Svante Arrhenius

Lavoro iniziale

Il suo primo lavoro fu sulla conduttività degli elettroliti. Nel 1884, sulla base di questo lavoro, ha presentato un saggio di 150 pagine sulla conducibilità elettrolitica all'Università di Uppsala per il suo dottorato. Non impressionò i professori, e ricevette una laurea di bassa classe. Più tardi, estensioni di questo lavoro gli avrebbero fatto guadagnare il premio Nobel per la chimica.

L'idea più importante della tesi era la sua spiegazione che né i sali puri né l'acqua pura sono un conduttore, ma le soluzioni di sali in acqua lo sono.

La spiegazione di Arrhenius era che nel formare una soluzione, il sale si divide in particelle cariche (a cui Michael Faraday aveva dato il nome di ioni molti anni prima). La convinzione di Faraday era che gli ioni fossero prodotti nel processo di elettrolisi; l'idea di Arrhenius era che, anche in assenza di una corrente elettrica, le soluzioni di sali contenessero ioni. Egli propose che le reazioni chimiche in soluzione fossero reazioni tra ioni.

In un'estensione della sua teoria scientifica ionica, Arrhenius propose delle definizioni di acidi e basi nel 1884. Credeva che gli acidi fossero sostanze che producono ioni idrogeno in una soluzione e che le basi fossero sostanze che producono ioni idrossido in una soluzione.

Il premio Nobel

Verso il 1900, Arrhenius fu coinvolto nella creazione degli Istituti Nobel e dei Premi Nobel. Per il resto della sua vita, sarebbe stato membro del Comitato Nobel per la Fisica e membro del Comitato Nobel per la Chimica.

Usò le sue posizioni per organizzare premi per i suoi amici (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards) e per tentare di negarli ai suoi nemici (Paul Ehrlich, Walther Nernst). Nel 1903 divenne il primo persn svedese a ricevere il premio Nobel per la chimica.

Lavoro successivo

Dopo essersi fatto un nome, si dedicò ad altre questioni scientifiche.

Fisiologia

Nel 1904 tenne (all'Università della California) diverse conferenze, per cercare di mostrare l'applicazione dei metodi della chimica fisica allo studio della teoria delle tossine e delle antitossine, e che furono pubblicate nel 1907 con il titolo Immunochemistry.

Scienze terrestri e planetarie

Ha anche rivolto la sua attenzione alla geologia (l'origine delle ere glaciali), all'astronomia, alla cosmologia fisica e all'astrofisica, dando conto della nascita del sistema solare per collisione interstellare. Considerò la pressione delle radiazioni come responsabile delle comete, della corona solare, dell'aurora boreale e della luce zodiacale.

Pensava che la vita potesse essere stata trasportata da un pianeta all'altro tramite il trasporto di spore. Questa idea è ora conosciuta come panspermia.

Effetto serra

Arrhenius pensò a una teoria per spiegare le ere glaciali, e nel 1896 fu il primo scienziato a pensare che i cambiamenti nei livelli di anidride carbonica nell'atmosfera potessero apportare un grande cambiamento alla temperatura superficiale attraverso l'effetto serra. Fu influenzato dal lavoro di altri, tra cui Joseph Fourier. Arrhenius usò le osservazioni a infrarossi della luna per calcolare l'assorbimento della radiazione infrarossa da parte del _CO2 atmosferico e del vapore acqueo. Nella sua forma originale, la legge di Arrhenius sull'effetto serra recita come segue:

"Se la quantità di acido carbonico aumenta in progressione geometrica, l'aumento della temperatura aumenterà quasi in progressione aritmetica".

Questa espressione semplificata è usata ancora oggi:

ΔF = α ln(C/ C 0 {displaystyle C_{0}} )

Il suo libro Worlds in the making (1908) era diretto ad un pubblico generale. Suggerì che l'emissione umana di _{CO2 sarebbe} stata abbastanza forte da impedire al mondo di entrare in una nuova era glaciale, e che una Terra più calda sarebbe stata necessaria per nutrire la popolazione in rapido aumento:

"In una certa misura la temperatura della superficie terrestre... è [legata] all'atmosfera che la circonda, e in particolare alla permeabilità di quest'ultima per i raggi di calore". (p46)

"[La] teoria è stata chiamata la teoria della casa calda, perché si pensava che l'atmosfera agisse come le lastre di vetro delle case calde." (p51)

"Se la quantità di acido carbonico nell'aria dovesse scendere a metà della sua percentuale attuale, la temperatura scenderebbe di circa 4°; una diminuzione a un quarto ridurrebbe la temperatura di 8°. D'altra parte, qualsiasi raddoppio della percentuale di anidride carbonica nell'aria aumenterebbe la temperatura della superficie terrestre di 4°; e se l'anidride carbonica fosse quadruplicata, la temperatura aumenterebbe di 8°". (p53)

"Sebbene il mare, assorbendo l'acido carbonico, agisca come un regolatore di enorme capacità, che assorbe circa cinque sesti dell'acido carbonico prodotto, riconosciamo tuttavia che la leggera percentuale di acido carbonico nell'atmosfera può essere cambiata in misura notevole dai progressi dell'industria nel corso di alcuni secoli". (p54)

"Per l'influenza dell'aumento dell'acido carbonico nell'atmosfera, possiamo sperare di godere di epoche con climi più equi e migliori, specialmente per quanto riguarda le regioni più fredde della terra, epoche in cui la terra produrrà raccolti molto più abbondanti di quelli attuali, a beneficio dell'umanità in rapida propagazione". (p63)

Fu la prima persona a prevedere che le emissioni di anidride carbonica dalla combustione di combustibili fossili e altri processi di combustione avrebbero causato il riscaldamento globale. Arrhenius credeva chiaramente che un mondo più caldo sarebbe stato un cambiamento positivo. Ciononostante, fino al 1960 circa, la maggior parte degli scienziati ha respinto l'effetto serra perché pensavano che fosse molto improbabile che accadesse. Milutin Milankovitch aveva presentato un meccanismo per le ere glaciali: utilizzava cambiamenti ciclici nell'orbita della Terra (cicli di Milankovitch). Oggi, la spiegazione accettata è che la forzatura orbitale stabilisce i tempi delle ere glaciali con la _{CO2 che} agisce come feedback amplificante.

Affari umani

Pensò all'idea di una lingua universale (una lingua che sarebbe stata parlata da tutti), proponendo una modifica della lingua inglese.

Arrhenius fu uno dei molti scienziati svedesi di spicco che aiutarono a creare l'Istituto Statale di Biologia Razziale nel 1922. Questa era un'idea influenzata dall'eugenetica. Originariamente era stato proposto come un Istituto Nobel. Arrhenius era un membro del consiglio dell'istituto, come lo era stato nella Società Svedese per l'Igiene Razziale (Eugenetica), fondata nel 1909.