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第二章

中外科学家发明家丛书:阿伦尼乌斯 · 作者:佚名 · 字数:5,008 · 2026-10-09 12:47
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液稀释时导电性增加的原因是水。阿伦尼乌斯动身到乌普萨拉,打算去会见

克莱夫教授,向他介绍自己的新理论。

克莱夫是一位知识渊博的学者,能够给他以有益的建议,并能冷静地评

价他的假说。

阿伦尼乌斯喜欢乌普萨拉,并不仅仅因为在这里居住着他的亲人和在此

度过了他的学生时代,这个城市还有着使他感到特别亲切和难以取代的东

西。现在,他深信,在乌普萨拉人们最了解他。学期早已结束,开始放暑假

了。

春末夏初,乌普萨拉的夜晚像白天那样明亮。克莱夫教授亲切会见了斯

万特。

斯万特说道:“我想向您介绍一下我的实验结果,它们与化学有直接关

系,所以,我是专门来和您谈谈我的想法的”。

教授合上了正在阅读的杂志,推到一边,听他讲话。

“要解释电解质水溶液在稀释时导电性的增加,必须假定电解质在溶液

中具有两种不同的形态:非活性的——分子形态和活性的——离子形态。实

际上,稀释时电解质的部分分子就分解为离子,这是活性的形态,而另一部

分则不变,这是非活性的形态。”

克莱夫听着阿伦尼乌斯的解释,毫不掩饰他的不满:这个自认是首先发

现者并自视甚高的人所说的一切,教授断定纯粹是胡说八道。这个物理学家

竟把他的鼻子伸进他不该去的地方,伸进他所不懂的学科!

“溶液稀释时,活性形态数量增加。”斯万特继续说道,可是克莱夫却

觉得听够了。

“蛮好的理论嘛!”他尖刻地冷笑着冒出了这句话,明显地挖苦阿伦尼

乌斯。斯万特明白,继续谈话已毫无意义,就匆匆地告别了。

“难道克莱夫教授没有理解我的推论的合理性吗?而且,问题也不仅仅

在于合理性呀!我的理论是在实践中检验过,千百次测量结果所证实的。因

此,克莱夫教授一定会有什么偏见!”阿伦尼乌斯深信自己的想法是正确的。

因此,克莱夫教授的挖苦话丝毫也没有使他丧失信心。他在走廊中缓慢地踱

着,思考着下一个步骤。

后来,他迅速地走下楼梯,到医学院去找那位也在研究化学的生理学教

授汉马尔斯腾去了。

汉马尔斯腾怀着极大的兴趣听了阿伦尼乌斯的介绍。他发现,这种想法

非常独特,而且是对现象的合理解释,建议他继续研究。

阿伦尼乌斯决定对他的想法进行理论上的概括并准备发表。

关于实验和计算的叙述以及成果的总结都已经写好了。余下的仅是思考

并写出第二部分——最重要的部分:关于水溶液中物质形态的理论上的总

结。手稿的篇幅相当长,因此只好把它分为两篇论文。第一篇题名为《电解

质的电导率研究》,第二篇题名为《电解质的化学理论》。这两篇论文于1883

年6月6日经斯德哥尔摩科学院讨论后推荐发表。它们发表于1884年初出版

的第11期《皇家科学院论著》杂志。

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三、电离理论受到攻击及重视

阿伦尼乌斯渴望留在乌普萨拉工作。收到这两篇论文的校样后,他就把

它们做为学位论文向大学提交。学术委员会接受了这两篇论文,并指定在

1884年5月进行考试。阿伦尼乌斯获得委员会的赞许,口试也答得很好。

余下的是听取克莱夫教授和塔伦教授对学位论文质量的意见。

论文中的实验部分任何人也没有异议。塔伦教授是满意的。不过,关于

电解质在水溶液中电离的新观点他却迷惑不解。他拿着材料到自己的同行的

工作室中去。

“克莱夫,你对阿伦尼乌斯的理论有什么意见?”塔伦问道。他原就想

到会是否定的回答,果然克莱夫不同意阿伦尼乌斯的想法,主要是他不认为

原子和离子之间存在着差别。

“纯粹是空想,我不能想象,比如氯化钾怎么会在水中分解为离子。钾

在溶液中单独存在的问题可能有吗?任何一个小学生都知道钾遇到水就产生

强烈反应,同时形成氢氧化钾和氢气。可是氯呢?它的水溶液是淡绿色的,

又有剧毒,而氧化钾溶液则是无色的,完全无毒。”

“对于实验部分我也有意见。这样难以置信的稀释!5/1000……1/10000

克分子!这几乎纯粹是水了!在那样的浓度下错误也就大了。”

……答辩进行得很激烈。特别费力的是同克莱夫教授的辩论,当时,教

授不同意关于在分子、原子和离子之间存在着本质上差别的想法。而阿伦尼

乌斯却证明,在溶液中,特别是在氯化钾的溶液中,存在的不是钾原子和氯

分子,而是这两种元素的离子。钾离子不同于中性的原子,它带阳电荷,因

此,性质上与中性原子不相似。氯离子带阴电荷,不同于两个原子的中性的

氯分子,而完全具有另一种性质。

溶液中的离子形成不取决于电流的想法从前就有人谈过。阿伦尼乌斯看

过1857年发表的鲁道夫·克劳胥斯的论文。这位著名的科学家在文中谈到一

种假设,即在水溶液中,不用通入电流,一小部分电解质就分解为离子。阿

伦尼乌斯通过实验证明了这个假说的正确性。他甚至还计算出,在氯化氢的

溶液中,有92%的溶解了的分子处于活性形态,换句话说,它们分解为离子。

这些结果也为其他科学家的实验所证实。例如,威廉·奥斯特瓦尔德并不是

研究电离过程的,可是,他在研究盐酸的催化作用时却查明,它的总量中只

有98%对过程起加速作用。这一数值与阿伦尼乌斯计算出的数值很接近的。

在用硫酸进行试验时,也得到相似的结果。根据奥斯特瓦尔德的意见,由于

浓度的不同,起催化作用的硫酸是50%—90%,而阿伦尼乌斯查明的数值则

是47.6%—85%。

尽管阿伦尼乌斯搜集了大量的实验材料以及无可辩驳的证据,但是,由

于委员会支持克莱夫教授和塔伦教授的意见,对论文答辩还是只给三级“评

语”。要知道,当时评语分四个等级,四级等于2分,三级等于3分,二级

等于4分,一级等于5分。

阿伦尼乌斯在论文答辩之后并没有灰心,他坚信自己是正确的。次日,

他把自己的两篇论文分别寄给欧洲最著名的研究溶液的科学家——波恩的鲁

道夫·克劳胥斯、杜宾根的洛塔·迈尔、里加的威廉·奥斯特瓦尔德、阿姆

斯特丹的范霍夫——每人一份。在回信中,这四个人对这位青年科学家的实

验结果和结论都给予肯定的评价。威廉·奥斯特瓦尔德对阿伦尼乌斯的工作

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表现了特殊的兴趣。他不仅对阿伦尼乌斯的工作给以肯定的评价,而且还在

信中提出有关研究酸的催化作用的许多问题,并建议他讨论共同感兴趣的问

题。这封信是奥斯特瓦尔德和阿伦尼乌斯日后频繁通信的开端。1884年7月

末,奥斯特瓦尔德写信给阿伦尼乌斯,表示他想到乌普萨拉来和他会面,并

讨论他们所感兴趣的问题。

当这两位科学家结束第一次简短谈话后,阿伦尼乌斯提议出去散散步。

午后的阳光照得人暖洋洋地。奥斯特瓦尔德观赏着修剪齐整的草坪和群芳吐

艳的花坛的美丽景色。他决定明天带速写簿来画下素材,把这美丽景色再现

在画布上。

暑假期间,在乌普萨拉大学的学生很少,但是,这个同阿伦尼乌斯进行

那样热烈讨论的、精神充沛的高个子却很引人注意。学位论文被可耻地否定

后,阿伦尼乌斯成为普遍注意的中心人物。大学生们兴奋地谈论着这次“最

高级”访问的原因。当大家知道斯德哥尔摩的奥托·彼得松的意见后,议论

变得更加激烈了。彼得松曾在一篇论文中这样评价阿伦尼乌斯:“阿伦尼乌

斯论文中的个别章节的学术价值之高,即使委员会给予最高分数也是不够

的”。

从见面时起,奥斯特瓦尔德和阿伦尼乌斯就都理解到他们的观点是吻合

的,科学兴趣也有许多共同点。阿伦尼乌斯的理论说明了酸的催化作用的原

因,而这是奥斯特瓦尔德所感兴趣的。在奥斯特瓦尔德的实验室中配制了许

多酸的溶液,现在,他们可以按照阿伦尼乌斯的方法进行实验了。在这个实

验室中,阿伦尼乌斯不必再用艾伦德的极简单的、不完善的仪器,而是包括

可以利用交流电防止电极的极化,有一点是明显的:阿伦尼乌斯需要赶快到

里加去。

次日,奥斯特瓦尔德和阿伦尼乌斯制定了今后共同工作的详细计划。奥

斯特瓦尔德向他介绍了大学里的同行。他对阿伦尼乌斯理论的看法,使克莱

夫教授很吃惊,但他仍然认为这个理论是荒谬的。

奥斯特瓦尔德的来访,阿伦尼乌斯得到彼得松教授的支持,以及广大社

会人士的意见,大学决定再次举行论文答辩。

答辩在1884年年终举行,进行得很顺利。阿伦尼乌斯在答辩之后,立即

被任命为物理化学副教授。但是,克莱夫教授继续固执己见,仍是阿伦尼乌

斯的激烈反对者。许多教师在克莱夫影响下,对阿伦尼乌斯的论文也持否定

态度。所有这些都刺激着敏感的斯万特。于是,他决定离开乌普萨拉,回到

斯德哥尔摩艾伦德教授那里去。

阿伦尼乌斯在那里继续研究电解液的导电性。但是,他的工作被他父亲

的突然去世所打断,他立即动身回乌普萨拉,在那里一直呆到秋天,因为需

要把有关遗产的一切事情办好,而这些事情比他设想的要复杂得多。现在,

阿伦尼乌斯拥有使他能完全献身于科学的资产了。

1885年秋天,他又回到了艾伦德教授的实验室继续工作。艾伦德教授对

待阿伦尼乌斯很热情,给以各种支持。这不仅是因为阿伦尼乌斯是一个快活

的、讨人喜欢的人,更重要的是由于艾伦德器重他的知识和敏锐的观察力以

及爱好钻研的精神。他运用自己的一切影响来帮助年轻的天才的学生取得不

少成就——年终时阿伦尼乌斯获得列特斯特德奖金。

现在他有可能到国外去旅行,了解欧洲各国最好的实验室。

新年过后,阿伦尼乌斯来到了里加。他终于能够实现两年前他和奥斯特

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瓦尔德共同制定的计划。在里加,他受到贵客一般的欢迎。奥斯特瓦尔德夫

人从自家的住宅中腾出一间房子供阿伦尼乌斯下榻,这样,他不仅能在大学

里同奥斯特瓦尔德见面,而且在家中,在晚间也能和他在一起。快活的爱说

俏皮话的阿伦尼乌斯一开始就博得了孩子们的欢心。每天,孩子们都焦急地

等待着他回来,门刚一打开,孩子们就欢叫着向他扑去。这个高个子男人爱

抚地把小伊丽萨白抱起来,接着就讲起有趣的故事来。

在这些充满紧张劳动的日子里,也还穿插着在奥斯特瓦尔德家中度过的

舒适的夜晚。装有先进仪器的实验室大大地减轻了工作量。阿伦尼乌斯和奥

斯特瓦尔德测量了各种酸溶液及带有非电解质的混合液的导电性。此外,他

们还研究了酸对醋酸乙酯皂化速度的影响。结果是很有意思的,而且成为后

来发表的几篇论文的基础。

到年终时,原定的计划已经完成,阿伦尼乌斯决定去符次堡,到电学巨

匠科尔劳什教授的实验室进行某些实验。

在科尔劳什那里,他结束了在里加开始进行的电解溶液内摩擦的研究工

作,然后就转向研究气体的导电性,以便搞清楚在气体介质中是否形成离于,

以及溶剂——水在电离过程中所起的作用。阿伦尼乌斯的想法吸引了科尔劳

什的助手瓦尔特·能斯特对他的工作特别感兴趣。 (瓦尔特·能斯特是德国

卓越的物理学家和物理化学家、化学史家;柏林大学物理研究所所长,在低

温方面他的论文最为著名;1905年,被聘为柏林大学教授;1906年,发现热

学定律——热力学第三定律;1888年,发表了电池的渗透理论,发展了扩散

电势理论;1890年,确立两种溶剂中被溶解的物质的分配定律;1920年,由

于热化学方面的著述而获得诺贝尔奖金;1927年,当选为苏联科学院名誉院

士)。

当时,能斯特专门研究物理问题,但是,在溶液中存在离子的想法却使

他非常感兴趣。能斯特同阿伦尼乌斯好起来了。这两位科学家的这种友谊是

特别富有成果的。几年以后,于1889年,能斯特创立了著名的电解质水溶液

中的电势理论。

阿伦尼乌斯经常留心学术出版物,迫切地等待着最新一期《瑞典科学院

院报》的出版,因为这一期将刊出范霍夫的论文,文章作者在去年就将此事

告诉了他的瑞典同行。

院报在1886年年底终于寄来了。阿伦尼乌斯在图书馆中坐读到深夜。范

霍夫在这篇论文中说,他观察到电解质水溶液的性质与渗透压定律以及拉乌

尔定律不相符合,并提出了一个等渗系数 i。范霍夫的材料充分证实了电解

质电离的理论。由解质溶液的冰点降低应该获得比预期的值要大,因为溶液

中的微粒多——部分的分子离解为离子。现在,利用系数i就能容易地计算

出电解质电离度,也就是可以知道溶液中分子电离为离子的分数。

阿伦尼乌斯利用文中引述的材料,列出一个式子,它把电解质电离度与

范霍夫的系数i联系在一起了。范霍夫在论文中列出了许多电解质溶液的系

数i的数值。于是,阿伦尼乌斯便按这个式子计算出了它们的电离度。

在这以前,阿伦尼乌斯测定的电解质的电离质仅是根据溶液电导率的实

验数据。用这种方法获得的结果与根据已列出的式子计算出的结果是否相符

呢?

阿伦尼乌斯用激动得发颤的双手拿来了旧日的实验记录。数据相符!用

完全不同的方法获得的数据都毫无疑义地表明,电解质溶液中所进行的电离

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