| 中外科学家发明家丛书：阿伦尼乌斯 （四） |
发布于:2012/05/05 |
| 四、电离理论三同盟 阿伦尼乌斯同范霍夫进行频繁的通信，这两位科学家感到需要会面，以 便交换意见并共同进行研究。电离理论还需要有人支持，目前还只是少数人 懂得和真正重视它，还需要有新的事实、新的理论研究。 1888年初，阿伦尼乌斯动身到阿姆斯特丹去。出发之前，他先到吉尔同 马科斯·普朗克——一位最早采纳他的理论的人——会面。普朗克是德国卓 越的物理学家，他对黑体辐射中能量分布方面的研究（“普朗克定律”，1900 年）奠定了量子物理学发展的基础，他确立了“普朗克常数”，进行过统计 物理学和相对论方面的研究工作，他对马赫主义进行了批判，1918年，普朗 克获得诺贝尔物理学奖金。 当时阿伦尼乌斯与普朗克谈话所涉及的主要是运用古德堡和瓦格质量作 用定律于电离平衡的问题。普朗克已经进行过几次实验，他惊异地指出：古 德堡和瓦格定律不适用于强电解质。 阿伦尼乌斯到达阿姆斯特丹时，范霍夫就用问题来欢迎他： “质量作用定律不适用于强电解质，您知道吗？” “我和普朗克已经谈过这种现象。”阿伦尼乌斯答道。 “那就又产生一个问题：在这种情况下，谈论电离作用和平衡的确定难 道还有什么意义吗？” “您想错了”！阿伦尼乌斯激动地说。“强电解质稀释时离子浓度增加 不大，而弱电解质稀释时溶液中的离子浓度却增加到15—20倍。弱电解质是 最好的研究对象，正是要用它来检验质量作用定律”。 范霍夫沉默了一会儿，然后对他的助手说道：“好吧，莱赫尔，把盐溶 液暂时放下。现在我们要用有机酸进行检验，它们都是弱电解质。” 莱赫尔最初用醋酸进行的测量表明，质量作用定律仍然有效，而且与稀 释无关，平衡常数的值并不改变。这一点使这两位研究家有了信心，于是他 们兴致勃勃地继续工作。阿伦尼乌斯进行了一系列与电解质溶液冰点降低有 关的测定，来计算范霍夫的系数，然后计算电离度。根据这些资料就能够找 出莱赫尔用实验方法测定的电离常数。 不久，威廉·奥斯特瓦尔德发表了一篇短文，报导他在把质量作用定律 运用于弱电解质时成功地推论出一种简单的关系，他把它叫做稀释定律。范 霍夫和莱赫尔在对他们的测量结果整理之后也得出这种关系。 “这是您的理论正确性的不容置疑的证明”。范霍夫向这位瑞典科学家 祝贺。 过了一段时间之后，阿伦尼乌斯结束了他计划做的实验就到莱比锡去 了。他想再次会见他的老朋友奥斯特瓦尔德。现在，奥斯特瓦尔德领导莱比 锡物理化学研究所，并在他的实验室进行某些测量。 物理化学研究所坐落在一个老式建筑物内，从前这里是农学研究所。房 子很狭窄，又不适用，但是，研究所内却沸腾着紧张的科学研究工作。在奥 斯特瓦尔德的领导下，这里有许多年轻的积极分子在搞研究工作。他们对新 兴科学——物理化学做出了自己的贡献。后来，又获得了世界声誉。瓦尔特·能 斯特创立了电池渗透理论的原理；恩斯特·贝克曼制造出测量物质分子量的 仪器 （他制造的特殊温度计——贝克曼温度计，今天在物理化学实验室还广 泛地应用着）；乔治·布雪迪格 （德国科学家，苏黎世和卡尔斯鲁厄高等工 业学校教授，对离子迁移率同溶液其他性质的相互联系进行了细致的研究， 确定了胶体铂和其他胶体金属“无机酶”的制取方法，研究过催化现象、催 化剂的结构、绝热反应、液态晶体）测定了有机酸的电离常数。 在莱比锡，阿伦尼乌斯进行的新的实验丰富了电离理论。这些实验中最 重要的是测量电离时的热效应。阿伦尼乌斯在查明温度对于各种电解质溶液 导电性改变的影响后，计算了它的电离热效应。另一方面，理论也预见到， 浓酸和浓碱的中和热应该是常数，与起反应的酸和碱的性质无关。因为，中 和过程仅在氢离子和氢氧根离子之间进行，实际上与溶液中的其它离子无 关。实验确证了这个假设。在一切场合下，中和热等于13800卡。 在研究温度对糖的转化影响时，阿伦尼乌斯第一次谈到化学反应的活化 能。在对试验结果进行理论概括的过程中，他推导出了平衡常数与这一反应 的活化能及温度的方程式。今天，这个方程式叫做阿伦尼乌斯方程式，而且 是物理化学的基本原理之一。 1888年夏季学期结束了，奥斯特瓦尔德的助手们都分散休假去了。阿伦 尼乌斯也回国了。他爱瑞典，并渴望有朝一日能永远留在那里。但是，瑞典 科学家们仍然不承认自己的同胞所做出的贡献。只有艾伦德老教授为他心爱 的学生的归来而高兴。他和阿伦尼乌斯谈了近来他所反复思考的问题。 “需要对闪电、大气电的形成过程给以正确的解释。地球是个磁体，它 又在转动。而当磁体转动时，围绕着它的磁力线就产生电流。您懂得我的意 思吗？” “完全懂得。但是，不能把地球大气看成导体”。 这次谈话带来的影响是，阿伦尼乌斯的思考逐渐集中到新的问题上来 了。艾伦德教授的想法不对，应该在其他方面找原因！ 阿伦尼乌斯记起了他在科尔劳什和波尔兹曼那里所进行的对气体的实 验。 “无疑，原因在于太阳！从太阳发射到地球来的紫外线，使大气离子化， 于是就形成电荷。”阿伦尼乌斯在一篇论文中阐述了自己的观点，并把这篇文章交给教授，请他推荐发表。但是，艾伦德却认为阿伦尼乌斯的见解是对 他这位功勋科学家的攻击，拒绝推荐。于是，斯万特便把论文寄往德国。几 乎同时，柏林的气象学家贝左尔德也提出了相同的理论。这是对大气电性质 的解释。也就是今天人所共知的贝左尔德——阿伦尼乌斯理论。 在这篇论文发表之前不久，艾伦德教授逝世了。他在斯德哥尔摩大学的 位置空缺了，阿伦尼乌斯希望能得到这个职位。 又是一次失望！祖国仍然不想接纳和承认他。于是，阿伦尼乌斯决定到 莱比锡去。德国成为他的第二故乡了。他在那里获得了公认，取得了他的一 项最大的成就。在德国，阿伦尼乌斯在奥斯特瓦尔德那里继续研究电解理论， 奥斯特瓦尔德给自己的朋友搞到了一个助教的临时位置。 可是他的心却一直向往着北方，向往着祖国。所以，到了学年结束时， 他就又匆匆地返回乌普萨拉来了。克莱夫教授不同意接受他任助教，但是， 生理学家汉马尔斯却很赏识他。尽管这个位置对这位年轻的科学家不合适， 但是他还是接受了。只要是在亲爱的家乡乌普萨拉工作，阿伦尼乌斯是一切 都会同意的！ 奥斯特瓦尔德不赞成他的同行的举动，他认为阿伦尼乌斯是应该得到更 多更大的荣誉的科学家，作为老朋友，他便尽力给他以帮助。1891年，根据 奥斯特瓦尔德的推荐，阿伦尼乌斯收到担任基森大学物理化学教授的聘请。 直到这时，斯万特才得到他的祖国的重视，并尽力挽留他。斯德哥尔摩大学 校长提议请阿伦尼乌斯担任物理学副教授，这一职位在不久的将来可能升为 教授。这一建议使阿伦尼乌斯高兴得立即给奥斯特瓦尔德写了一封信： “1893年3月13日。 从昨天起，我沉醉在无比的欢乐之中。我想，我从来也没有过比这更幸 福的日子。对于你为了使我获得一生中的成功而做的一切，我应该感谢您。 由于您，我成为乌普萨拉的副教授。由于你，我被聘请到基森去，这就使我 能够得到一个真正的尽管是并不显赫的职位。……我感到自己无能，我无法 报答你为我所做的一切”。
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