRHENIUS zum ersten Mal den Gedanken der elektrolytischen Dissoziation aus.

ARRHENIUS erkannte, dass die Proportionalität zwischen der Leitfähigkeit und der Konzentration der gelösten Stoffe gleichzeitig den Grenzwert für stark verdünnte Lösungen darstellt. Ausgehend davon definierte er den Begriff des Dissoziationsgrades, der von Temperatur und Konzentration abhängig ist. Die Theorie zur Dissoziation war Gegenstand seiner Doktorarbeit, für die er aufgrund der Neuartigkeit des Sachgebiets jedoch nur eine schlechte Beurteilung erhielt. Andererseits erkannten auswärtige Physiker wie RUDOLF CLAUSIUS (1822–1888) und Chemiker wie JACOBUS H. VAN'T HOFF (1852–1911) und WILHELM OSTWALD (1853–1932) den wahren Wert der Arbeit. OSTWALD war es schließlich auch, der ARRHENIUS die Möglichkeit zu weiteren experimentellen Arbeiten in Riga bot.

1884 erhielt ARRHENIUS eine private Dozentenstelle für physikalische Chemie in Stockholm. Er veröffentlichte eine Abhandlung, in der er demonstrierte, dass die elektrische Leitfähigkeit von Säuren proportional zu ihrer Stärke wächst.

Studienreisen

Ab 1885 führten ihn zahlreiche Studienreisen ins Ausland. Dabei hatte er Gelegenheit, 1886 in Riga seine Arbeiten über die elektrolytische Leitfähigkeit von Gemischen und die Hydrolysegeschwindigkeit fortzuführen. Später hatte er die Möglichkeit bei KOHLHAUS in Würzburg zu arbeiten, wo er die Leitfähigkeit von Gasen sowie die Wirkung des Lichts auf die elektrische Leitfähigkeit von Silberhalogeniden bestimmte.

Weitere wissenschaftliche Arbeiten und Forschungsergebnisse

Nachdem ARRHENIUS 1887 über die VAN'T HOFF'sche Anwendung der Thermodynamik auf Probleme der chemischen Reaktion Kenntnis erhalten hatte, konnte er die erste umfassende Formulierung der Dissoziationstheorie ableiten. Daneben gelang es ihm, durch die Übereinstimmung der aus Leitfähigkeits- und Gefrierpunktmessungen erhaltenen Werte für die Dissoziation, den Beweis für die Theorie zu erbringen. OSTWALD erkannte, dass die Theorie der elektrolytischen Dissoziation ein eminent wichtiges Hilfsmittel für die Anwendung der Thermodynamik sein könnte und es ergab sich eine enge Zusammenarbeit der drei Physikochemiker, deren Zentrum Ostwalds ´Zeitschrift für physikalische Chemié und vor allem sein Institut in Leipzig bildete. 1888 ging ARRHENIUS zu VAN'T HOFF nach Amsterdam. Hier beschäftigte er sich mit den Abweichungen, die bei der Anwendung des Massenwirkungsgesetzes auf die Dissoziation starker Elektrolyte auftraten.

Nach Abschluss seiner Arbeiten bei VAN'T HOFF reiste ARRHENIUS nach Leipzig, wo er erneut mit OSTWALD arbeitete. In dieser Zeit konnte er Informationen über die Beziehungen zwischen dem osmotischen Druck und anderen physikalischen Eigenschaften sowie über die Temperaturabhängigkeit der elektrolytischen Dissoziation und der Dissoziationswärme sammeln. Das wichtigste Ergebnis dieser Arbeiten war die Bestimmung der Neutralisationswärme. Außerdem konnte ARRHENIUS die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Rohrzuckerinversion messen. Aus diesen Werten leitete er schließlich die ARRHENIUSsche Gleichung zur Kinetik chemischer Reaktionen ab.

Zwischen 1888 und 1904 widmete sich ARRHENIUS dem Einfluss von UV-Strahlen auf die Ionisation der Erdatmosphäre und geophysikalischen Arbeiten. Er erkannte als Erster die Bedeutung des Kohlenstoffdioxids für das Klima der Erde (Treibhauseffekt).

Im Rahmen seiner Forschungen zur Kosmologie beschäftigte sich ARRHENIUS auch mit der Frage der Lebensentstehung (Biogenese). 1906 stellte er die Hypothese auf, dass das Leben durch Meteoriten auf die Erde gelangt sei (Panspermie-Hypothese). Diese Idee wurde später vom englischen Astronomen FRED HOYLE (1915–2001) und danach von FRANCIS CRICK (1916–2004) wieder aufgegriffen.

1904 und 1911 war er in den USA tätig. Seine Forschungstätigkeit konzentrierte er wieder auf die Probleme der elektrolytischen Dissoziation. Ziel seiner Arbeiten war es, die Theorie des chemischen Gleichgewichts auch auf biochemische Vorgänge zu übertragen. Noch im gleichen Jahr wurde in Schweden begonnen, ein kleines Nobelinstitut für physikalische Chemie zu errichten, dessen späterer Direktor ARRHENIUS war. 1908/09 wurde das Institut vergrößert.

SVANTE AUGUST ARRHENIUS erhielt 1903 den Nobelpreis für Chemie als Anerkennung des außerordentlichen Verdienstes, das er sich durch seine Theorie über die elektrolytische Dissoziation um die Entwicklung der Chemie erworben hat. Er starb am 2. Oktober 1927 in Stockholm.

Bedeutende Leistungen

• Ableitung der ersten umfassenden Formulierung der Dissoziationstheorie
• ARRHENIUSSCHE Gleichung (Die quantitative Beziehung zwischen Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur wird durch die ARRHENIUS-Gleichung beschrieben)
• Exakte Bestimmung der Neutralisationswärme
• Auseinandersetzung mit der Theorie des chemischen Gleichgewichts und Versuch, diese auch auf biochemische Vorgänge zu übertragen
• Panspermie-Hypothese