Кіріспе

Балтық немісі химигі (1853–1932)

Фридрих Вильгельм Оствальд (2 қыркүйек 1853 [ескі стиль бойынша 21 тамыз 1853] – 4 сәуір 1932) – Балтық немісі химигі және философы. Оствальд физикалық химия саласының негізін қалаушылардың бірі, Якобс Хенрикус ван 'т Хофф, Вальтер Нернст және Сванте Аррениймен бірге. Ол 1909 жылы катализ, химиялық тепе-теңдік және реакция жылдамдықтары салаларына қосқан ғылыми еңбегі үшін Нобель сыйлығын алды. 1906 жылы академиялық қызметтен зейнеткерлікке шыққаннан кейін Оствальд философия, өнер және саясатқа белсенді түрде араласты. Ол осы салалардың әрқайсысына маңызды үлес қосты. Ол жан-жақты білім иегері ретінде танымал. Бір кезде Дорпат гимназиясында математика және ғылым пәндерін оқытып, өзін асырады. Оствальд химиялық байланыстар мен химиялық қосылыстарды құрайтын реакциялар мәселесіне терең қызығушылық танытты. Бұл сол кездегі химиядағы басты теориялық сұрақ болатын. Алғашқы жұмыстарының бірі ретінде Оствальд қышқылдар мен сілтелердің байланыс тұрақтыларын, сондай-ақ температураның әсерін ескеретін үш өлшемді байланыс кестесін жасады. Оствальд 1878 жылы Дорпат университетінде «Volumchemische und Optisch Chemische Studien» («Көлемдік және оптикалық химиялық зерттеулер») тақырыбында докторлық диссертациясын қорғады, оның ғылыми жетекшісі Карл Шмидт болды. 1881 жылы Оствальд Рига политехникумында (қазіргі Рига техникалық университеті) химия профессоры болып тағайындалды. 1887 жылы Лейпциг университетіне физикалық химия профессоры болып ауысты. Оствальд 1906 жылы зейнеткерлікке шыққанға дейін Лейпциг университетінде қызмет етті. 1904 және 1905 жылдары Гарвард университетінде алғашқы «айырбас профессоры» ретінде жұмыс істеді. Оствальдтың академиялық мансабында көптеген зерттеуші студенттері өсіп-өркендеді, олардың арасында болашақ Нобель сыйлығының лауреаттары Сванте Аррений, Якобс Хенрикус ван 'т Хофф және Вальтер Нернст болды. Басқа студенттерінің ішінде Артур Нойес, Уиллис Родни Уитни және Кикунае Икеда бар. Осы студенттердің барлығы физикалық химияға қосқан үлесімен танылды. 1901 жылы Альберт Эйнштейн Оствальдтың зертханасында жұмыс істеуге өтініш білдірді. Бұл Эйнштейннің арнайы салыстырмалылық теориясын жариялағанға дейін төрт жыл бұрын болды. Оствальд Эйнштейннің өтінішін қабылдамады, бірақ кейін екеуі өзара құрметке ие болды. Кейіннен Оствальд Эйнштейнді 1910 және 1913 жылдары Нобель сыйлығына ұсынды. 1906 жылы зейнеткерлікке шыққаннан кейін Оствальд философия, саясат және басқа да гуманитарлық ғылымдармен айналысты. Оствальдтың патенталған өнертабысы катализаторды пайдаланды және азот қышқылының шығымы теориялық лимиттерге жақын жағдайларды сипаттады. Негізгі процестің кейбір аспектілері 64 жыл бұрын Кульманмен патенттелген. Кульманның процесі өнеркәсіптік маңызға ие болмады, себебі арзан аммиак көзі болмады. Оствальдтың табысынан кейін көп ұзамай, Хабер мен Бош азотты бекіту процесін (1911 немесе 1913 жылы аяқталды) ойлап тапқандарының нәтижесінде арзан аммиак қолжетімді болды. Осы екі жаңалықтың үйлесуі тыңайтқыштар мен жарылғыш заттарды экономикалық тұрғыдан тиімді және ірі көлемде өндіруге мүмкіндік берді, бұл бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде Германияда тапшылық тудырды. Бұл процесс көбінесе Оствальд процесі деп аталады.

Катализа

Химиялық реакциялардың жылдамдығы мен қарқынына қатысты зерттеулер жасап, қышқылдар мен сілтелерді зерттеу арқылы Оствальд, белгілі бір химиялық заттардың ерітіндісіндегі қышқыл немесе сілте концентрациясы химиялық процестердің жылдамдығына күшті әсер ете алатынын анықтады. Ол бұл Берзелиус алғаш айтқан химиялық катализдің көрінісі екенін түсінді. Оствальд катализатор – химиялық реакцияның жылдамдығын арттыратын, бірақ реакцияға қатысушы заттардың немесе түзілетін өнімдердің құрамына кірмейтін зат деген тұжырымды қалыптастырды. Оствальдтың химиялық катализ жөніндегі түсініктегі жетістіктері ферменттік катализ сияқты биологиялық процестерде де, көптеген өнеркәсіптік процестерде де кеңінен қолданылды. Оствальд өнертапқан азот қышқылы өндірісінде катализатор пайдаланылады.

Кристалдану

Оствульд қатты денелердің кристалдану мінез-құлқын, әсіресе полиморфизм деп аталатын құбылыста әртүрлі формада кристалдануға қабілетті қатты денелерді зерттеді. Ол қатты заттардың міндетті түрде ең термодинамикалық тұрақты түрінде кристалдануын қажет етпейтінін, керісінше, кейде әр полиморфты түрдің салыстырмалы кристалдану жылдамдығына байланысты басқа формаларда кристалдануын анықтады. Оствальд салыстырмалы жылдамдықтардың қатты полиморф пен сұйық форма арасындағы беттік кернеуге байланысты екенін тапты. Көптеген таралған материалдар, соның ішінде минералдар мен әртүрлі органикалық қосылыстар осы мінез-құлықты көрсетеді. Бұл жайт Оствальд ережесі деп аталды. Оствальд қатты немесе сұйық ерітінділердің уақыт өте келе өзгеріп дамуын түсінді. Термодинамикалық тұрғыдан басымдығы жоқ полиморф алдымен кристалдасса да, ерітіндінің қартаюымен термодинамикалық тұрақтырақ формалар дами алады. Көбінесе бұл үлкен кристалдардың пайда болуына әкеледі, себебі олар көптеген кішкентай кристалдарға қарағанда термодинамикалық тұрақтырақ болады. Бұл құбылыс Оствальд пісіп-жетілуі деп аталады және көптеген жағдайларда кездеседі. Күнделікті мысал – мұзқаймақтың қартайған сайын құмды текстураға ие болуы. Геологиялық масштабта көптеген минералдар Оствальд пісіп-жетілуін көрсетеді, олардың кристалдық пішіндері минералдың жасымен бірге өзгеріп дамиды. Ерігіштік және кристалданумен байланысты, Оствальдтың тағы бір жаңалығы – қатты заттың еріуі кристалдың мөлшеріне байланысты екендігін көрсетуі. Кристалдар кішкентай болғанда, әдетте, бір микрондан кем, ерітіндідегі қатты заттың ерігіштігі артады. Оствальд бұл әсерді математикалық тұрғыда Оствальд-Френдлих теңдеуі деп аталатын қатынас арқылы анықтады. Оствальд өзінің жаңалығын алғаш рет 1900 жылы жариялады, ал оның математикалық теңдеуін 1909 жылы неміс химигі Герберт Френдлих жетілдірді. Бұл математикалық қатынас жүйедегі заттың жартылай қысымына да қолданылады. Оствальд-Френдлих теңдеуі жүйедегі бөлшектің беттік кернеуін, сондай-ақ қисықтығы мен температураны ескереді. Ерігіштіктің мөлшерге тәуелділігі кейде науқастың сіңіруін жақсарту үшін нашар ерігіштігі бар фармацевтикалық препараттарды жасау үшін қолданылады. Мөлшерге тәуелділік Оствальд пісіп-жетілуінде де маңызды рөл атқарады. Неміс химигі Рафаэль Лизегангпен бірлесіп, Оствальд заттардың кристалдануының периодты түрде жүзеге асуын байқады, онда кристалдану мінез-құлқы кеңістіктік немесе уақытша үлгіні ұстанады. Кейбір жағдайларда осы периодты кристалданудың нәтижесін, мысалы, әртүрлі геологиялық құрылымдарда, көзбен байқауға болады. Лизеганг бұрын осы құбылысты зертханалық тәжірибелерде зерттеп, нәтижелерін Оствальдқа көрсеткен. Оствальд кейін байқауларды түсіндіретін және осы периодты кристалдану мінез-құлқының кең таралғанын көрсететін құбылыстың математикалық моделін жасады. Бұл байқаулар Лизеганг сақиналары деп аталды.

Атомдық теория

Оствальд 1900 жылдар шамасында химия терминологиясына "моль" сөзін енгізді. Ол бір мольді заттың молекулалық салмағы, грамммен өлшенген масса бірлігі ретінде анықтады. Оствальдтың сөзіне қарағанда, бұл ұғым идеал газбен байланысты болған. Иронияға орай, Оствальдтың моль ұғымын дамытуы оның атомдық теорияға философиялық қарсылық білдірген энергетикалық теориясымен тікелей байланысты болды, және ол (Эрнст Махпен бірге) осы теорияға соңғы қолдау көрсетушілердің бірі болды. Арнольд Зоммерфельдпен болған әңгімесінде ол Жан Перреннің Браун қозғалысы бойынша жүргізген тәжірибелеріне көз жеткізгенін айтты. 1906 жылы Оствальд Атомдық салмақтар жөніндегі халықаралық комитеттің мүшесі болып сайланды. Бірінші дүниежүзілік соғыстың салдарынан 1917 жылы оның мүшелігі тоқтатылды және соғыстан кейін қайта жаңартылмады. Комитеттің 1917 жылғы жылдық есебі ерекше ескертумен аяқталды: "Еуропалық соғыс салдарынан Комитет хат алмасуда көп қиындықтарға тап болды. Неміс мүшесі, профессор Оствальд, осы есеп бойынша жауап берген жоқ. Бұл, мүмкін, Германияда немесе жолда хаттардың цензуралануына байланысты болуы мүмкін".

Ғылыми өлшеулер

Оствальдтың химиялық тепе-теңдік, химиялық тартымдылық және қышқыл-негіздік өзара әрекеттесулерді зерттеу барысында, ол көптеген бекітілген талдау әдістерінің зерттеліп отырған химиялық жүйелерге кедеріс келтіретінін байқады. Сондықтан ол осы маңызды негізгі құбылыстарды түсіну үшін физикалық өлшемдерді жанама әдіс ретінде пайдалануға көшті. Мұндай физикалық өлшемдердің бірі – сұйықтың тұтқырлығын, яғни ағымға қарсы келуін өлшеу. Ол үшін Оствальд сұйықтықты сақтауға арналған резервуарлар қызметін атқаратын және резервуарлардың арасында капилляр, яғни жіңішке түтікшесі бар құрылғы ойлап тапты. Сұйықтың бір резервуардан екіншісіне капилляр арқылы ағуына кеткен уақыт сұйықтың тұтқырлығын көрсетеді. Белгілі бір эталондық ерітіндіні пайдаланып, сұйықтың тұтқырлығын анықтауға болады. Оствальд әдетте осы құрылғыны сулы ерітінділердегі еріген заттардың қасиеттерін зерттеу үшін қолданды. Бұл құрылғылар Оствальдтың тұтқырлық өлшегіштері деп аталды және қазіргі уақытта ғылыми зерттеулер мен сапаны бақылау мақсатында кеңінен қолданылады. Оствальд сұйықтықтарды, әсіресе серозды сұйықтықтарды беру және өлшеу үшін қолданылатын пипетканы жасады. Бұл дизайнды кейіннен Отто Фолин жетілдірді. Бұл типтегі пипетканың ерекшелігі – төменгі жағындағы дөңгелек бөлігі. Ол Оствальд-Фолин пипеткасы деп аталып, қазіргі уақытта кеңінен қолданылады.

Түстер туралы ғылым

1906 жылы академиялық қызметтен қанағаттанғаннан кейін Оствульд түстерді жүйеге келтіруге қызығушылық танытты, бұл ғылым мен өнер салаларында пайдалы болуы мүмкін еді. Ол 1916-1918 жылдар аралығында "The Color Primer" және "The Color Atlas" кітаптарын жариялады. Бұл басылымдар түрлі көзбен көрінетін түстер арасындағы қатынастарды орнатты. Оствульдтің түстерді жүйеге келтіру жұмыстарының көп бөлігі суретшілер мен архитекторлардың бірлестігі – Deutscher Werkbund-пен бірлесіп жасалды. Ол 1922 жылға дейін бас редактор болып қызмет етті. 1894 жылы Оствульд неміс электрохимиялық қоғамын құрды, ол кейіннен Deutsche Bunsen Gesellschaft für angewandte physikalische Chemie [қолданбалы физикалық химия саласындағы неміс Бунсен қоғамы] атанды. Ол 1889 жылы Klassiker der exakten Wissenschaften журналын құрды, оның 250-ден астам томы жарық көрді. 1911 жылы Оствульд Химиялық қоғамдар қауымдастығын құрды, ол әртүрлі химиялық қоғамдардың ұйымдастырылуын және тиімділігін арттыруға бағытталған. Бұл қауымдастық ғылыми қоғамның бір үлгісі болып табылады. Оствульд Химиялық қоғамдар қауымдастығының алғашқы президенті болды.

Гуманитарлық ғылымдар мен саясаттағы ғылыми үлестері

Вильгельм Оствальд химия саласындағы зерттеулеріне қоса, көптеген салаларда жемісті еңбек етті. Оның жарияланған еңбектері, оның ішінде көптеген философиялық жазбалары, шамамен қырық мың беттен тұрады. Оствальд Берта фон Саттнердің бейбітшілік қозғалысына да белсенді қатысты. Басқа да қызығушылықтарының арасында Оствальд өз пигменттерін жасаған әуесқой суретші болды. Оствальд үшін ғылым мен өнер бір-бірін қолдайтын салалар еді, сондай-ақ Пол Кли және Баухаус мектебінің басқа мүшелерімен де байланыс орнатты. Оствальдтың теориялары американдық Фабер Биррен мен Эгберт Джейкобсонға да әсер етті. Оствальд 1909 жылғы Нобель сыйлығының жартысын Идо қозғалысына сыйлады, ол 1908 жылы ұсынған «Прогрессо» атты Идо журналын қаржыландырды. Кейін Оствальд Бірінші дүниежүзілік соғыс кезіндегі ұлтшылдықтың өрбу кезеңінде өзінің «Weltdeutsch» тілін жасады. Оствальдтың тұрақты қызығушылықтарының бірі – жүйелеу арқылы біріктіру болатын. Ол энергия тиімділігін қоғам мен мәдениеттің барлық салаларын біріктіретін ортақ тақырып деп есептеді. Саяси мәселелерде Оствальдтың энергия тиімділігіне деген қызығушылығы еңбекті ұйымдастыру қажеттілігі сияқты саяси мәселелерге дейін жетті. Монизм бастапқыда либералды, пацифистік және халықаралық болды, ғылымда әлеуметтік және саяси реформаларды қолдау үшін құндылықтардың негізін іздеді. Оствальд өзі ғылымға негізделген этика жүйесін жасады, оның басты идеясы – «энергияны ысырап етпеу, оны ең пайдалы нысанына айналдыру». 1911 жылы Оствальд Эрнст Геккель құрған Deutscher Monistenbund (Монисттер қауымдастығы) президенті болды. Оствальд (және басқа монистер) евгеника мен эвтаназияны насихаттады, бірақ оны азапты болдырмау мақсатымен ерікті таңдау ретінде қарастырды. Монистердің мұндай идеяларды насихаттауы ұлттық социалистердің кейінгі әлеуметтік дарвинизмін қабылдауға ықпал еткен болуы мүмкін деген болжам бар. Оствальд нацистер евгеника мен эвтаназияны өздерінің нәсілшіл идеологиялық ұстанымдарын қолдау үшін мемлекеттік саясаттың міндетті бөлігі ретінде қабылдап, енгізер алдында қайтыс болды.

Құрметтер мен марапаттар

Оствульд 1905 жылы Америка өнер және ғылым академиясының халықаралық құрметті мүшесі, ал 1906 жылы Америка Құрама Штаттарының Ұлттық ғылым академиясының халықаралық мүшесі болып сайланды. Ол катализді түсінуге қосқан үлесі үшін және химиялық тепе-теңдік пен реакция жылдамдықтарының негізгі принциптерін зерттеуі үшін 1909 жылы химия бойынша Нобель сыйлығын алды. 1904 жылдан бастап ол 20 рет Нобель сыйлығына ұсынылды, ал өзі сыйлық алғаннан кейін басқа ғалымдардың тоғыз ұсынысын Нобель сыйлығына енгізді. Оның ішінде Альберт Эйнштейннің екі номинациясы болды. 1912 жылы Оствульд Америка философиялық қоғамының халықаралық мүшесі болып сайланды. 1923 жылы Оствульдке Вильгельм Экнер медалі табысталды, ол Оствульдтің ғылыми еңбектерінің экономикалық әсерін мойындады. 1904 жылы ол Нидерланды Корольдік өнер және ғылым академиясының шетелдік мүшесі болып сайланды. Ол Германия, Швеция, Норвегия, Нидерланды, Ресей, Ұлыбритания және АҚШ-тағы ғылыми қоғамдардың құрметті мүшесі атанды. Оствульд Германия, Ұлыбритания және АҚШ-тың бірнеше университетінен құрметті доктор ғылымы дәрежесін алды. 1899 жылы Саксония королі оны Гегеймрат титулына ие етті, ол сол кезде Оствульдтің ғылыми жетістіктерін мойындауды білдірді. Жердің айының ең қас жағында орналасқан Оствульд кратері Вильгельм Оствульдтың құрметіне аталды.

Жеке өмір

1880 жылы 24 сәуірде Оствальд Хелен фон Рейхерге (1854–1946) үйленді, одан бес баласы болды. Олар: Грете (1882–1960) Рига қаласында туып, Гросботенде қайтыс болды; Вольфганг (1883–1943) 1883 жылы Рига қаласында туып, Дрезденде қайтыс болды; Элизабет (1884–1968) Рига қаласында туып, Гросботенде қайтыс болды; Вальтер (1886–1958) Рига қаласында туып, Фрайбург им Брейсгауда қайтыс болды; және Карл Отто (1890–1958) Лейпцигте туып, Лейпцигте қайтыс болды. Вольфганг Оствульд коллоид химиясы саласындағы белгілі ғалым атанды. Оствальд Шотландиялық ритуалдық масондыққа қабылданып, Байройттегі "Zur Aufgehenden Sonne" ірі ложасының бас шебері болды. 1887 жылы Лейпцигке көшіп, өмірінің соңына дейін сол жерде жұмыс істеді. Зейнеткерлікке шыққаннан кейін Саксонияның Гросботен қаласының жанындағы шаруашылыққа қоныс аударды, оны "Landhaus Energie" деп атады. Өмірінің көп бөлігін сол шаруашылықта өткізді. Оствальд 1932 жылы 4 сәуірде Лейпцигтегі ауруханада қайтыс болды.

Көркем шығармаларда

Оствульд Джозеф Скибеллдің 2010 жылғы "Емдеуге болатын романтик" романында кейіпкер ретінде бейнеленеді. Ол сондай-ақ Итало Свевоның 1923 жылғы "La coscienza di Zeno" романында, қазақ тіліне "Зеноның санасы" деп аударылғанда, есімдерін табады.