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1884年瑞典化學家阿倫紐斯（Arrhenius，1859－1927）提出的電離學說，是化學發展中的一次帶有革命性的重要發現。它同原子論、分子論和元素週期律等學說一起，共同奠定了現代化學的理論基礎。阿份紐斯由此榮獲了1903年的諾貝爾化學獎金。但是，電離學說從剛剛誕生起就遭到了化學權威們的嘲諷、責難和打擊，以至不得不在經歷了一場艱苦和激烈的鬥爭以後才得以確立。 一個新學說的提出 1799年，意大利物理學家伏特（A．Volta，1745－1827）發明了電池以後，化學家戴維（Davy，1778－1829）、法拉第（Faraday，1791－1867）、格羅特斯（Grotthuss，1785－1822）、希托夫（Hittorf，1824－1914）、拉烏爾（Raoult，1830－1901）和克勞胥斯（Clausius,1822-1888）等人就陸續開展了電化學和溶液理論的研究，並取得了不少重要成果。但是，對於溶液中電解質性質的認識，主導的看法卻仍然是認為只有在外界電流的作用下電解質才可能離解為帶電的離子。這樣就還未能揭示出電解質溶液的本質，阻礙著化學的發展。 1882年，年僅32歲的青年學者阿份紐斯，在前人成果的基礎上進行了溶液導電性的研究。他在實驗中發現，氨氣本身雖然並不導電，然而其水溶液卻可導電，而且溶液越稀，導電性越強。1883年，他對這一現象進行了深入的理論分析。他認識到，要想得到解釋，就必須打破流行的傳統觀念，假定溶液中的電解質在無外界電流的作用下，就可以存在兩種形態，即非活性（分子）態和活性（離子）態。當溶液稀釋時就可以使前者更多地轉化為後者，從而使導電度增強。他並依引撰寫出科學論文，準備進行博士學位的答辯。1884年，他在此基礎上發表了題為《電解質的導電性研究》的論文，公開提出了電離學說。 不久，新學說就進一步得到了許多科學實驗的證實。1886年，著名德國化學家奧斯特瓦爾德（Ostwald，1853－1932）在研究酸的催化作用中發現，酯的水解速度和蔗糖的轉化速度，都取決於酸解離後生成的氫離子的濃度，證實了酸是發生了電離。同年，著名荷蘭化學家范霍夫（Vant Hoff）在研究電解質溶液的滲透壓（P）時發現，實際測出的P值總要比理論（依公式PV＝PT）計算出的P值高很多，需要附加上一個係數（I）進行校正（使公式成為PV＝Irt）由於P值的高低系取決於溶液中溶質的微粒數目的多少，因此，P值的增高就是微粒數目增多的表現，是電解質電離成更多離子的證明。此外，阿倫紐斯又從溶液的導電率、滲透壓和冰點降低等不同側面對I值進行了精確有測定，驚人的發現都是一致的。這說明此類不同側面的現象原來都是同一的電離過程的種種表現。因此，I的存在正是對電離學說的一個定量的、更有力的證明。這樣，電離學說就從一個科學假說提升為一個精密的定量的科學理論。對此，阿倫紐斯在1887提又發表了題為《關於溶質在水中的離解》的論文，其中引用了更為精確的實驗結果，並以「電離」和「電離度」等明確的概念代替了「活化」和「活化係數」等不大明確的概念，對電離學說進行了比較全、系統和深入的闡述和論證。至此，一個具有科學創見的新學說終於最後形成了。 傳統偏見勢力的發難 阿倫紐斯學說用嶄新的思想揭示了電解質溶液的本性，破除了當時流行的權威理論的束縛，這使它從一向世起就遭到了以一些化學權威為代表的傳統偏見勢力的發難。 1883年，阿倫紐斯把新學說的思想匯報給了母校瑞典烏普薩拉大學的克列維（Cleve，1840－1905）教授這位化學家曾因發現狄（Ho）等稀土元素而聞名於世，同時在地質學和植物學的研究上也有很高造詣。阿倫紐斯熱切期望能得到他的支持和幫助。然而沒有想到他在聽了以後，卻毫不掩飾地大加嘲諷說，阿倫紐斯的想法「純粹是胡說八道」，是把「鼻子伸進不該去的地方」了。阿倫紐斯後來回憶說，他是「讓我明白，要他再細聽這種滑稽可笑的議論，就要降低他的身價了」。 1884年，阿倫紐斯在烏普薩拉大學博士學位答辯會上宣讀了論文後，教授們「個個怒不可遏」，覺得難以容忍這種「荒謬絕倫」的想法，認為「純粹是空想」。克列維說，「我不能想像，比如，氯化鉀怎麼會在水中分解為離子。鉀在溶液中能獨立存在嗎？任何一個小學生都知道，鉀遇水就產生強烈反應，同時形成氫氧化鉀和氫氣；氯的水溶液是淡綠色的，又有劇毒。可是氯化鉀的水溶液卻是無色的，完全無毒」。他們認為，這些事實似乎就充分「證明」電離學說是一種「無稽之談」了。新學說在烏普薩拉大學遭到了幾乎所有化學家和物理學家的冷遇。然而實際上正是這些專家們自己未能分清原子和離子的本質區別而犯了錯誤。 對電離學說的責難並不止此。當阿倫紐斯論文公開發表以後，就遭致了更大規模和更加猛烈的攻擊。英、德、法、俄等許多國家的化學家，其中包括一些在聲望上遠遠超過克列維教授的著名化學家，都群起而攻之，形成了一條國際化學界的反對陣線。為首的就是大名鼎鼎的、以發現元素週期律而享有極高盛譽的俄國化學家門捷列夫，此外還有以研究溶液理論著稱的英國化學家阿姆斯特朗（Armstrong，1848－1837），以發明溶液滲透膜聞名的法國化學家特勞貝（Traube，1826－1894），以研究溶液電動現象受到德國人民尊敬的德國化學家魏德曼（Wiedemann），以建立「溶液蒸汽張力」定律知名的俄國化學家柯諾瓦洛夫（KohobaЛob，1856－1929），以及化學家皮可林（Pikering）和別凱托夫（Бeketob）等等。他們認為，由於電離學說違背了戴維和法拉第所建立的經典的電化學理論，因而是「奇談怪論」，「不值一提」，遲早會被推翻。對此，門捷列夫預言說，「這個假說隨著時間的轉移將佔有如燃素論所早已佔有的那種地位」而必將失敗。它像燃素學說一樣，雖然也「曾有過不少熱心的捍衛者」，然而卻是在「捍衛一種不正確的假說」。電離學說受到了傳統偏見的暴風雨般的打擊，嚴重地影響了這一新學說的確立和傳播。 「離子主義者聯盟」的最終勝利 年輕的阿倫紐斯在化學權威們的攻擊面前並沒有表現怯懦、動搖和喪失信心。他堅信自己從科學實驗中概括出來的學說是正確的，並決心為捍衛科學的真理而進行一場不屈的鬥爭。正如化學家帕爾美（Palmaer）評價他時所說，「他那真正瑞典人的性格——特別好鬥，然而又溫厚，並同那有聲有色的幽默相結合，就使他能夠在戰鬥時很好地認清事態」。他勇敢地投入了鬥爭。 為了尋求知音者的支持，他在那次論文答辯後的第二天，就把論文分別寄給了另外幾位著名的化學家奧斯特瓦爾德、范霍夫、克勞胥斯和梅耶爾（Meyer，1814－1878）等人，徵求他們的意見。這些化學家同門捷列夫等人的保守態度相反，都給予了積極肯定。特別是奧斯特瓦爾德頗感興趣，還不遠千里親自來烏普薩拉同他一起討論。范霍夫也很重視新學說，稱讚它是「物理化學史上的一次革命」。這樣，阿倫紐斯、奧斯特瓦爾德和范霍夫等三人就組成了一個鞏固的「離子主義者聯盟」，團結一致，共同向保守勢力展開了鬥爭。他們的人數雖然不多，然而卻掌握著可靠的事實，被譽為是一支「能征善戰」和不斷取得勝利的「離子學家的奇軍」。鬥爭的不斷勝利，使阿倫紐斯深受鼓舞。他說，自己能夠「經歷並直接參加如此蓬勃的科學發展，乃是一種唯有幻想才能及的最大幸福」。 但是，舊思想在一些化學家的頭腦中還是根深蒂固的。許多化學家仍然在報刊和雜誌及學術會議上不斷攻擊電離學說，「告誡」青年千萬不要醉心於那種狂妄的荒謬的新學說。阿倫紐斯不得不寫出一篇篇文章進行批駁。他同奧斯特瓦爾德和范霍夫等人一起回答了諸如電解質電離的能量來源，電荷相反的離子未成對結合的原因，親和力強的電解質反而易電離的道理等一系列具體問題，進一步提高了電離學說的說服力。1889年門捷列夫又發表了《溶質離解簡論》，對電離理論進行了再次抨擊。阿倫紐斯則立即予以回擊，強調指出，雖然門捷列夫的觀點得到了許多著名化學家的支持，但是也「不能同意這位偉大的俄國化學家的見解」，因為他「忽視了構成離解理論的那種東西的主要部分」，沒有看到「大量的物理化學問題都是靠了滲透壓和電離理論才得到解決的」。 經過了反覆和艱苦的鬥爭以後，電離學說逐漸贏得了越來越多科學家的承認。著名德國物事學家普朗克（Plank，1858－1947）以他嚴謹的熱力學觀點給予了有力支持。著名奧地利物理學家玻爾茲曼（Boltzmann，1844－1906）和著名荷蘭物理學家范德華（Vander Waals，1837－1923）等人也都積極肯定。電離學說提供的大量科學事實已經是無可非議和無可辯駁的了。這樣，電離學說終於征服了一個個艱難險阻，取得了最後勝利，促進了化學進展。 電離學說的確立，消除了電解質溶液滲透壓反常的矛盾，解釋了酸的催化作用機理，揭示了酸的氫離子的共同本質，建立了原子和電子的聯繫，並為價電子理論的形成提供了前提。它闡明瞭溶液電導和冰點降低等一系列物理化學現象的實質，並奠定了做為「離子科學部門」的分析化學的理論基礎，使其從一種操作技藝提升為一門科學。此外，它還指導了所有溶液化學反應（也是大多數化學反應）的研究。它的確立，無愧是繼原子論、分子論和元素週期律之後，在化學發展中取得的又一重大理論成果。 電離學說的作用還遠遠超過了化學學科本身的界限。它進一步溝通了化學和物理學的聯繫，促進了物理學的發展。它還有力地指導了制鹼制氯、熔鹽電解和有色冶金等生產實踐，使化學工業和冶金工業取得了重大進展。它「被證明在現代科學一切部門中都舊適用而有益的」。因此，有的科學史家把電離學說視為19世紀科學發展中的「最大總結之一」是並不過分的。阿倫紐斯作為電離學說的創建者獲得了一系列崇高的榮譽。1901年當選為瑞典皇家科學院院士。1903年榮獲英國皇家學會的戴維勳章。同年，又榮獲諾貝爾化學獎的獲得者。1905年至1927年間榮任諾貝爾物理學和化學研究所的理事長，直到逝世。這些榮譽，正是他和他的「離子主義者聯盟」在捍衛科學真理的鬥爭中所取得勝利的標誌。 ------------------ 亦凡公益圖書館掃校 |
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