Το 1876 μπήκε στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα για να σπουδάσει Μαθηματικά, Φυσική και Χημεία. Το 1895 έγινε καθηγητής Φυσικής στη Στοκχόλμη. Σημαντική στιγμή στη ζωή του ήταν ο διορισμός του ως διευθυντής του ιδρύματος Nobel για τη Φυσική και τη Χημεία.
Προσωπική ζωή
Ήταν γιος του Svante Arrhenius και της Carolina Christina Thunberg. Οι πρόγονοί του ήταν αγρότες ο θείος του έγινε καθηγητής της βοτανικής και διευθυντής του γεωργικού γυμνασίου της Ultuna κοντά στην Ουψάλα και αργότερα γραμματέας της Σουηδικής Ακαδημίας της Γεωργίας. Ο πατέρας του ήταν διοικητικός υπάλληλος στο ονομαστό Πανεπιστήμιο της Ουψάλας . Η οικογένεια κινήθηκε προς την Ουψάλα το 1860. Το αγόρι εκπαιδεύτηκε σε καθολικό σχολείο, όπου ο διευθυντής ήταν καλός δάσκαλος φυσικής. Από νεαρή ηλικία ο Svante είχε παρουσιάσει μια ικανότητα για τους αριθμητικούς υπολογισμούς, και στο σχολείο ενδιαφέρθηκε πολύ για τα μαθηματικά και τη φυσική. Ο Arrhenius είχε ευτυχισμένη οικογενειακή ζωή. Ήταν δύο φορές παντρεμένος το 1894 με τη Sofia Rudbeck, από την οποία είχε έναν γιο, και το 1905 με τη Maria Johansson από την οποία είχε έναν γιο και δύο κόρες. Βραβεύθηκε με Νόμπελ χημείας το 1903 για τη θεωρία της ηλεκτρολυτικής διάστασης. Σταμάτησε να εργάζεται στις αρχές του 1927, πάσχοντας από υπερκόπωση και έγραψε τα απομνημονεύματά του μέχρι τις 2 Οκτωβρίου 1927, οπότε και απεβίωσε σε ηλικία 68 ετών, και θάφτηκε στην Ουψάλα
Πανεπιστημιακή πορεία
Το 1876 μπήκε στο πανεπιστήμιο της Ουψάλα, μελετώντας τα μαθηματικά, τη χημεία και τη φυσική. Στο ίδιο πανεπιστήμιο έκανε και τη διδακτορική του διατριβή. Επειδή οι καθηγητές της χημείας και της φυσικής δεν ικανοποιούσαν τις απαιτήσεις του, κατάφερε να πάρει άδεια για να εκτελέσει το πειραματικό μέρος της διατριβής του στο Ινστιτούτο Φυσικής της Σουηδικής Ακαδημίας Επιστημών κάτω από την επίβλεψη του καθηγητή E. Edlund.
Ο Arrenius διάλεξε ο ίδιος το θέμα της διατριβής του, επηρεασμένος από τα λεγόμενα του καθηγητή Per Cleve. Ο Cleve (τα ενδιαφέροντα του οποίου σχετίζονταν με τη χημεία των σπανίων γαιών και είχε ανακαλύψει το θούλιο και το όλμιο) ανέφερε στα μαθήματά του ότι η μέθοδος του Raoult δεν ήταν κατάλληλη για τον προσδιορισμό του μοριακού βάρους ορισμένων ενώσεων, όπως η ζάχαρη. Η ιδέα του νεαρού φοιτητή ήταν να διερευνήσει αν το μοριακό βάρος ουσιών που δεν ανήκαν στους ηλεκτρολύτες, μπορούσε να προσδιοριστεί από τις μεταβολές της ηλεκτρικής αγωγιμότητας σε μίγματα με άλατα, το οποίο αποδείχτηκε ανεδαφικό.
Ένας φυσικός ο Ε. Edlund, κι ένας χημικός, ο S. Petterson, καθοδηγούσαν από κοινού τον Arrhenius στην εργασία του, για την ολοκλήρωση της οποίας χρειάστηκαν τρία χρόνια. Κατά την πειραματική διαδικασία φάνηκε ότι παρουσιαζόταν μια κανονικότητα στις μεταβολές της μοριακής αγωγιμότητας οξέων, βάσεων και αλάτων. Δοκιμάζοντας μια ευρεία περιοχή συγκεντρώσεων και μετρώντας τη συμπεριφορά 47 διαφορετικών ηλεκτρολυτών, διαπίστωσε ότι η αγωγιμότητά τους αυξανόταν πάντα με την αραίωση. Η εξήγηση που έδωσε ήταν απλή: μεταξύ των ενεργών μορίων που άγουν τον ηλεκτρισμό και των μη ενεργών υπάρχει αποκατάσταση κάποιας ισορροπίας.
Το 1884 δημοσίευσε στα γαλλικά τη διατριβή με τίτλο "Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes" (Έρευνες πάνω στη γαλβανική αγωγιμότητα των ηλεκτρολυτών). Το κυριότερο συμπέρασμα της μελέτης αυτής ήταν ότι οι ηλεκτρολύτες, όταν διαλύονται στο νερό, διίστανται σε διαφορετικό ποσοστό σε θετικά και αρνητικά ιόντα. Ο βαθμός διάστασης εξαρτάται κυρίως από τη φύση της ουσίας και τη συγκέντρωσή της στο διάλυμα. Η διάσταση είναι μεγαλύτερη όσο μεγαλύτερη είναι η αραίωση του διαλύματος
23.jpg)
Η ιδέα όμως αυτή ήταν η αιτία για πολλές στεναχώριες στη ζωή του, καθώς προκάλεσε πολλές διαφωνίες όταν σε ηλικία 25 ετών, παρουσίασε και υποστήριξε τη διατριβή του στο πανεπιστήμιο, όπου διατύπωσε για πρώτη φορά την άποψη ότι όταν διαλύουμε χλωριούχο νάτριο (NaCl) στο νερό δημιουργούνται ιόντα νατρίου και χλωρίου. Αυτή η πρόταση ήταν πραγματικά επαναστατική δεδομένου ότι το ηλεκτρόνιο ακόμα δεν είχε ανακαλυφθεί και οι χημικοί δε μπορούσαν να κατανοήσουν πώς τα άτομα του χλωρίου και του νατρίου θα μπορούσαν να αποκτήσουν φορτίο.
Όταν ήρθε η ώρα της προφορικής υπεράσπισης της διατριβής, οι καθηγητές της Ουψάλα δεν εντυπωσιάσθηκαν καθόλου από τα συμπεράσματα του παλιού μαθητή τους, αφού σε τελευταία ανάλυση δεν ήταν πρωτότυπα ούτε γίνονταν μετρήσεις αγωγιμότητας για πρώτη φορά. Ο Arrhenius πικράθηκε και απογοητεύτηκε πολύ όταν η διατριβή του έγινε δεκτή με βαθμό «καλώς» (non since laude approbatur: δεκτή χωρίς έπαινο), ενώ η υποστήριξή της βαθμολογήθηκε με «λίαν καλώς» (cum laude approbatur: δεκτή με έπαινο), που του στερούσε τη δυνατότητα να ακολουθήσει ακαδημαϊκή καριέρα, αφού δεν ήταν επιτρεπτό να διεκδικήσει στο μέλλον τον τίτλο του υφηγητή. Η διατριβή ήταν γραμμένη στα Γαλλικά και ο συγγραφέας της έστειλε, όπως συνηθιζόταν, αντίτυπά της σε αρκετούς καθηγητές πανεπιστημίων της Ευρώπης. Όλοι όσοι ήταν κάποιας ηλικίας δεν αποδέχτηκαν τη νέα θεωρία (ακόμα και ο ίδιος ο Clausius), ενώ αντίθετα οι νεότεροι αναγνώρισαν την αξία της. Ιδιαίτερα εντυπωσιάστηκε ο Ostwald, ο οποίος ταξίδεψε ως την Ουψάλα, προκειμένου να γνωρίσει από κοντά τον Arrhenius και να του προσφέρει μια θέση στο εργαστήριό του στη Ρίγα. Ο Arrhenius δεν μπόρεσε να δεχτεί τότε την προσφορά, επειδή ο πατέρας του ήταν σοβαρά άρρωστος και δεν ήθελε να τον αφήσει. Εντούτοις, επωφελήθηκε έμμεσα απ’ αυτήν, καθώς κατόρθωσε να ξεπεράσει το τυπικό εμπόδιο της «φτωχής» διατριβής και να διοριστεί υφηγητής της φυσικοχημείας στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα.
Η βασική του ιδέα ήταν ότι κάποιες ουσίες διασπώνται (διίστανται) στα διαλύματά τους στο νερό. Τη δημοσίευσε για πρώτη φορά το 1883 και σε μια πληρέστερη μορφή το 1887 και αποτελούσε το βασικό περιεχόμενο της Διδακτορικής του Διατριβής.
Τα εκπαιδευτικά ταξίδια
Δυο χρόνια αργότερα, ο Arrhenius, χάρη στην υποστήριξη του Edlund, έλαβε ένα αναπάντεχο δώρο: η Σουηδική Ακαδημία του χορήγησε μια σημαντική οικονομική ενίσχυση που του επέτρεψε να ταξιδέψει για μεγάλο χρονικό διάστημα στην Ευρώπη και να εργαστεί ερευνητικά αναπτύσσοντας δεσμούς με εξέχοντες επιστήμονες. Άρχισε με τονOstwald στη Ρίγα, συνέχισε με τον Kohlausch στο Wurzburg, όπου γνωρίστηκε και με τον Nerst, και ακολούθησαν ο Boltzmann στο Graz και ο van’ tHoff στο Άμστερνταμ. Αργότερα επισκέφτηκε ξανά τον Ostwald στο νέο του εργαστήριο στη Λειψία. Αυτή η δραστηριότητα κράτησε τρία περίπου χρόνια, τα οποία από ερευνητική άποψη ήταν πολύ παραγωγική. Επιπλέον ήταν και χρόνια ευτυχισμένα, όχι μόνο γιατί αντλούσε ευχαρίστηση από τη δουλειά του, αλλά επίσης γιατί με το χαρούμενο χαρακτήρα του δημιουργούσε παντού φιλίες και γινόταν αμέσως ευπρόσδεκτος και αγαπητός στο νέο περιβάλλον του. Μια μικρή λεπτομέρεια είναι αρκετή απόδειξη: όλοι τον αποκαλούσαν με το μικρό του όνομα –Svante. Από τις συνεργασίες του Arrhenius η πιο σημαντική ήταν με τον van’ t Hoff. Μαζί ανέπτυξαν πλήρως τη σύγχρονη θεωρία των ιόντων σε υδατικά διαλύματα, εξηγώντας τη συμπεριφορά τους ως προς την ταπείνωση της τάσης ατμών του διαλύτη και του σημείου τήξης του, καθώς επίσης και τους νόμους της ωσμωτικής πίεσης. Σε μια μνημειώδη εργασία του, το 1887, ο Arrhenius ανακεφαλαίωσε τα συμπεράσματα της διατριβής του, προσθέτοντας και μερικά νεότερα δεδομένα. Οι εμπειρίες που είχε αποκτήσει του επέτρεψαν να χρησιμοποιήσει έναν περισσότερο καταληπτό τρόπο, έχοντας επίσης ξεπεράσει κάποιους ενδοιασμούς που έκαναν τη διατριβή του δυσνόητη στους μη ειδικούς. Ακολούθησε μια άλλη σπουδαία εργασία, όπου εφαρμόζοντας το νόμο της δράσης των μαζών υπολόγισε τη σταθερά διάστασης και την ισχύ πολυάριθμων οξέων και βάσεων. Δε χωρούσε πια καμιά αμφιβολία ότι στο νερό τα οξέα απαντούν με τη μορφή εν μέρει ολόκληρου του οξέος και εν μέρει του υδροξυλικού ανιόντος του, με αρνητικό φορτίο, και του υδρογόνου, με θετικό φορτίο. Οπωσδήποτε, χρειάστηκαν δέκα περίπου χρόνια ακόμα, ώσπου οι θεωρίες αυτές να γίνουν γενικά αποδεκτές. Η οριστική επιβεβαίωση επισφραγίστηκε με την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου, το 1897, από τον J. J. Thomson.
Η εξίσωση Arrhenius
Ακαδημαϊκή Εξέλιξη
Το 1891 ο Arrhenius διορίστηκε στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης, όπου το 1815 κατέλαβε την έδρα της φυσικής. Δεν πρέπει να θεωρηθεί περίεργη η κατάληψη μιας τέτοιας θέσης, αφού με τις έρευνές του συνέβαλε στη γεφύρωση της χημείας με τη φυσική, αναζητώντας τα κοινά αίτια σε φυσικά και χημικά φαινόμενα. Στο διάστημα των δέκα ετών που έμεινε στο Πανεπιστήμιο, ένα πλήθος ξένων ερευνητών πέρασαν για επιμόρφωση από το εργαστήριό του, όπως οι Richard Abegg και Georg Bredig. Το 1905 παραιτήθηκε, επειδή έγινε διευθυντής του νεοσύστατου τμήματος φυσικοχημείας του Ινστιτούτου Nobel της Σουηδικής Ακαδημίας. Φαίνεται ότι οι συμπατριώτες του θέλησαν να τον κρατήσουν κοντά τους, προσφέροντάς του μια τέτοια τιμητική θέση. Απαλλαγμένος στο εξής από διδακτικά καθήκοντα, θα μπορούσε να επιδοθεί απερίσπαστος στην οργάνωση του εργαστηρίου του σε νέες έρευνες. Τα καινούρια του ενδιαφέροντα εστιάστηκαν σε μελέτες στο χώρο της κοσμικής φυσικής και της φυσικής της ατμόσφαιρας. Σε συνεργασία με τον Ν. Εkholm δημοσίευσαν πολυάριθμες εργασίες πάνω από 30 για την ηλιακή κορώνα, το βόρειο σέλας, τους κεραυνούς και την ηλεκτρική κατάσταση της ατμόσφαιρας.
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου
Μια προγενέστερη εργασία του με τίτλο «επί της επιδράσεως του ανθρακικού οξέος εις την θερμοκρασίαν του εδάφους» (1896), εμφανίζεται σήμερα επίκαιρη. Στην εργασία αυτή ανέπτυξε μια νέα θεωρία για να εξηγήσει τις μεγάλες κλιματικές αλλαγές που έγιναν στη γη κατά τις εναλλασσόμενες περιόδους παγετώνων και ήπιου κλίματος. Βασική ιδέα ήταν η αναγνώριση της ικανότητας του διοξειδίου του άνθρακα να απορροφά τη θερμότητα που εκπέμπεται από την επιφάνεια της γης: σε περιόδους έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας το αέριο αυξάνει, με παράλληλη αύξηση της θερμοκρασίας, ενώ όταν ακολουθεί η μείωσή του (λόγω απορρόφησης από τα φυτά και τους ωκεανούς) η θερμοκρασία του πλανήτη πέφτει. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου δεν είναι λοιπόν ανακάλυψη του καιρού μας.
Οι αναζητήσεις του στην Κοσμική Φυσική
Στις κοσμολογικές του αναζητήσεις σκέφτηκε πως ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής θα μπορούσε να γίνει συμβατός με άπειρο χρόνο ζωής του σύμπαντος. Αυτό θα συνέβαινε αν ο νόμος της αυξανόμενης εντροπίας στο γαλαξία μας αντισταθμιζόταν από άλλους γαλαξίες, όπου ο νόμος θα αντιστρεφόταν και η εντροπία τους συνεχώς θα μειωνόταν. Επιστέγασμα των μελετών του σ’ αυτό το χώρο ήταν το δίτομο έργο «Σύγγραμμα Κοσμικής Φυσικής» που εκδόθηκε το 1903.
Η συμβολή του στη βιοχημεία
Ένα ακόμη πεδίο στο οποίο ο Arrhenius είχε πρωτοποριακή συμβολή ήταν η φυσιολογική χημεία. Στον εκκολαπτόμενο αυτόν κλάδο της σημερινής βιοχημείας εισήγαγε με επιτυχία τις μεθόδους της φυσικοχημείας, δείχνοντας πως μπορεί να περιγραφεί ποσοτικά η δράση των τοξινών και αντιτοξινών με εφαρμογές των νόμων που διέπουν τις χημικές ισορροπίες. Καρπός αυτής της δραστηριότητας ήταν δύο βιβλία: «Ανοσοχημεία» 1907 και «Ποσοτικοί Νόμοι της Βιολογικής Χημείας» 1915. Το δεύτερο προέκυψε από μια σειρά διαλέξεων που έδωσε το 1914 στο Βασιλικό Ίδρυμα του Λονδίνου και διαβάζεται ακόμη και σήμερα με ενδιαφέρον.
Η συγγραφική δραστηριότητα του
Στον επιστημονικό τομέα άφησε δύο ακόμη ενδιαφέροντα βιβλία, τη «Θεωρητική Ηλεκτροχημεία»1898, και τις «Χημικές Θεωρίες»1906. Και στα δύο υπήρχε αφθονία υποδείξεων για την αντιμετώπιση μελλοντικών προβλημάτων και χαρακτηριζόταν από τη συμπυκνωμένη γραφή τους. Αρκετά ήταν επίσης τα βιβλία του που προορίζονταν για το ευρύτερο κοινό, όπως το πολύ επιτυχημένο «Χημεία και Σύγχρονη Ζωή» 1919. Στην εισαγωγή του είχε δηλώσει ότι κίνητρο για να γράψει το βιβλίο αποτέλεσε η διαπίστωση ότι με τον πόλεμο είχε αποκαλυφθεί η μεγάλη σημασία της χημείας, η οποία περισσότερο από κάθε άλλη επιστήμη υπηρετούσε την υλιστική πρόοδο της εποχής.