化学史话　阿伦尼乌斯与电离学说

阿伦尼乌斯（S.A.Arrhenius，1859—1927），瑞典化学家。1859年2月19日生于瑞典乌普萨拉附近的维克城堡。3岁开始识字，并学会了算术，6岁时就能够帮担任大学总务主任的父亲进行复杂的计算。他聪明好学，但小时候也惹是生非。读中学后，各门功课名列前茅，特别喜欢物理和化学。遇到疑难问题总喜欢问个为什么？经常与老师和同学们辩论科学问题。17岁进入乌普萨拉大学，只花两年时间就获得学士学位。1878年开始攻读物理学博士，他除了学习导师要求的光谱分析，还时常去旁听其他教授与物理有关的课程。渐渐地，他对电学产生了兴趣，热衷于电流现象和导电性的研究，这引起了导师的不满。由于他与导师要求的目标不同，1881年不得不去斯德哥尔摩另求深造。当时瑞典科学院物理所的埃德伦德教授正在研究溶液的电导问题，非常欢迎他去当实验室助理员。在教授的指导下，他开展了浓度很稀的电解质溶液电导研究，他夜以继日地做实验，一干就是两年。经过刻苦钻研，他具备了很强的实验能力，能协助教授完成许多复杂的实验。1882年开始，他几乎将所有的时间都用来从事自己的独立研究。

长期的实验室工作，养成了阿伦尼乌斯对任何问题都一丝不苟、追根究底的工作习惯。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。电离理论的创建，就是阿伦尼乌斯在化学领域最重要的贡献。其实，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，但当时科学界普遍认同法拉第“离子是在电流作用下产生的”的观点。阿伦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。他就这一发现特地向埃德伦德教授请教，教授很欣赏他敏锐的观察能力，告诫他进一步做好实验、深入探索才是关键。阿伦尼乌斯大胆改进实验仪器，用几个月时间就得到了大量的实验结果。期间他还发现了一些更有趣的事实，如气态的氨是不导电的，但氨水却导电，且溶液越稀导电性越好。实验固然重要，但对实验结果的思考更重要。为了探索实验数据背后的规律，他度过了许多不眠之夜，但他紧紧抓住稀溶液的导电性不放，力图以化学观点来说明溶液的电学性质。

阿伦尼乌斯通过对“浓溶液和稀溶液之间的差别是什么？”“浓溶液加了水就变成稀溶液了，可见水在这里起了很大的作用”“纯净的水不导电，纯净的固体食盐也不导电，盐水却导电。水在这里起了什么作用？”等问题的反复思考，大胆地提出了与法拉第观点不一样的设想：“是不是食盐溶解在水里就电离成为氯离子和钠离子了呢？”“氯气是有毒气体，盐水里有氯元素，并没有哪个人因为喝了盐水而中毒，看来氯离子和氯原子在性质上是有区别的”。那时候，人们还不清楚原子和分子的结构。阿伦尼乌斯能有这样的想象力已经很不简单了。他说：“当溶液稀释时，由于水的作用，它的导电性增加，必须假定电解质在溶液中具有两种不同的形态，非活性的分子形态和活性的离子形态。实际上，稀释时电解质的部分分子就分解为离子了……”。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”。多么伟大的发现！阿伦尼乌斯的这些想法，终于突破了传统观念，提出了电解质自动电离的新观点。

1883年5月，阿伦尼乌斯带着关于电离理论的论文回到乌普萨拉大学，向化学教授克莱夫请教。但是这位很有名望的实验化学家只说了一句：“这个理论纯粹是空想，我无法相信。”这使阿伦尼乌斯知道要在乌普萨拉大学通过博士论文绝非易事，虽然他认为自己的观点和实验数据并没有错。为了从理论上阐明自己的研究成果，他写成了两篇论文送到瑞典科学院请求专家们审议。经过讨论后，被推荐发表在《皇家科学院论著》杂志。同时，他认为自己的博士论文既要坚持自己的观点又不能过分与传统的理论对抗。1884年，他以《电解质的导电性研究》一文申请答辩，虽说他的材料和数据都很充分，答辩委员会却认为论文不是很好，但仍被评为有保留通过的四等。博士学位是得到了，但电离学说却不被人理解，当时在瑞典国内几乎无人支持。幸运的是，物理化学创始人奥斯特瓦尔德对阿伦尼乌斯的态度迥然不同。1884年6月奥斯特瓦尔德读到了阿伦尼乌斯寄来的论文，他觉得这个年轻人的观点是可取的，并敏锐地意识到，阿伦尼乌斯正在开创一个新的领域并立刻动手做实验加以证实。随后，他亲自到乌普萨拉大学请阿伦尼乌斯担任里加工学院副教授，这才迫使乌普萨拉大学聘任他为编外讲师。1885年后，阿伦尼乌斯作为访问学者在奥斯特瓦尔德的实验室里工作过，与当时需要用电离学说来解释其工作的著名科学家范特霍夫也一起搞过研究。正是由于这些著名学者的支持，加上原子内部结构的逐步揭示，电离学说才最终被人们所接受。

1891年，阿伦尼乌斯回国任瑞典皇家工业学院副教授，4年后升教授，1896～1905年任斯德哥尔摩大学校长。在此期间多次谢绝国外聘请。1901年当选为瑞典科学院院士。1903年荣获诺贝尔化学奖。1905年起任诺贝尔研究所物理化学部长。1927年10月2日逝世。

阿伦尼乌斯一生不信宗教，坚信科学。他知识渊博，对自然科学的各个领域都学有所长，在酸碱定义、活化分子和活化能的概念、阿伦尼乌斯方程、最早预言太阳的能量来自原子反应、二氧化碳引起温室效应、最先对血清疗法的机理作出化学解释和开创免疫化学研究等方面作出了贡献。特别是他放弃国外优越条件而报效祖国的精神，更值得全世界的科学工作者学习。