Wilhelm Ostwald

Wilhelm Friedrich Ostwald, łot. Vilhelms Ostvalds (ur. 2 września 1853 w Rydze, zm. 4 kwietnia 1932 w Lipsku^[a]) – chemik i filozof przyrody pochodzenia niemieckiego, profesor chemii w Polytechnikum Riga (1882–1887) i chemii fizycznej Uniwersytetu w Lipsku (1887–1906); laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w roku 1909 za prace dotyczące katalizy, warunków równowagi chemicznej oraz szybkości reakcji chemicznych; twórca systemu barw, członek Niemieckiego Związku Monistów; ojciec Wolfganga Ostwalda.

Wilhelm Friedrich Ostwald

Państwo działania	Imperium Rosyjskie, Niemcy
Data i miejsce urodzenia	2 września 1853 Ryga
Data i miejsce śmierci	4 kwietnia 1932 Lipsk lub Großbothen
profesor
Specjalność: chemia fizyczna, filozofia
Uczelnia	Ryski Uniwersytet Techniczny, Uniwersytet w Lipsku
Nagrody
Nagroda Nobla w dziedzinie chemii

Życiorys

Dzieciństwo i młodość

Urodził się w Rydze w rodzinie Niemców bałtyckich. Był synem Gottfrieda Wilhelma Ostwalda (1824–1903), bednarza, osadnika niemieckiego pochodzącego z Berlina. Jego matka, Elisabeth z d. Leuckel (1824–1903) była córką piekarza z Hesji. Miał dwóch braci: Eugena (1851–1932) i Gottfrieda (1855–1918). Skończył szkołę podstawową i gimnazjum w rodzinnym mieście (1872). Był słabym uczniem – dwukrotnie powtarzał klasę – ale zapamiętano jego zainteresowanie chemią (np. stworzył w domowej kuchni prymitywne laboratorium). Od dziecka interesował się też malarstwem, literaturą i muzyką (grał na fortepianie i wiolonczeli)^[3].

Zaczął pozytywnie wyróżniać się po rozpoczęciu studiów chemicznych na Uniwersytecie w Dorpacie (1872). Ukończył je w 1877 uzyskując doktorat. Rok później habilitował się^[4][b].

Praca zawodowa

Po ukończeniu studiów został zaangażowany w macierzystej uczelni na stanowisku asystenta i wykładowcy. Był też nauczycielem chemii w gimnazjum^[3][2]. Jego pasja badawcza i zdolności dydaktyczne zostały szybko dostrzeżone, na co wskazuje przebieg kariery od stanowiska asystenta do profesora (przed ukończeniem 30 lat życia)^[3][2][1]:

• 1877–1882 – wykładowca w Uniwersytecie Dorpackim, asystent w Instytucie Fizyki kierowanym przez Arthura von Oettingena (fizyka, meteorologa i teoretyka muzyki^[5]) oraz w laboratorium chemii, kierowanym przez Carla Schmidta^[1],
• 1878–1882 – privatdozent na Uniwersytecie Dorpackim^[4],
• 1881^[3][1] lub 1882^[2]–1887 – profesor Polytechnikum Riga (założonej w roku 1862),
• 1887–1906 – profesor Uniwersytetu w Lipsku (jednego z czołowych uniwersytetów niemieckich) i kierownik pierwszej w historii Katedry Chemii Fizycznej, przekształconej w roku 1898, dzięki staraniom Ostwalda, w dobrze wyposażony i cieszący się międzynarodowym uznaniem Instytut Chemii Fizycznej^[3][1],
• 1904–1906 – profesor wizytujący w Harvard University,
• jesień 1905 – profesor wizytujący Instytutu Technologicznego (współcześnie MIT) w Bostonie,
• styczeń 1906 – profesor wizytujący Columbia University (Nowy Jork)^[6].

Jedną ze zmian organizacyjnych, wprowadzonych przez Ostwalda do systemu kształcenia wyższego, było zastosowanie zasady przyznawania dyplomów ukończenia studiów w Instytucie Chemii Fizycznej na podstawie pracy dyplomowej. Zasada została przejęta przez inne jednostki Uniwersytetu i inne uczelnie na świecie (dzisiejsze magisteria)^[3][1].

W. Ostwald (po prawej) z J. van 't Hoffem (źródło: Eminent Chemists of our Time, 1920)

Do współpracy w Instytucie Ostwald zapraszał naukowców z wielu krajów Europy i Ameryki. Doktoryzowali się tu, poza Niemcami, m.in. Anglicy, Amerykanie, Rosjanie, Japończycy, Polacy. Należeli do tej grupy polscy fizykochemicy: Jan Zawidzki (1866–1928) i Mieczysław Centnerszwer (1874–1944)^[3].

Wilhelm Ostwald utrzymywał naukowe kontakty z wybitnymi fizykochemikami swojej epoki, m.in. J. van ’t Hoffem – laureatem pierwszej Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w roku 1901 (teoria roztworów), S. Arrheniusem – laureatem Nagrody Nobla w roku 1903 (dysocjacja elektrolityczna), W. Nernstem – laureatem Nagrody Nobla w roku 1920 (ogniwa galwaniczne), J.W. Gibbsem – autorem m.in. fundamentalnych dla chemii fizycznej prac: On the Equilibrium of Heterogeneous Substances (1876) i Elementary Principles in Statistical Mathematics (1902)^[3].

Na uczelniach w Nowym Jorku i Bostonie Ostwald wygłaszał popularne wykłady na temat historii chemii, które zostały opublikowane w formie książkowej pt. Leitlinien der Chemie (tytuł wydania polskiego: Jak powstała chemia. Siedem wykładów popularnych z historii chemii; przekład drugiego, uzupełnionego wydania niemieckiego, tłum. Ludwik Bruner i Stanisław Tołłoczko)^[6].

Współdziałanie Ostwalda z innymi naukowcami epoki nie zawsze było poprawne – bywał uznawany za badacza-romantyka, często odrzucającego przekonania większości. Uważał, że – zgodnie z zasadami pozytywizmu – należy odrzucać koncepcje teoretyczne, które nie mają silnych podstaw empirycznych^[7]. Kontrowersje dotyczyły m.in. teorii atomowo-molekularnej budowy materii. Ostwald długo nie akceptował odrębnego rozpatrywania pojęć „materia” (zob. materia w fizyce i filozofii) i „energia” (zob. energia w fizyce i filozofii) twierdząc, że materia jest tylko jedną z form występowania energii^[3][c]. W roku 1895 opublikował książkę pt. Die überwindung des wissenschaftlichen Materialismus^[8] (wydana w j. polskim w roku 1897 pt. Krytyka materyalizmu naukowego^[9]).

W roku 1906 (w wieku 53 lat) złożył dymisję i odszedł na emeryturę^[10][11]. Do śmierci w roku 1932 pracował w Großbothen, w prywatnej willi nazwanej „Energia”, w której utworzył własne laboratorium i bibliotekę. Jego izolacja pogłębiła się w roku 1914, po wybuchu I wojny światowej. Ostwald miał nadzieję na honorowe pokojowe negocjacje. Współpracownicy – Niemcy zarzucali mu brak zaangażowania w sprawy wojny, a koledzy zagraniczni – brak potępienia niemieckich działań^[12].

Willa

Biblioteka

Laboratorium

Nagrobek^[d]

Willa „Energia” w Großbothen – miejsce pracy Ostwalda w latach 1906–1932
(współcześnie muzeum – część centrum konferencyjnego Wilhelm-Ostwald-Park)

Nowym polem aktywności badawczej stała się kolorystyka, mieszcząca się między nauką (w tym fizykochemią) i sztuką – poszukiwania możliwości ilościowego opisu harmonii barw, analogicznego do harmonii dźwięków^[12]. W ostatnim okresie koncentrował się przede wszystkim na ogólnych rozważaniach filozoficzno-psychologicznych, studiowaniu biografii wielkich chemików i pisaniu książek. We wstępie do wspomnianego wyżej zbioru wykładów z lat 1905–1906 napisał m.in.:

Studya do psychologii badań i badaczy, którym w ostatnich czasach z zapałem się poświęcam, silniej niż dotąd utrwaliły we mnie to przekonanie, że na tym, stosunkowo prostym, materyale dziejów wiedzy, ogólne prawidła dziejowych objawów nie tylko łatwiej i pewniej udowodnić się dają, lecz nadto dla stojących od nich zdala, wyraźniej się zaznaczają, niż na zawiłej tkaninie dziejów powszechnych.

Wilhelm Ostwald
Gross-Bothen, willa „Energia”, sierpień 1907
(z przedmowy do „Jak powstała chemia”, tłum. Ludwik Bruner i Stanisław Tołłoczko)

Zakres badań

Chemia fizyczna (kinetyka, statyka, elektrochemia)

Ostwald jest uważany z jednego z twórców nowoczesnej chemii fizycznej – nazywany ojcem chemii fizycznej^[12]. Interesował się przede wszystkim termodynamiką, statyką i kinetyką chemiczną (m.in. kataliza, wyznaczanie rzędu reakcji metodą izolacyjną i metodą całkową) i elektrochemią (teoria dysocjacji elektrolitycznej). Na podstawie teoretycznych i eksperymentalnych badań wody i roztworów wodnych sformułował kilka dotychczas obowiązujących praw i definicji, np.^[3]:

• prawo rozcieńczeń, dotyczące zależności przewodnictwa elektrycznego rozcieńczonych roztworów słabych elektrolitów od ich stężenia,
• prawo stopniowości reakcji, zgodnie z którym w przemianach chemicznych powstają w pierwszej kolejności produkty najbardziej bliskie układowi pierwotnemu (a nie najbardziej trwałe),
• zależność przewodnictwa elektrycznego elektrolitów (kwasów, zasad i soli) od liczby protonów (H⁺)^[3] odszczepianych lub przyłączanych podczas dysocjacji i od kolejności etapów dysocjacji,
• definicje katalizy i katalizatorów.

Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii otrzymał w roku 1909 za prace dotyczące katalizy, warunków równowagi chemicznej (statyka chemiczna) oraz szybkości reakcji chemicznych (kinetyka chemiczna)^[1][2].

Zakres zmiany barwy błękitu bromotymolowego; pH 6,2–7,6

W chemii analitycznej ważną rolę odgrywa wciąż teoria kwasowo-zasadowa barwników, określająca np. zakres zmiany barwy wskaźników pH. W ramach prac w dziedzinie termodynamiki chemicznej Ostwald intensywnie rozpowszechniał fundamentalne w tej dziedzinie prace Josiah Gibbsa^[2][1]. W każdym obszarze badań doświadczalnych Ostwald wnosił istotny wkład jako twórca przyrządów pomiarowych (niektóre z rozwiązań są stosowane do dzisiaj).

Zestaw doświadczalny Ostwalda, stosowany do badań przewodnictwa elektrolitów

Schemat wiskozymetru przepływowego Ostwalda

Wiskozymetr Ostwalda

Technologia chemiczna

Wyniki teoretycznych i doświadczalnych badań katalizy Ostwald wykorzystał praktycznie w odniesieniu do katalitycznego utleniania amoniaku do tlenków azotu w obecności stopu platyna-rod jako katalizatora. Badania umożliwiły określenie optymalnych z punktu widzenia równowagi reakcji warunków przemysłowego utleniania amoniaku i otrzymywania kwasu azotowego oraz nawozów azotowych. Technologia została wdrożona w skali przemysłowej w wielu krajach jako metoda Ostwalda. Zastąpiła wcześniejsze technologie, w których wykorzystywano naturalną saletrę chilijską lub tlenki azotu otrzymywane metodą utlenianie azotu w łuku elektrycznym (metoda Ignacego Mościckiego, stosowana mniej masowo)^[3][7].

System barw

Dążąc do rozwiązania problemów barw, ich percepcji i harmonii W. Ostwald zgromadził liczne próbki barwników, które wytwarzał we własnym laboratorium^[7]. Opracował m.in. atlas zawierający 2500 barw, opisanych z użyciem trzech podstawowych barw chromatycznych. Usystematyzował barwy korzystając z modelu w formie podwójnego stożka. Miejsce poszczególnych barw na jego 24 trójkątnych przekrojach, uporządkowanych według barw dopełniających zgodnie z kołem barw, Ostwald uzależnił od nasycenia barwy zasadniczej (chromatycznej) i dwóch barw achromatycznych – bieli i czerni (chromatyczność narastająca od osi bryły do zewnątrz)^[13].

Zasada systemu barw Ostwalda^[13][14]

Opisy barw, oparte na zaproponowanym systemie, Ostwald próbował wykorzystać do sprecyzowania zasad harmonii barw – ich łączenia w sposób analogiczny do łączenia akordów (harmonia dźwięków)^[12] – i odczuwania ich piękna (analogicznie do odczuwania piękna muzyki lub poezji)^[15].

Rozważania filozoficzno-psychologiczne

Oddając się ogólnym rozważaniom filozoficznym Wilhelm Ostwald próbował pojęcia celu i sensu życia człowieka wyrażać z wykorzystaniem metodyki nauk ścisłych^[3]. Rozważania mieściły się w nurcie monizmu (zob. monizm przyrodniczy, monizm teoretyczny). Sformułował m.in. matematyczny wzór, wyrażający szczęście jako funkcję siły jego pragnienia (zob. też Ananda Sutram i natura wszechświata) oraz ilości „energii”, której wymaga przebycie drogi do zaspokojenia tego pragnienia^[3][2]. Był twórcą „energetyzmu” i uważał, że w rzeczywistości istnieje tylko energia^[16]. Proponował „usunięcie przeciwstawności” między materią i duchem przez sprowadzenie ich do trzeciego pierwiastka, mianowicie do energii^[17]. Tworząc mętną filozoficzną koncepcję energetyzmu, pretendującą do wzniesienia się „ponad” materializm i idealizm, do „przezwyciężenia” ich przeciwstawności, Ostwald rozwijał w istocie rzeczy nowy wariant filozofii subiektywnego idealizmu^[18]. Włodzimierz Lenin krytykował energetyzm w specjalnym paragrafie swojej książki Materializm a empiriokrytycyzm, zatytułowanym: Czy do pomyślenia jest ruch bez materii?^[19]

Inne obszary działalności

Sygnet organizacji Die Brücke – międzynarodowego instytutu pracy intelektualnej (niem. Internationales Institut zur Organisierung der geistigen Arbeit Die Brücke)^[20]

Po opuszczeniu uczelni w roku 1906 Ostwald prowadził m.in. działalność filantropijną. Wspierał ruch pacyfistyczny, reformę edukacyjną i Niemiecki Związek Monistów Ernsta Haeckela (Deutscher Monistenbund), którego był przewodniczącym. Podejmował próby promowania międzynarodowego języka ido oraz wspierania organizacji Die Brücke, której celem miało być stymulowanie i koordynowanie międzynarodowej współpracy intelektualnej i kulturowej (próby były nieudane)^[1][7].

Uczestniczył w tworzeniu międzynarodowego Association of Chemical Societies^[1][7]. Był założycielem Deutsche Elektrochemische Gesellschaft (1894) – stowarzyszenia, które w roku 1902 przekształcono w „Deutsche Bunsen-Gesellschaft für angewandte physikalische Chemie”^[1].

Członkostwo stowarzyszeń

Tablica pamiątkowa GDCh w willi „Energia” w dzisiejszym centrum konferencyjnym Wilhelm-Ostwald-Park, Großbothen

• Deutsche Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie^[21], współzałożyciel (z J.H. van ’t Hoffem i W. Nernstem, 1894),
• Rosyjska Akademia Nauk, członek zagraniczny (1896),
• Deutscher Monistenbund, prezydent (1899–1932)^[22],
• American Chemical Society, członek zagraniczny (1900),
• International Committee on Atomic Weights,
• Królewska Holenderska Akademia Sztuk i Nauk, członek zagraniczny (1904)^[23].
• New York Academy of Sciences, członek zagraniczny (1908).

Publikacje (wybór) i działalność wydawnicza

Wilhelm Ostwald napisał 45 książek, wiele broszur, ok. 500 artykułów naukowych oraz 5000 recenzji i ponad 10 tys. zachowanych listów. Był redaktorem kilku czasopism naukowych i filozoficznych, m.in. Zeitschrift für Physikalische Chemie^[24], czasopisma założonego wspólnie z Jacobusem van 't Hoffem w roku 1887^[7]; osobiście do roku 1922 edytował 100 tomów.

Założył też w roku^[1]:

• 1889 – Klassiker der exakten Wissenschaften (ukazało się ok. 250 wydań),
• 1902 – Annalen der Naturphilosophie (do roku 1921 wydał 14 tomów).

Jest autorem szeregu książek, m.in.^[2]:

• Textbook of General Chemistry (1884),
• Outline of General Chemistry (1889),
• Solutions (1891),
• Handbook and Manual for Physicochemical Measurements (1893),
• Electrochemistry: Its History and Doctrine (1894),
• The Scientific Foundations of Analytical Chemistry (1895)
• Grosse Männer: Biographies of Great Men (1909).

Główne prace z dziedziny kolorystyki, to^[1]:

• Die Farbenfibel,
• Die Farbenlehre (Colour theory),
• Die Harmonie der Farben,
• periodyk Die Farbe.

Swoje rozważania filozoficzne zawarł m.in. w pracach^[1]:

• Der energetische Imperativ^[25],
• Moderne Naturphilosophie^[26],
• Die Pyramide der Wissenschaften

Polskie przekłady dzieł filozoficznych:

• Wilhelm Ostwald: Wybór pism z energetyki, monizmu, etyki, krytyki religii i reformy nauki. Ewa Czerwińska (red. i tłum.). Poznań: Instytut Filozofii Uniwersytetu im.Adama Mickiewicza, 2002. Brak numerów stron w książce
• Wilhelm Ostwald: Filozofia nauk przyrodniczych. Danuta Sobczyńska (red. i tłum.). Poznań: Instytut Filozofii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza, 2002. Brak numerów stron w książce

Odznaczenia i wyróżnienia

Otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w roku 1909 za prace w zakresie katalizy, statyki i kinetyki chemicznej. Otrzymał tytuły Doktor honoris causa kilku uniwersytetów w Niemczech, Wielkiej Brytanii i Stanach Zjednoczonych. Został honorowym członkiem stowarzyszeń naukowych w Niemczech, Szwecji, Norwegii, Holandii, Rosji, Wielkiej Brytanii i USA. W roku 1899 król Saksonii nadał mu tytuł „Geheimrat”^[1].

Życie rodzinne

Wilhelm Ostwald ożenił się w roku 1880 z Heleną von Reyher (1854–1956^[2] lub 1946, zgodnie z inskrypcją nagrobną). Mieli dwie córki: Grete (1882–1960) i Elisabeth (1884–1968), oraz trzech synów: Wolfganga (1883–1943), Waltera (1886–1958) i Karla Ottona (1890–1958). Wolfgang Ostwald został chemikiem, znanym z osiągnięć w fizykochemicznych badaniach elektrycznych i optycznych właściwości koloidów^[2].

Uwagi

1. Według części źródeł zmarł w Lipsku^[1][2], według innych – w swojej wiejskiej willi „Energia” w Großbothen koło Lipska, w której mieszkał i pracował od roku 1906, obok której został pochowany)^[3].
2. Według Notable Names Database (NNDB) uzyskał na Uniwersytecie w Dorpacie^[2]:

   • 1875 – stopień Bachelor of Science (BS, licencjat),
   • 1876 – stopień Master of Science (MS, magisterium),
   • 1878 – doktorat (PhD, promotor: Carl Schmidt^[1]).
3. Zobacz też: falowa budowa materii, fale materii, dualizm korpuskularno-falowy, kinetyczno-molekularna teoria gazów, zasada Macha.
4. Według części źródeł Ostwald został pochowany na terenie własnej posiadłości w Großbothen^[7], według innych miejscem pochówku jest cmentarz w Rydze^[2].