سفانت أرينيوس
سفانتِ أَوغُسْتْ أرهِنْيُوس (بالسويدية: Svante August Arrhenius) هو عالم سويدي ولد في 19 فبراير 1859 وتوفي في 2 أكتوبر 1927 في ستوكهولم. حصل على جائزة نوبل في الكيمياء لسنة 1903 بسبب نظريته في الموصلية الكهربية الناشئة عن التفكك الأيوني للإلكتروليتات electrolytes، فكان بذلك أول سويدي يحصل على جائزة نوبل.
درس أرهنيوس في جامعة أبسالا وتحصل على الدكتوراة سنة 1884. وقد بدأ أرهنيوس في الأصل كفيزيائي، لكن كثيرا ً ما يشار إليه بوصفه عالما ً في الكيمياء. كما يعتبر أرينيوس أحد مؤسسي علم الكيمياء الفيزيائية.
في 1889 وضّح أن الكثير من التفاعلات الكيميائية تحتاج طاقة حرارية للقيام بالتفاعل، وهذه الطاقة يجب أن تتجاوز قدرا ً معيناً قبل أن يبدأ التفاعل. المعادلة التي تربط بين الطاقة اللازمة للتفاعل ومعدل حدوث التفاعل تُعرف باسم معادلة أرينيوس.
قام في عام 1894 بحساب الزيادة في مستويات الغازات الحرجة بالغلاف الجوي نتيجة العمليات الصناعية وأفاد في عام 1896 أنه لو تضاعفت كمية ثاني أكسيد الكربون في الهواء فسوف ترتفع درجات الحرارة بمقدار 5-6 درجات مئوية وقد أكد على ذلك في كتابه «عوالم قيد الصنع» (بالسويدية: Världarnas utveckling) في عام 1906 والذي ترجم إلى الإنجليزية عام 1908 بعنوان Worlds in the Making، فكان بذلك أول من توقع أن ثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الأخرى تتسبب في الاحتباس الحراري للأرض.
في عام 1900 ساهم أرهنيوس في تأسيس معهد نوبل وجائزة نوبل وتأمين حصول بعض العلماء على الجائزة.
وبعد رواج نظرياته الأولى، انتقل للبحث في الفسيولوجيا والفلك والفيزياء الفلكية. وقد كان أرهنيوس ممن آمنوا بأن الحياة قد انتقلت بين الكواكب عبر الأبواغ.
اقترح أرهنيوس عمل تعديلات على اللغة الإنجليزية وجعلها لغة ً عالميةً.
كان أرهنيوس عضواً في معهد الدولة للأحياء العرقية (بالسويدية: Statens institut för rasbiologi) والمجتمع السويدي للصحة العرقية (اليوجينيا)، حيث لعبت السويد دورا ًرائدا ً في هذا المجال الذي وفر الأسس العلمية لبرنامج التعقيم الإجباري في السويد، فضلا ً عن الإلهام الذي منحته هذه الأبحاث لاحقا ً لليوجينيا في ألمانيا النازية.
تخليدا ً لاسمه فقد سميت معادلة أرينيوس وفوهة أرينيوس على القمر ومختبرات أرينيوس في جامعة ستوكهولم على اسمه.
العمل المبكر
كان عمله المبكر حول توصيل الإلكتروليتات، في عام 1884 بناءً على هذا العمل قدم مقالًا من 150 صفحة عن التوصيل الكهربائي إلى جامعة أوبسالا للحصول على الدكتوراه لكنه لم يثر إعجاب الأساتذة وحصل على درجة متدنية. لاحقًا تسبب توسيع هذا العمل في حصوله على جائزة نوبل في الكيمياء، كانت
كانت الفكرة الأكثر أهمية في الأطروحة هي تفسيره أنه لا الأملاح النقية ولا الماء النقي موصل جيد للكهرباء ولكن محاليل الأملاح في الماء كذلك.
كان تفسير أرهينيوس هو أنه عند تكوين المحلول ينقسم الملح إلى جزيئات مشحونة (والتي أطلق عليها مايكل فاراداي اسم الأيونات قبل سنوات عديدة). اعتقد فاراداي أن الأيونات يتم إنتاجها في عملية التحليل الكهربائي. كانت فكرة أرهينيوس هي أنه حتى في حالة عدم وجود تيار كهربائي فإن محاليل الأملاح تحتوي على أيونات. اقترح أن التفاعلات الكيميائية في المحلول كانت تفاعلات بين الأيونات.
إسهامات سافنت أرنيوس في مجال الأيونات
عندما قام الطالب السويدي سافنت أرنيوس، البالغ من العمر خمسة وعشرون عاما، بتسليم رسالة الدكتوراه المكونة من ١٥٠ صفحة عام ١٨٨٤ ، لم يستطع الأساتذة بجامعة أبسالا أن يفهموا الأمر بأكمله. وقد أساءوا فهم ما كان يريد قوله؛ لذلك، حصل على أقل الدرجات الممكنة. واتضح مدى خطأهم في عام ١٩٠٣، عندما حصل أرنيوس على جائزة نوبل في الكيمياء على النظرية نفسها التي رفضها ممتحنوه منذ . ٢ سنة.
قدم أرنيوس شرحا لماذا يسمح الماء بمرور التيار الكهربي من خلاله عند مزجه بالقليل من الملح أو الحمض، بينما لا تسمح المياه النقية بهذا. وفي الحقيقة لم تكن فكرته جديدة. قبل ذلك بأربعين سنة، قام مايكل فاراداي بابتكار كلمة "أيون" للجزيئات الافتراضية التي لها شحنة كهربائية تمر خلال سائل موصل (محلول كهربائي) ، مما يتسبب بشكل فعال في تكوين تيار كهربي (١٨٣٤). ولكن فاراداي لم يفكر حقا في حقيقة وجود هذه الجزيئات أم لا (فقد كان يتشكك في الذرات أيضا)، وإذا كانت موجودة، فإنما كانت مجرد محاولة لتمرير التيار الذي كونها.
أما أرنيوس فقد فكر بطريقة مختلفة. فقال إنه إذا كان ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) يقوب في الماء، فإن كل جزيء ينقسم إلى جزء مشحون بشحنة موجبة (أيون الصوديوم) وجزء مشحون بشحنة سالبة (أيون الكلور). وفي حالة عدم كونهما في محلول (أو إذابتهما قيه). فإن جزيئات الملح تتجمع مع بعضها البعض بفعل جذب الأيونين مختلفي الشحنة يفهما. ومرة أخرى لم تكن هذه فكرة جديدة؛ فقد صرح جونس برزيليوس ومن قبله سفري دايفي (١٨٠٧) أن الجزيئات لها أجزاء سالبة وأجزاء موجبة، ولكن الفكرة قد تسملت كلية — مما تسبب في عدم فها أساتذة أرنيوس له.
كدليل على هذا، أثبت أرنيوس أن محلول الملح يغلي في درجة حرارة أعلى من التي يغلي فيها الماء النقي، وكذلك تعتبر درجة تجمده أقل. وهذا هو ما يمكن توقعه كنتيجة لوجود جزيئات إضافية نتجت عن انقسام الجزيئات (وانفصالها). ومن ثم، فقد أوضح هذا أن الذرات المشحونة كانت حقيقية، وأنها كانت موجودة طوال الوقت.
يطلق على هذه الفكرة الآن اسم "النظرية الأيونية". فعلى سبيل المثال، تطلق جميع الأحماض الموجودة في المحلول المخفف أيونات هيدروجين مشحونة بشحنة موجبة، ويظل باقي الجزيء مكوئا أيونا سالبا. وهذه الأيونات الهيدروجينية هي التي تعطي الأحماض خصائصها المميزة لها (مذاقها الحمضي وتغيير لون ورقة عباد الشمس إلى اللون الأحمر وإطلاقها للهيدروجين عند تفاعلها مع المعادن). في الحمض القوي (مثل حمض الكبريتيك)، تنقسم جميع الجزيئات تقريبا إلى أيونات، بينما في الحمض الضعيف (مثل حمض الستريك في عصير الليمون) ينقسم القليل منها. وبما أن جزيئات الماء لا تنقسم إلى أيونات، فإنها ترتبط مع بعضها بشكل آخر (بولينج ١٩٢٨).
لحسن حظ أرنيوس، فهمه الباحثون في الدول الأخرى بشكل أفضل وسرعان ما عرضت عليه وظائف وفرص للسفر. لقد كان رفاقه السويديون أبطأ في قبول نظرياته، ولكن نجاحه في عمله لم يتراجع إلى الوراء أبدا. فقد كان عقله نشيط للغاية؛ فبمجرد أن تم قبول نظريته الأيونية، اتجه إلى التفكير في أصل العصور الجليدية (ظاهرة الصوبة الزجاجية ١٨٩٥)، كما تساءل فيما إذا كانت الحياة قد انتشرت من كوكب لكوكب عن طريق جراثيم لها القدرة على الاحتمال والانتقال عبر الفضاء (فكرة انتشار الجراثيم - مذنب إنك ١٨٢٢). وقد كان لديه القدرة على التحدث عن العلم لغير العلماء.
جائزة نوبل
حوالي عام 1900 شارك في إنشاء معهد نوبل وجوائز نوبل. لبقية حياته ظل عضوًا في لجنة نوبل للفيزياء وعضواً في لجنة نوبل للكيمياء. وفي عام 1903 أصبح أول شخص سويدي يحصل على جائزة نوبل في الكيمياء.
العمل اللاحق
علم وظائف الأعضاء
في عام 1904 ألقى في جامعة كاليفورنيا عدة محاضرات لمحاولة إظهار تطبيق أساليب الكيمياء الفيزيائية لدراسة نظرية السموم ومضادات السموم والتي تم نشرها عام 1907 تحت عنوان الكيمياء المناعية.
علوم الأرض والكواكب
كما وجه انتباهه إلى الجيولوجيا (أصل العصور الجليدية) وعلم الفلك وعلم الكونيات الفيزيائي والفيزياء الفلكية.
تأثير الدفيئة
فكر أرينيوس في نظرية لشرح العصور الجليدية وفي عام 1896 كان أول عالم يعتقد أن التغيرات في مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يمكن أن تحدث تغيرًا كبيرًا في درجة حرارة السطح من خلال تأثير الاحتباس الحراري.
كان كتابه «عوالم في طور التكوين» (1908) موجهاً للجمهور العام. واقترح أن الانبعاثات البشرية لثاني أكسيد الكربون ستكون قوية بما يكفي لمنع العالم من دخول عصر جليدي جديد ، وأن الأرض الأكثر دفئًا ستكون ضرورية لإطعام السكان الذين يتزايد عددهم بسرعة:
كان أول شخص يتنبأ بأن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من حرق الوقود الأحفوري وعمليات الاحتراق الأخرى من شأنها أن تسبب الاحتباس الحراري. اعتقد أرينيوس بوضوح أن العالم الأكثر دفئًا سيكون تغييرًا إيجابيًا.
الشؤون الإنسانية
لقد فكر في فكرة وجود لغة عالمية (لغة واحدة يتحدث بها الجميع) مقترحًا تعديلًا للغة الإنجليزية.
كان أرينيوس واحدًا من العديد من العلماء السويديين البارزين الذين ساعدوا في إنشاء معهد الدولة للبيولوجيا العرقية في عام 1922.
