Вильгельм Оствальд

Биография

В 1909 г. Оствальду была присуждена Нобелевская премия по химии «в знак признания проделанной им работы по катализу, а также за исследования основных принципов управления химическим равновесием и скоростями реакции».

Немецкий химик Фридрих Вильгельм Оствальд родился в Риге (Латвия). Он был вторым сыном Готфрида Оствальда, искусного бондаря, и Элизабет (Лойкель) Оствальд. Занимаясь в рижской реальной гимназии, О. проявил себя хорошим учеником с необычайно широким диапазоном интересов. Он увлекался физикой, химией, литературой и рисованием, а также играл на альте и фортепьяно. Несмотря на то, что отец посоветовал ему изучать инженерное дело, О. увлекся химией и в 1872 г. стал студентом химического факультета Дерптского (ныне Тартуского) университета. Четыре года спустя он получил степень бакалавра и остался в Дерпте в аспирантуре, занимая одновременно должность приват-доцента (внештатного преподавателя).

В 70-е гг. XIX в. немецкие химики активно проводили исследования структур, свойств и синтеза молекул органических веществ. Интересы О. лежали в забытой тогда физической химии. В этой области химическая активность анализируется путем определения изменений, происходящих в таких физических свойствах реагирующих веществ, как объем, показатель преломления, вязкость, цвет и электропроводность. Положения магистерской работы О. в Дерптском университете касались изменений объема, которые происходят во время нейтрализации кислот основаниями в разбавленных растворах.

В 1878 г. ему была присвоена докторская степень за диссертацию об оптическом коэффициенте преломления кислотно-основных реакций. Работая в качестве ассистента у физика Артура фон Эттингена и ведя преподавание физики и химии в местной школе, О. продолжал заниматься изучением приложения физических характеристик к анализу химических реакций. В 1881 г. он был избран профессором химии Рижского политехнического института. В последующие годы написал несколько учебников, которые сыграли важную роль в утверждении физической химии в качестве самостоятельной дисциплины.

В 1884 г. О. получил текст вызвавшей горячие споры докторской диссертации Сванте Аррениуса, которая была представлена к защите в Упсальском университете. В своей диссертации Аррениус предложил теорию, объясняющую диссоциацию кислот и оснований в водных растворах на электрически заряженные ионы. Поскольку в те времена преобладали убеждения, что в растворе не могут сосуществовать противоположно заряженные частицы, работа Аррениуса получила низкий рейтинг в Упсальском университете. О., однако, счел его идеи достойными внимания и немедленно применил их для проверки результатов своих собственных исследований сродства кислот. «Воспользовавшись магазином сопротивлений, позаимствованным на несколько дней на телеграфе (дольше там без него не могли обойтись)... я вскоре провел опыты со всеми имевшимися под рукой кислотами, которые мне предоставили другие исследователи, – вспоминал позднее О. – С все возрастающим волнением я обнаруживал, что результаты один за другим подтверждали предсказания и ожидания».

О. не только поддержал идеи Аррениуса, но и способствовал их распространению среди химиков. Более того, он добился, чтобы Аррениус получил постдокторскую стипендию (ее можно получать в течение года после защиты докторской диссертации. – Ред.) и, таким образом, смог продолжить свои исследования. Однако идея, что молекулы диссоциируют на устойчивые, электрически заряженные частицы при растворении в полярных растворителях, таких, как вода, по мнению многих химиков, была излишне сложна. Они отвергали точку зрения, что растворы содержат ионы, полагая, что ионы с противоположными зарядами должны непременно вновь соединяться в молекулу. Их сомнения усилились после того, как потерпела фиаско попытка точно предсказать «поведение» очень сильных кислот и оснований. В начале XX в. Петер Дебай и Ларе Онсагер развили теорию диссоциации на основе концепции электронного объяснения атомной структуры. Много позже демонстрация с помощью рентгеноструктурного анализа факта, что кристаллы сильных электролитов представляют собой ионную решетку и полностью ионизируют при любой концентрации, убедила сообщество химиков в справедливости теории ионизации.

В 1887 г. О. был назначен первым профессором физической химии в Лейпцигском университете, где в числе его ассистентов и коллег работали Якоб Вант-Гофф. Аррениус и Вальтер Нернст. В этом же году О. основал «Журнал физической химии» ("Zeitschrift fur physikalische Chemie"), редактором которого он оставался многие годы. Он создал также Германское электрохимическое общество, которое вскоре было преобразовано в Германское физико-химическое общество Бунзена.

Интерес к теории ионной диссоциации позволил О. увидеть в ней прекрасное объяснение многих химических реакций, в которых катализаторами служат слабые кислоты и основания. (Как и в случае с диссоциацией сильных электролитов, каталитическая активность сильных кислот и оснований не была в достаточной степени предсказана этой теорией.) Когда существует химическое равновесие, скорость протекания прямой и обратной реакций одинакова. О. доказал, что присутствие катализатора ускоряет реакцию в обоих направлениях в одинаковой степени. Он также продемонстрировал, что система переходит от менее устойчивого состояния к более устойчивому постепенно и не всегда достигает своего самого устойчивого состояния. Эта зависимость получила название закона разбавления Оствальда. Применив свои знания каталитических процессов в целях развития промышленности, ученый исследовал возможности синтеза аммиака из водорода, используя в качестве катализатора железную проволоку.

В 1890 г. О. заинтересовался взглядами на энергию как на первооснову всего физического мира. Скептически относясь ко всем материалистическим концепциям, и особенно к атомно-молекулярной теории, О. полагал, что природные явления могут объясняться превращениями энергии. В соответствии с этим подходом он вывел законы термодинамики на уровень философских обобщений.

После того как в рамках впервые осуществленного обмена научными работниками О. в течение года читал лекции в Гарвардском университете (за это время он изучил эсперанто и разработал свой собственный искусственный язык), он, выйдя в отставку в 1906 г., посвятил себя изучению энергии цвета, а также организаторской и писательской деятельности. О. создал количественную теорию цветов со шкалой порядка определения цвета, которую изложил в атласе цветов, и разработал систему цветовой гармонии.

В 1909 г. О, была присуждена Нобелевская премия по химии «в знак признания проделанной им работы по катализу, а также за исследования основных принципов управления химическим равновесием и скоростями реакции». Представляя его от имени Шведской королевской академии наук, Ханс Хильдебранд указал на ценность открытий О. не только для развития теории, но и для их практического применения, такого, как производство серной кислоты и синтез красителей на основе индиго. Хильдебранд также предсказал, что химия катализа во многом поможет понять функцию фермента.

В последние годы жизни О. включился в различные просветительские, культурные и реформистские движения, в т. ч. интернационалистическое, пацифистское и движение за сохранение природных ресурсов. Он активно участвовал в работе многочисленных международных научных обществ, включая Международную комиссию по атомным весам и Международную ассоциацию химических обществ. О. занимался также вопросами государственного образования и подготовки ученых.

В 1880 г. О. женился на Нелли фон Рейер, дочери хирурга из Риги. У них было две дочери и три сына, один из которых, Вильгельм Вольфганг Оствальд, стал выдающимся ученым в области коллоидной химии. О. умер в возрасте 78 лет в своем доме неподалеку от Лейпцига 4 апреля 1932 г. Один из его бывших студентов, Вильдер Банкрофт, писал: «О. был великим борцом и вдохновенным учителем. Он обладал даром говорить то, что нужно, и так, как нужно. Когда мы рассматриваем развитие химии в целом, имя О. стоит в первом ряду. О. сумел найти свое место в жизни».