Svante Arrhenius

Varhaiset työt

Hänen varhaiset työnsä liittyivät elektrolyyttien johtavuuteen. Vuonna 1884 hän toimitti tämän työn pohjalta 150-sivuisen esseen elektrolyyttisestä johtavuudesta Uppsalan yliopistolle väitöskirjaa varten. Se ei tehnyt professoreihin vaikutusta, ja hän sai ala-arvoisen tutkinnon. Myöhemmin tämän työn laajennukset toivat hänelle Nobelin kemianpalkinnon.

Väitöskirjan tärkein ajatus oli hänen selityksensä siitä, että puhtaat suolat tai puhdas vesi eivät ole johtavia, mutta suolan ja veden liuokset ovat.

Arrheniuksen selitys oli, että liuoksen muodostuessa suola jakautuu varattuihin hiukkasiin (jotka Michael Faraday oli nimittänyt ioneiksi jo vuosia aiemmin). Faraday uskoi, että ionit syntyvät elektrolyysissä; Arrheniuksen ajatuksena oli, että suolaliuokset sisältävät ioneja myös ilman sähkövirtaa. Hän esitti, että liuoksessa tapahtuvat kemialliset reaktiot olivat ionien välisiä reaktioita.

Arrhenius ehdotti vuonna 1884 ionitieteellisen teoriansa laajennuksena happojen ja emästen määritelmiä. Hänen mukaansa hapot olivat aineita, jotka tuottavat vetyioneja liuoksessa, ja emäkset olivat aineita, jotka tuottavat hydroksidi-ioneja liuoksessa.

Nobelin palkinto

Noin vuonna 1900 Arrhenius osallistui Nobel-instituuttien ja Nobel-palkintojen perustamiseen. Loppuelämänsä ajan hän oli fysiikan Nobel-komitean ja kemian Nobel-komitean jäsen.

Hän käytti asemaansa järjestääkseen palkintoja ystävilleen (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards) ja yrittäessään kieltää niitä vihollisiltaan (Paul Ehrlich, Walther Nernst). Vuonna 1903 hänestä tuli ensimmäinen ruotsalainen persn, jolle myönnettiin kemian Nobel-palkinto.

Myöhemmin tehty työ

Tehtyään itselleen nimeä hän kääntyi muiden tieteellisten kysymysten pariin.

Fysiologia

Vuonna 1904 hän piti (Kalifornian yliopistossa) useita luentoja, joissa hän yritti osoittaa fysikaalisen kemian menetelmien soveltamista toksiinien ja antitoksiinien teorian tutkimiseen ja jotka julkaistiin vuonna 1907 nimellä Immunokemia.

Maa- ja planeettatieteet

Hän kiinnitti huomiota myös geologiaan (jääkausien synty), tähtitieteeseen, fysikaaliseen kosmologiaan ja astrofysiikkaan, jossa hän selvitti aurinkokunnan syntyä tähtien välisen törmäyksen seurauksena. Hän katsoi säteilypaineen selittävän komeetat, Auringon koronan, revontulet ja eläinradan valon.

Hän arveli, että elämä olisi saattanut siirtyä planeetalta toiselle itiöiden avulla. Tämä ajatus tunnetaan nykyään nimellä panspermia.

Kasvihuoneilmiö

Arrhenius keksi teorian jääkausien selittämiseksi, ja vuonna 1896 hän oli ensimmäinen tiedemies, joka ajatteli, että ilmakehän hiilidioksidipitoisuuksien muutokset voivat aiheuttaa suuria muutoksia pintalämpötilaan kasvihuoneilmiön kautta. Häneen vaikuttivat muiden, kuten Joseph Fourierin, työt. Arrhenius käytti kuusta tehtyjä infrapunahavaintoja selvittääkseen ilmakehän hiilidioksidin₂ ja vesihöyryn infrapunasäteilyn absorption. Alkuperäisessä muodossaan Arrheniuksen kasvihuonelaki kuuluu seuraavasti:

"Jos hiilihapon määrä kasvaa geometrisesti, lämpötilan kasvu kasvaa lähes aritmeettisesti".

Tätä yksinkertaistettua ilmaisua käytetään edelleen:

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

Hänen kirjansa Worlds in the making (1908) oli suunnattu suurelle yleisölle. Hän esitti, että ihmisen hiilidioksidipäästöt₂ riittäisivät estämään maapalloa siirtymästä uuteen jääkauteen ja että maapallon lämpeneminen olisi välttämätöntä nopeasti kasvavan väestön ruokkimiseksi:

"Maan pinnan lämpötila... on tietyssä määrin [yhteydessä] sitä ympäröivään ilmakehään ja erityisesti sen lämpösäteitä läpäisevyyteen". (p46)

"[Teoriaa] on kutsuttu kuumien talojen teoriaksi, koska he ajattelivat, että ilmakehä toimi kuumien talojen lasien tapaan." (p51)

"Jos hiilihapon määrä ilmassa laskisi puoleen nykyisestä, lämpötila laskisi noin 4 astetta; jos se laskisi neljäsosaan, lämpötila laskisi 8 astetta. Toisaalta hiilidioksidin osuuden kaksinkertaistuminen ilmassa nostaisi maan pinnan lämpötilaa 4°; ja jos hiilidioksidin määrä nelinkertaistuisi, lämpötila nousisi 8°.". (p53)

"Vaikka meri toimii hiilihappoa imemällä valtavan kapasiteetin säätelijänä, joka vie noin viisi kuudesosaa tuotetusta hiilihaposta, tunnustamme kuitenkin, että ilmakehän hiilihapon vähäinen prosenttiosuus voi teollisuuden edistysaskeleiden ansiosta muuttua huomattavan suureksi muutamassa vuosisadassa". (p54)

"Ilmakehässä lisääntyvän hiilihapon vaikutuksesta voimme toivoa, että saamme nauttia aikakausista, jolloin ilmasto on tasaisempi ja parempi, erityisesti maapallon kylmemmillä alueilla, aikakausista, jolloin maapallo tuottaa paljon nykyistä runsaampia satoja, jotka hyödyttävät nopeasti lisääntyvää ihmiskuntaa." (p63)

Hän ennusti ensimmäisenä, että fossiilisten polttoaineiden poltosta ja muista palamisprosesseista aiheutuvat hiilidioksidipäästöt aiheuttavat ilmaston lämpenemistä. Arrhenius uskoi selvästi, että lämpimämpi maailma olisi myönteinen muutos. Kuitenkin noin vuoteen 1960 asti useimmat tiedemiehet hylkäsivät kasvihuoneilmiön, koska he pitivät sen toteutumista hyvin epätodennäköisenä. Milutin Milankovitch oli esittänyt mekanismin jääkausille: siinä käytettiin Maan kiertoradan syklisiä muutoksia (Milankovitchin syklit). Nykyään hyväksytty selitys on, että kiertoradan aiheuttama pakko määrää jääkausien ajankohdan, ja hiilidioksidi₂ toimii vahvistavana palautteena.

Ihmisten asiat

Hän keksi ajatuksen yleiskielestä (kieli, jota kaikki puhuisivat) ja ehdotti englannin kielen muunnosta.

Arrhenius oli yksi monista johtavista ruotsalaisista tiedemiehistä, jotka auttoivat perustamaan Valtion rotubiologisen instituutin vuonna 1922. Tämä oli eugeniikasta vaikutteita saanut ajatus. Sitä oli alun perin ehdotettu Nobel-instituutiksi. Arrhenius oli instituutin johtokunnan jäsen, kuten hän oli ollut myös vuonna 1909 perustetussa Ruotsin rotuhygieenisessä yhdistyksessä (Eugenics).