Wilhelm Ostwald

私の強い要望により、つい最近ラジウムが発見されたキュリー研究室が私に見せられました。キュリー夫妻自身は旅行で留守でした。それは厩舎とジャガイモ貯蔵室の中間のような建物で、化学装置のある作業台を見ていなかったら、冗談だと思っていたでしょう。

Friedrich Wilhelm Ostaldは、バルト系ドイツ人の化学者で哲学者でした。Ostaldは、Jacobus Henricus van 't Hoff、Walther Nernst、Svante Arrheniusとともに物理化学分野の創設者の一人として認識されています。彼は、触媒、化学平衡、反応速度の分野への科学的貢献に対して、1909年にノーベル化学賞を受賞しました。

1906年の学界からの引退に続いて、Ostaldは哲学、芸術、政治に大いに関わるようになりました。彼はこれらの各分野に重大な貢献をしました。Ostaldは多才な人として説明されています。

初期生活と教育

Ostaldは、Rigaで民族的にはバルト系ドイツ人として、木樽職人Gottfried Wilhelm Ostald 1824–1903と Elisabeth Leuckel 1824–1903に生まれました。彼は3人の中間の子であり、Eugen 1851–1932の後に、そしてGottfried 1855–1918の前に生まれました。Ostaldは子どもの頃から科学に興味を持ち、特に花火と写真に関連した実験を自宅で行いました。

Ostaldは1872年にエストニアのDorpat大学（現在のTartu大学）に入学しました。彼は1875年にそこで Kandidatenschrift 試験を完了しました。Dorpatでの彼の在学中、Ostaldは人文科学、芸術、哲学に大きく触れる機会があり、これらは1906年の学界からの引退後の彼の努力の焦点となりました。

学術的経歴

Ostaldは1875年にDorpat大学で独立した無給の研究者として彼のキャリアを開始しました。彼はCarl Schmidtの研究室で、彼の同時代人Johann Lenbergとともに働きました。Lenbergはostaldに無機化合物の分析の多くの基本と平衡と化学反応速度の測定を教えました。Lenbergはまた、Ostaldに多くの地質現象の化学的基礎を教えました。これらの努力はOstaldの後の研究努力の対象の一部を形成しました。Carl Schmidtの研究室での彼の仕事に加えて、Ostaldはまた大学の物理研究所でArthur von Oettingenとともに学びました。

1877年頃、Dorpat大学の化学実験室で無給の研究者としての彼の仕事を続けながら、Oettingenの助手がRigaに移動した後、Ostaldは物理研究所で有給の助手になりました。彼はまた、Dorpatの高校で数学と科学を教えることで自分自身を支えました。

Ostaldは化学親和力と化学化合物を形成する反応の問題に深い関心を持っていました。これは当時の化学者が直面している中心的な理論的問題でした。彼の初期の仕事の一部として、Ostaldは温度の影響と酸と塩基の親和力定数を考慮に入れた3次元親和力表を開発しました。Ostaldはまた、質量作用、電気化学、および化学動力学を調査しました。

Ostaldは1877年にDorpat大学で修士号を取得し、講義をし、教えるための料金を請求することを可能にしました。Ostaldは1878年にDorpat大学で博士論文を出版し、Carl Schmidtが彼の論文指導教官でした。彼の博士論文は「Volumchemische und Optisch-Chemische Studien」「体積化学および光学化学研究」と題されていました。1879年に、彼はCarl Schmidtの有給助手になりました。

1881年、Ostaldはリガ工科大学（現在のRiga Technical University）の化学教授になりました。1887年に、彼はライプツィヒ大学に移動し、そこで物理化学の教授になりました。Ostaldは1906年の引退まで、ライプツィヒ大学の教職に留まりました。彼はまた1904年と1905年にハーバード大学で最初の「交換教授」を務めました。

Ostaldの学術的キャリアの間に、彼は多くの研究学生がいて、彼ら自身の権利で成就した科学者になりました。これらには、将来のノーベル賞受賞者Svante Arrhenius、Jacobus Henricus van 't Hoff、およびWalther Nernstが含まれました。他の学生には、Arthur Noyes、Willis Rodney Whitney、Kikunae Ikedaが含まれました。これらの学生はすべて物理化学への貢献で注目されました。

1901年に、Albert EinsteinはOstaldの実験室でのポジションを申請しました。これはEinsteinの特殊相対性理論に関する出版の4年前でした。Ostaldはeinsteinの申請を拒否しましたが、後に二人は強い相互尊重を開発しました。その後、Ostaldは1910年と1913年に再びEinsteinをノーベル賞に推薦しました。

1906年の引退に続いて、Ostaldは哲学、政治、および他の人文科学に活動的になりました。

Ostaldの学術的キャリアの過程で、彼は科学文献のために500以上の元の研究論文と約45冊の本を出版しました。

科学的貢献

硝酸プロセス

Ostaldはアンモニアの酸化による硝酸の安価な製造プロセスを発明しました。彼はこのプロセスの特許を受けました。Ostaldの特許は触媒を利用し、硝酸の収率が理論値に近い条件を説明しました。基本的なプロセスの側面はまた、64年前にKuhlmannによって特許取得されていました。Kuhlmannのプロセスは、アンモニアの安価な源がなかったため、工業的に重要にはなりませんでした。Ostaldの発見の直後に、Haberとboschの窒素固定プロセスのプロセスの発明の結果として、安価なアンモニアが利用可能になりました。1911年または1913年までに完了したアンモニア合成。これら2つのブレークスルーの組み合わせはすぐに肥料と爆発物のより経済的でより大規模な生産につながり、第1次世界大戦中にドイツは不足していました。このプロセスはしばしばOstaldプロセスと呼ばれます。このプロセスは、硝酸の製造のための現代時代における広範な使用で残ります。

Ostaldの希釈法則

Ostaldはまた、希釈理論に関する重要な研究を実施し、「Ostaldの希釈法則」と呼ばれることもある希釈の法則の彼の概念化につながりました。この理論は、弱い電解質の動作が質量作用の原則に従い、無限希釈で広く解離されることを主張しています。弱い電解質のこの特性は、電気化学的決定などの実験的に観察することができます。

触媒

化学反応速度と速度に関する彼の研究と酸と塩基の彼の研究を通じて、Ostaldは、特定の化学反応物の溶液における酸の濃度または塩基の濃度が化学プロセスの速度に強い影響を与える可能性があることを発見しました。彼は、これはBerzeliusによって最初に表明された化学触媒の概念の現れであることに気付きました。Ostaldは、触媒は反応物または生成物のいずれにも含まれない化学反応の速度を加速する物質であるという考えを明確にしました。化学触媒の理解に対するOstaldの進歩は、酵素触媒などの生物学的プロセスおよび多くの産業プロセスで広く適用できました。触媒は、Ostaldが発明した硝酸プロセスで使用されます。

結晶化

Ostaldは固体の結晶化挙動、特に多形現象として知られている異なる形で結晶化することができる固体の結晶化動作を研究しました。彼は、固体が必ずしもそれらの最も熱力学的に安定な形で結晶化するのではなく、各多形の相対的な結晶化速度に依存する他の形で優先的に結晶化することがあることを発見しました。Ostaldは、相対速度が固体多形と液体形態の間の表面張力に依存していることを発見しました。多くの一般的な材料は、鉱物やさまざまな有機化合物を含む、この種の動作を示しています。この発見はOstaldの法則として知られるようになりました。

Ostaldは、固体または液体溶液が時間とともに進化し続けることに気付きました。非熱力学的に好ましくない多形が最初に結晶化する可能性がありますが、より熱力学的に安定な形は、ソリューションが年をとるにつれて発展し続けることができます。多くの場合、これは大きな結晶が形成されることで、多くの小さな結晶よりも熱力学的に安定しているため。この現象はOstald Ripeningとして知られるようになり、多くの状況で観察されます。日常的な例は、アイスクリームが年をとるにつれて発生するぐりぐりのテクスチャです。地質的な時間スケールでは、多くの鉱物は、鉱物が年をとるにつれて結晶形が進化するにつれてOstald Ripeningを示しています。

溶解度と結晶化に関連して、Ostaldの発見は、固体の溶解が結晶の大きさに依存することです。結晶が小さい場合、通常は1ミクロン未満の場合、溶液相における固体の溶解度が増加します。Ostaldはこの効果を数学的にOstald-Freundlich方程式として知られるようになった関係で定量化しました。Ostaldは1900年に彼の発見を最初に公開し、彼の数学方程式はドイツの化学者Herbert Freundlichによって1909年に改善されました。この数学的関係はシステムの物質の部分的な圧力にも適用されます。Ostald-Freundlich方程式は、システムの粒子の表面張力を考慮に入れて、曲率と温度に加えて。溶解度のサイズ依存性は、医学部で低い溶解度を有する医薬品の定式化で利用されることがあり、患者による彼らの摂取を促進する。サイズ依存性もOstald Ripeningに役割を果たします。

ドイツの化学者Raphael E. Liesegangと協力して、Ostaldは、物質が周期的な方法で結晶化することができることを認識しました。その中で、結晶化動作は空間的または時間的パターンに従います。特定の状況では、この周期的な結晶化動作の結果は視覚的に容易に観察されます。たとえば、様々な地質層で。Liesegangは以前に特定の実験室実験でこの現象を調査し、彼の結果をOstaldに示していました。Ostaldは、その後、観察を説明するのに役立つ現象の数学モデルを開発し、周期的な結晶化動作がいかに広がっているかを実現しました。これらの観察はLiesegang輪として知られるようになりました。

原子理論

Ostaldは、1900年頃に「モル」という言葉を化学の語彙に導入しました。彼は1モルを、グラムの質量単位における物質の分子量として定義しました。このコンセプトはIdeal gasにリンクされていました。Ostaldのモール概念の開発は、彼と一緒にErnst Machは最後の砦の1つ対する原子理論に対する彼の哲学的反対に直接関連していました。彼はArnold Sommerfeld との会話で、彼はJean Perrinの Brown運動の実験に確信していることを説明しました。

1906年、Ostaldは原子量に関する国際委員会のメンバーとして選出されました。第一次世界大戦の結果として、このメンバーシップは1917年に終了し、戦争後は再開されませんでした。委員会の1917年の年間報告書は、珍しい注記で終わりました。「ヨーロッパ戦争のため、委員会は対応の方法に多くの困難を抱えていました。ドイツのメンバーである教授Ostaldは、このレポートに関連してヘルプされていません。おそらくドイツまたはルート上のいずれかの検閲は、不正行為につながった」。

科学的測定

化学平衡、化学親和力、および酸塩基相互作用の研究の一環として、Ostaldは、多くの確立された分析方法が調査中の化学システムを乱すことを認識しました。したがって、彼は物理的測定に目を向けました。これらの重要な基本現象を理解する代理方法として。そのような物理的測定の1つは、液体の粘度または流れへの抵抗の測定です。Ostaldは、液体用の貯水池として機能し、その間に毛細管またはエッセンシャルチューブが見落とされている電球で構成されるこの目的のためのデバイスを発明しました。液体が一方のリザーバーから他方のリザーバーを通じて毛細管を流れるのに要する時間は、液体の粘度の表示です。参照溶液を使用して、液体の粘度を定量化することができます。Ostaldは通常、このデバイスを使用して、水溶液の溶質の動作を研究しました。これらのデバイスはOstald粘度計として知られるようになり、現代時代における研究および品質管理目的で広く使用されています。

Ostaldは、液体、特に漿液を転送および測定するために使用できるピペットを設計しました。このデザインは後にOtto Folinによって改善されました。このタイプのピペットは、下端に特定のデザイン機能として電球があります。Ostald-Folin pipetteとして知られるようになり、現代時代で広く使用されています。

色科学

1906年の学界からの引退に続いて、Ostaldは、科学と芸術の両方で有用である可能性のある色の体系化に関心を持つようになりました。彼は1916～8の期間中に「The Color Primer」と「The Color Atlas」を発行しました。これらの出版物は様々な視覚的な色の間の関係を確立しました。