Grotgus, Theodor

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 5 augusti 2018; kontroller kräver 7 redigeringar .
Theodor von Grotthuss
tysk  Christian Johann Dietrich Theodor von Grotthuss
Födelsedatum 20 januari 1785( 1785-01-20 ) [1] [2] [3]
Födelseort
Dödsdatum 26 mars 1822( 1822-03-26 ) [2] (37 år)
En plats för döden Giaduchay , modern. Litauen
Land
Vetenskaplig sfär elektrokemi , optisk fysik
Alma mater Yrkeshögskola i Paris ( franska:  École Polytechnique )
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Baron Christian Johann Dietrich von Grotthus eller Theodor von Grotthus ( tyska:  Christian Johann Dietrich Theodor von Grotthuß ) ( 20 januari 1785 , Leipzig , Tyskland  - 26 mars 1822 , Giaduchiai (moderna Litauen )) - tysk kemist som formulerade den första teorin om elektrolys ( 1806 år ) och fotokemins första lag ( 1817 ) [4] . Hans teori om elektrolys anses vara den första beskrivningen av den så kallade Grotthussmekanismen [5] .

Biografi

Theodor von Grotthuss föddes i Leipzig den 20 januari 1785 vid en tidpunkt då hans familj var på en längre resa genom Västeuropa . Theodores föräldrar, Ewald Dietrich von Grotthuss ( tyska:  Dietrich Ewald von Grotthuß ) och Elisabeth Eleonore ( tyska:  Elisabeth Eleonore ), tillhörde en gammal och välkänd familj av kurländsk byråkratisk adel. Kort efter sin födelse döptes han och fick namnet Christian Johann Dietrich ( tyska:  Christian Johann Dietrich ). Som vuxen bestämde sig Grotgus för att använda Theodore som sitt förnamn. Dessutom vägrade han att använda prefixet "fon" i sitt fullständiga namn [6] .

Theodore växte upp på sin mors gods i Gedučiai Manor ( Lit. Gedučiai ), som på en modern karta ligger i norra delen av Litauen , på gränsen till Lettland . Han var ett tillbakadraget barn och hade ganska begränsad kontakt med de andra barnen på godset. Lärarna lärde honom hemma kunskaperna i språk , matematik , konst och litteratur . Grotgus fick därmed en grundutbildning som gjorde att han kunde fortsätta sina studier vid olika universitet. Som tonåring studerade Grotgus först vid universitetet i Leipzig och sedan vid Ecole Polytechnique i Paris ( fr.  École Polytechnique ), där han deltog i föreläsningar av så kända vetenskapsmän som Antoine François de Fourcroix , Claude Louis Berthollet , Louis-Nicolas Vauquelin och andra.

På grund av den växande spänningen i de geopolitiska förbindelserna mellan Ryssland och Frankrike , tvingades Grotguss att lämna till Italien , där han publicerade sitt första grundläggande arbete ( 1806 ), ägnat åt en teoretisk förklaring av de fenomen som uppstår under elektrolys av vatten . År 1808, för sina bidrag till teorin om elektrolys, valdes Grotthuss till hedersmedlem i Galvanic Society of Paris . Samma år utsågs han till motsvarande ledamot av Turins vetenskapsakademi och 1814 valdes han till motsvarande ledamot av den bayerska vetenskapsakademin i München . Under sin livstid publicerade Grotguss 76 artiklar om originalforskning, observationer och bevis, varav de flesta publicerades i västeuropeiska vetenskapliga tidskrifter [6] .

Theodor Grotthuss dog den 26 mars 1822 vid en ålder av trettiosju efter att ha begått självmord på grund av en lång depression orsakad av hälsoproblem. Han begravdes på sin mors gods i Geduchiai .

Vetenskaplig forskning

Elektrolysforskning

Uppfinningen av det elektriska batteriet år 1800 av den italienske forskaren Alessandro Volta gav andra forskare en källa till elektricitet som blev allmänt använd i vetenskapliga laboratorier i hela Europa . Snart dök de första rapporterna om framgångsrik elektrolys av vatten , vattenlösningar av syror och salter . Det fanns dock ingen tillfredsställande teoretisk förklaring av de processer som inträffade i detta fall.

Hösten 1805 , vid 20 års ålder, skrev Grotthuss sin första grundläggande uppsats om studiet av elektrolys av vatten . Denna artikel, med titeln "Mémoire sur la Décomposition a'l'Aide de l'Electricite Galvanique" , publicerades i Rom 1806 . Det representerade tydligt ett nytt tillvägagångssätt för att förklara den elektriska strömmens roll i elektrolysprocessen. Många år senare översatte Ostwald denna artikel till tyska och gjorde följande kommentar [7] :

När detta verk publiceras kommer Grotgus namn att vara mycket känt; och den här artikeln hade en väldigt, väldigt stor inverkan på den teoretiska förklaringen av elektrolysprocessen

Originaltext  (tyska)[ visaDölj] Es ist die Schrift, durch die der Name Grotthuss vor allem berümt wurde, och die den grössten Einfluss auf die theoretischen Vorstellung über Elektrolyse ausgeübt hat

I detta arbete förklarade Grotgus varför väte och syre under elektrolysprocessen av vatten frigörs endast vid elektroderna (och vid olika elektroder), och inte i hela volymen av lösningen , som förväntat. Detta fenomen, som observerades av A. Carlyle och J. Nicholson kort efter upptäckten av den voltaiska pelaren , blev känt som " Nicholsons paradox ". Grotthuss bekräftade experimentellt uppgifterna om att vissa metaller frigjordes vid den negativa polen av strömkällan associerad med kopparskivan, och började processen med kristalltillväxt i den galvaniska strömmens riktning [8] , medan syre frigjordes vid den positiva polen associerad med zinkskivan. Vissa metaller fälldes inte ut vid den negativa polen av strömkällan, i vilket fall väteutveckling observerades på den , och en oxidfällning bildades vid den positiva polen. Han noterade att olika metaller beter sig olika i en sådan process, vilket senare experimentellt observerades av Humphrey Davy och Jöns Jakob Berzelius .

Grotthuss artikel presenterar en original förklaring av vattenelektrolysprocessen , senare kallad Grotthuss-mekanismen . Denna förklaring ligger i det faktum att i elektrolysprocessen polariseras vattenmolekyler och salt och bildar polära kedjor i ett enda system. Således blir de polariserade molekylerna en förlängning av koppar-zinkparen som utgör Volta-kolonnen . Senare förklarade Grotthuss att under inverkan av elektrodernas poler bildades parallella linjer (polariserade molekylkedjor) i lösningen, vars element i vardera änden urladdades vid motsatta poler. Vattenmolekylerna i kontakt med elektroderna sönderdelade i sina beståndsdelar. Det är därför väte frigjordes vid den negativt laddade elektroden , medan syre frigjordes vid den positivt laddade elektroden . Vattenmolekyler utbytte kontinuerligt sina beståndsdelar med sina närmaste grannar, såväl som med de omgivande medlemmarna i kedjan. Detta utbyte utfördes med hjälp av successivt framskridande av en hoppliknande interaktion längs molekylkedjor, som uppstod som ett resultat av överföringsprocessen vid elektrolys längs parallella linjer [9] [10] . Ytterligare utveckling av denna tanke ledde till ett koncept som liknar jonisering . Dessutom ledde begreppet hoppinteraktioner till utvecklingen av principen om atomism , diskretiteten hos materiella föremål, delbarhet och övergången från en statisk struktur till en dynamisk representation av materia .

Mycket av det vetenskapliga samfundet har accepterat den elektriska ledningsmekanismen som föreslagits av Grotgus. Vissa forskare har dock inte erkänt fördelarna med Grotthuss inom elektrolysområdet . Så, till exempel, använde Sir Humphry Davy , när han utvecklade den kemiska teorin om affinitet, i stor utsträckning de ursprungliga idéerna från Grotthuss utan att något omnämnande av deras författare [6] .

Forskning inom området för interaktion mellan ljus och materia

I slutet av 1810 -talet formulerade Theodor von Grothgrus några originella idéer relaterade till absorptionen av ljus , vilket involverade fosforescens , fluorescens och fotokemiska reaktioner . Han var intresserad av de fysiologiska aspekterna av ljusets kemiska interaktion med polariserade molekylära partiklar. Efter att ha studerat kristaller som uppvisar fosforescens , noterade Grotthuss 1812 att fosforescerande ljus skilde sig från absorberat ljus, vilket var i konflikt med Newtons mekanistiska teori . Han kom till slutsatsen att fenomenet fosforescens är förknippat med ljusets rörelse och strukturen hos det bestrålade ämnet. Grotthuss föreslog att ljus på ytan av en fluorescerande kristall delas i två komponenter, som, när de interagerar med polariserade molekyler i kristallen, separeras och orsakar utsläpp av ljus, vars färg skiljer sig från den som används för bestrålning. Grotthuss kom fram till att ljusets interaktion med materia orsakar specifika vibrationer och därmed kan försvaga eller förstärka olika färger [11] . Samtidigt lade han de teoretiska grunderna för luminescens , som utvecklades under andra hälften av 1800-talet av Becquerel , Brewster och Stokes .

Medan han studerade alkohollösningar av järn(III)- och kobolt(II) tiocyanatkomplex , vände Grotgus uppmärksamheten på det faktum att lösningen blev blekare när den exponerades för ljus . Blekningshastigheten i detta fall var direkt proportionell mot ljusets intensitet och tiden för dess exponering för ämnet. Således upptäckte Grotthuss fotokemins grundläggande lagar : en fotokemisk reaktion kan bara initieras av ljus som absorberas av ett ämne, och dess hastighet är proportionell mot exponeringstiden och ljusets intensitet. Dessa experimentella observationer av Grotgus bekräftades cirka 20 år senare av John Herschel och John Draper . I slutändan blev dessa fynd kända som Grotthuss-Drapers första och andra lagar för fotokemi.

Forskning inom andra områden

Theodor von Grotthuss bedrev vetenskaplig forskning inte bara inom området elektrolys och ljusets interaktion med materia [6] . Han syntetiserade tiocyanatsalterna av järn , kvicksilver , silver och guld genom att smälta svavel med motsvarande cyanidsalter . Grotgrus separerade järn (III) klorid från mangan (II) klorid , dra fördel av den olika lösligheten av dessa salter i alkohol . Han analyserade också, på begäran av akademiker Scherer, som samlade in data om mineralkällor i det ryska imperiet , de närliggande mineralkällorna. Han använde en ammoniaklösning av silveroxid för bestämning av sulfider , och inte koppar(II)klorid , som var brukligt vid den tiden. Mellan 1816 och 1818 studerade Grotthuss dessutom egenskaperna hos tiocyanater och tiocyansyra och utvecklade analytiska metoder för bestämning av järn(III)- och kobolt(II) joner . Samtidigt publicerade Schweigger ett kompendium av Grotthuss proportionella vikter och materialtabeller, som blev flitigt använt av kemister och farmaceuter .

I sin omfattande forskning observerade han experimentellt fenomenet elektrostenos , vilket visade sig i det faktum att silverdendriter bildades i mycket smala sprickor i glaset på anoden på grund av den elektrokapillära effekten . Denna effekt återupptäcktes 70 år senare och utvecklades i detalj av F. Brown ( 1891 ) och E. J. Cohen ( 1898 ), som kallade den elektrostenos.

Dessutom ägnade Grotthuss sig åt att studera gasblandningars lågor och gjorde en grundläggande observation, som bestod i att en blandning av gaser i smala rör inte antänds [12] . Denna omständighet gjorde det möjligt att senare skapa en säker gruvarbetarlampa . Trots det faktum att minlampor med öppen låga för närvarande helt har ersatts av elektriska lampor, är betydelsen av denna uppfinning, som räddade många liv för gruvarbetare, fortfarande svår att överskatta.

Stora verk

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Theodor Grotthuss (Grothuss) // Proleksis enciklopedija, Opća i nacionalna enciklopedija  (kroatiska) - 2009.
  2. ↑ 1 2 3 www.accademiadellescienze.it  (italienska)
  3. ↑ Theodor Grothuss // Base biographique  (fr.)
  4. ↑ de Grotthuss, CJT Sur la décomposition de l'eau et des corps qu'elle tient en dissolution à l'aide de l'électricité galvanique // Ann. Chim. (Paris). - 1806. - T. 58 . - S. 54-73 .
  5. ↑ Marx, Dominic. Proton Transfer 200 Years after von Grotthuss: Insights from Ab Initio Simulations // ChemPhysChem. - 2006. - T. 7 , nr 9 . - S. 1848-1870 . - doi : 10.1002/cphc.200600128 . — PMID 16929553 .
  6. ↑ 1 2 3 4 Bruno Jaselskis, Carl E. Moore, Alfred von Smolinsk. THEODOR VON GROTTHUSS (1785-1822) - EN SPÅNGBLASER // Bull. Hist. Chem. - 2007. - T. 32 , nr 2 . - S. 119-128 .
  7. ↑ R. Luther, A. v. Ottingen. Abhandlungen über Elektricität und Licht von Theodor Grotthuss // Ostwalds Klassiker der exakten Wissenschaften. - Leipzig, 1906. - Nr 152 .
  8. ↑ I själva verket talar vi om den elektrokemiska aktivitetsserien för metaller .
  9. ↑ Faraday , med hjälp av Grotthuss-modellen, utvecklade fältlinjemodellen ungefär fyrtio år senare .
  10. ↑ WL Pierce, Michael Faraday.  // Chapman och Hall. - London, 1965. - S. 357 .
  11. ↑ T.v. Grotthuss.  // Schweigers J. Chem. Phys.. - 1815. - V. 14 , N:o 163 . - S. 174 .
  12. ↑ T.v. Grotthuss.  // Schweigers J. Chem. Phys.. - 1809. - Vol 9 . - S. 245-260 .

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk