Svante Arrhenius

Tidiga arbeten

Hans tidiga arbete handlade om elektrolyters konduktivitet. Baserat på detta arbete lämnade han 1884 in en 150 sidor lång uppsats om elektrolytisk ledningsförmåga till Uppsala universitet för sin doktorsavhandling. Den imponerade inte på professorerna och han fick en lågklassig examen. Senare skulle utvidgningar av detta arbete ge honom Nobelpriset i kemi.

Den viktigaste idén i avhandlingen var hans förklaring att varken rena salter eller rent vatten är ledande, men att lösningar av salter i vatten är det.

Arrhenius förklaring var att när saltet bildar en lösning delas det upp i laddade partiklar (som Michael Faraday hade gett namnet joner många år tidigare). Faraday hade trott att joner bildades vid elektrolys; Arrhenius idé var att saltlösningar innehöll joner även i avsaknad av elektrisk ström. Han föreslog att kemiska reaktioner i lösningar var reaktioner mellan joner.

I en utvidgning av sin vetenskapliga teori om joner föreslog Arrhenius 1884 definitioner av syror och baser. Han ansåg att syror var ämnen som producerar vätejoner i en lösning och att baser var ämnen som producerar hydroxidjoner i en lösning.

Nobelpriset

Omkring 1900 blev Arrhenius involverad i inrättandet av Nobelinstitut och Nobelpriset. Under resten av sitt liv skulle han vara medlem av Nobelkommittén för fysik och medlem av Nobelkommittén för kemi.

Han använde sina positioner för att ordna priser till sina vänner (Jacobus van't Hoff, Wilhelm Ostwald, Theodore Richards) och för att försöka förneka dem till sina fiender (Paul Ehrlich, Walther Nernst). År 1903 blev han den förste svenske persn som tilldelades Nobelpriset i kemi.

Senare arbete

När han hade gjort sig ett namn, vände han sig till andra vetenskapliga frågor.

Fysiologi

År 1904 höll han (vid University of California) flera föreläsningar för att försöka visa hur fysikalisk-kemiska metoder kan tillämpas på studiet av teorin om toxiner och antitoxiner, som publicerades 1907 under titeln Immunochemistry.

Jord- och planetariska vetenskaper

Han riktade också sin uppmärksamhet mot geologi (istidernas ursprung), astronomi, fysisk kosmologi och astrofysik, där han redogjorde för solsystemets uppkomst genom interstellära kollisioner. Han ansåg att strålningstrycket förklarade kometer, solkorona, norrsken och zodiakalt ljus.

Han trodde att livet kunde ha förts från planet till planet genom transport av sporer. Denna idé är numera känd som panspermi.

Växthuseffekt

Arrhenius tänkte ut en teori för att förklara istiderna, och 1896 var han den första vetenskapsmannen som trodde att förändringar i koldioxidhalten i atmosfären skulle kunna ge en stor förändring av yttemperaturen genom växthuseffekten. Han påverkades av andras arbete, bland annat av Joseph Fourier. Arrhenius använde infraröda observationer av månen för att räkna ut absorptionen av infraröd strålning från atmosfärisk koldioxid₂ och vattenånga. I sin ursprungliga form lyder Arrhenius' växthuslag som följer:

"Om mängden kolsyra ökar geometriskt, kommer ökningen av temperaturen att öka nästan aritmetiskt".

Detta förenklade uttryck används fortfarande idag:

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

Hans bok Worlds in the making (1908) riktade sig till en allmän publik. Han menade att människans utsläpp av koldioxid₂ skulle vara tillräckligt starkt för att hindra världen från att gå in i en ny istid, och att en varmare jord skulle behövas för att föda den snabbt ökande befolkningen:

"I viss utsträckning är temperaturen på jordytan... relaterad till atmosfären som omger den, och i synnerhet till dess genomsläpplighet för värmestrålar". (p46)

"[Teorin] har kallats för hethus-teorin, eftersom de trodde att atmosfären agerade på samma sätt som glasrutorna i heta hus." (p51)

"Om mängden kolsyra i luften skulle sjunka till hälften av sin nuvarande procentandel skulle temperaturen sjunka med ungefär 4°; en minskning till en fjärdedel skulle sänka temperaturen med 8°. Å andra sidan skulle varje fördubbling av den procentuella andelen koldioxid i luften höja temperaturen på jordytan med 4°; och om koldioxiden fyrdubblades skulle temperaturen stiga med 8°". (p53)

"Även om havet, genom att absorbera kolsyra, fungerar som en regulator av enorm kapacitet, som tar upp ungefär fem sjättedelar av den producerade kolsyran, inser vi ändå att den lilla procentuella andelen kolsyra i atmosfären kan förändras till en märkbar grad genom industrins framsteg inom loppet av några århundraden". (p54)

"Genom inflytandet från den ökande kolsyran i atmosfären kan vi hoppas på att få uppleva tider med jämnare och bättre klimat, särskilt i jordens kallare regioner, tider då jorden kommer att ge mycket rikligare skördar än för närvarande, till förmån för den snabbt förökande mänskligheten." (p63)

Han var den förste som förutspådde att koldioxidutsläpp från förbränning av fossila bränslen och andra förbränningsprocesser skulle orsaka global uppvärmning. Arrhenius trodde helt klart att en varmare värld skulle vara en positiv förändring. Fram till omkring 1960 avfärdade dock de flesta forskare växthuseffekten eftersom de trodde att det var mycket osannolikt att den skulle inträffa. Milutin Milankovitch hade presenterat en mekanism för istider: den använde sig av cykliska förändringar i jordens omloppsbana (Milankovitchcykler). Numera är den accepterade förklaringen att det är den orbitala drivkraften som bestämmer tidpunkten för istiderna och att CO₂ fungerar som en förstärkande återkoppling.

Mänskliga angelägenheter

Han tänkte på idén om ett universellt språk (ett språk som skulle talas av alla) och föreslog en modifiering av det engelska språket.

Arrhenius var en av flera ledande svenska forskare som bidrog till att skapa Statens institut för rasbiologi 1922. Detta var en eugeniskt influerad idé. Det hade ursprungligen föreslagits som ett Nobelinstitut. Arrhenius var medlem av institutets styrelse, liksom han hade varit medlem i Svenska sällskapet för rashygien (Eugenik), som grundades 1909.