Guillermo Ostwald
Friedrich Wilhelm Ostwald ()pronunciación alemana: [Suena] ()
escucha); 2 de septiembre [O.S. 21 de agosto] 1853 – 4 de abril de 1932) era un químico y filósofo alemán báltico. Ostwald es reconocido por ser uno de los fundadores del campo de la química física, con Jacobus Henricus van 't Hoff, Walther Nernst, y Svante Arrhenius.
Recibió el Premio Nobel de Química en 1909 por sus contribuciones científicas a los campos de catalisis, equilibrio químico y velocidades de reacción.
Después de su retiro de la vida académica en 1906, Ostwald se involucró mucho en la filosofía, el arte y la política. Hizo contribuciones significativas a cada uno de estos campos. Ha sido descrito como un erudito.
Vida temprana y educación
Ostwald nació étnicamente alemán báltico en Riga, Imperio Ruso (ahora Letonia) del maestro tonelero Gottfried Wilhelm Ostwald (1824-1903) y Elisabeth Leuckel (1824-1903). Era el hijo del medio de tres hijos, nacido después de Eugen (1851–1932) y antes que Gottfried (1855–1918). Ostwald desarrolló un interés por la ciencia cuando era niño y realizó experimentos en su casa, particularmente relacionados con los fuegos artificiales y la fotografía.
Ostwald ingresó a la Universidad de Dorpat (ahora la Universidad de Tartu, Estonia) en 1872. Completó sus exámenes de Kandidatenschrift allí en 1875. Durante su tiempo en Dorpat, Ostwald tuvo una exposición significativa a las humanidades., las artes y la filosofía, que se convirtió en el foco de sus esfuerzos después de su retiro de la academia en 1906.
Carrera académica
Ostwald comenzó su carrera como investigador independiente no remunerado en la Universidad de Dorpat en 1875. Trabajó en el laboratorio de Carl Schmidt, junto con su contemporáneo Johann Lemberg. Lemberg le enseñó a Ostwald muchos de los conceptos básicos del análisis de compuestos inorgánicos y medidas de equilibrio y velocidades de reacción química. Lemberg también le enseñó a Ostwald la base química de muchos fenómenos geológicos. Estos esfuerzos formaron parte de los temas de los esfuerzos de investigación posteriores de Ostwald. Además de su trabajo en el laboratorio de Carl Schmidt, Ostwald también estudió en el instituto de física de la universidad con Arthur von Oettingen.
Alrededor de 1877, mientras continuaba su trabajo como investigador no remunerado en el Laboratorio de Química de la Universidad de Dorpat, Ostwald se convirtió en asistente remunerado en el Instituto de Física, luego de que el asistente de Oettingen se mudara a Riga. También se mantuvo durante un tiempo enseñando matemáticas y ciencias en una escuela secundaria de Dorpat.
Ostwald estaba profundamente interesado en cuestiones de afinidad química y las reacciones que formaban compuestos químicos. Esta era la pregunta teórica central que enfrentaban los químicos en ese momento. Como parte de sus primeros trabajos, Ostwald desarrolló una tabla de afinidad tridimensional que tenía en cuenta los efectos de la temperatura así como las constantes de afinidad de ácidos y bases. Ostwald también investigó la acción de masas, la electroquímica y la dinámica química.
Ostwald completó su grado de Magisterio en la Universidad de Dorpat en 1877, lo que le permitió dar conferencias y cobrar por la enseñanza. Ostwald publicó su tesis doctoral en la Universidad de Dorpat en 1878, con Carl Schmidt como asesor de tesis. Su tesis doctoral se tituló Volumchemische und Optisch-Chemische Studien ("Estudios volumétricos y óptico-químicos"). En 1879, se convirtió en asistente pagado de Carl Schmidt.
En 1881, Ostwald se convirtió en profesor de química en el Politécnico de Riga (ahora Universidad Técnica de Riga). En 1887, se trasladó a la Universidad de Leipzig, donde se convirtió en profesor de química física. Ostwald permaneció en la facultad de la Universidad de Leipzig hasta su jubilación en 1906. También se desempeñó como el primer 'profesor de intercambio'. en la Universidad de Harvard en 1904 y 1905.
Durante la carrera académica de Ostwald, tuvo muchos estudiantes de investigación que se convirtieron en científicos consumados por derecho propio. Estos incluyeron a los futuros premios Nobel Svante Arrhenius, Jacobus Henricus van 't Hoff y Walther Nernst. Otros estudiantes incluyeron a Arthur Noyes, Willis Rodney Whitney y Kikunae Ikeda. Todos estos estudiantes se hicieron notables por sus contribuciones a la química física.
En 1901, Albert Einstein solicitó un puesto de investigación en el laboratorio de Ostwald. Esto fue cuatro años antes de la publicación de Einstein sobre la relatividad especial. Ostwald rechazó la solicitud de Einstein, aunque más tarde los dos desarrollaron un fuerte respeto mutuo. Posteriormente, Ostwald nominó a Einstein para el Premio Nobel en 1910 y nuevamente en 1913.
Después de su jubilación en 1906, Ostwald se involucró activamente en la filosofía, la política y otras humanidades.
Durante el transcurso de su carrera académica, Ostwald publicó más de 500 artículos de investigación originales para la literatura científica y aproximadamente 45 libros.
Contribuciones científicas
Proceso de ácido nítrico
Ostwald inventó un proceso para la fabricación económica de ácido nítrico por oxidación de amoníaco. Se le concedieron patentes para este proceso. La patente de Ostwald hizo uso de un catalizador y describió las condiciones bajo las cuales el rendimiento de ácido nítrico estaba cerca del límite teórico. Kuhlmann también había patentado aspectos del proceso básico unos 64 años antes. El proceso de Kuhlmann no se volvió industrialmente significativo, probablemente debido a la falta de una fuente económica de amoníaco. Poco después del hallazgo de Ostwald, se dispuso de amoníaco económico como resultado de la invención de Haber y Bosch de un proceso de fijación de nitrógeno (completado en 1911 o 1913) para la síntesis de amoníaco. La combinación de estos dos avances pronto condujo a una producción más económica y a mayor escala de fertilizantes y explosivos, de los cuales Alemania escaseaba durante la Primera Guerra Mundial. El proceso a menudo se conoce como el Proceso de Ostwald. El proceso sigue siendo de uso generalizado en la época contemporánea para la fabricación de ácido nítrico.
Ley de dilución de Ostwald
Ostwald también llevó a cabo una importante investigación sobre la teoría de la dilución que condujo a su conceptualización de la ley de dilución, a la que a veces se hace referencia como 'Ley de dilución de Ostwald'. Esta teoría sostiene que el comportamiento de un electrolito débil sigue los principios de la acción de masas, siendo ampliamente disociado a una dilución infinita. Esta característica de los electrolitos débiles se puede observar experimentalmente, por ejemplo mediante determinaciones electroquímicas.
Catálisis
A través de su investigación sobre velocidades y velocidades de reacciones químicas y sus estudios de ácidos y bases, Ostwald descubrió que la concentración de ácido o la concentración de base en una solución de ciertos reactivos químicos puede tener una fuerte influencia en la velocidad de los procesos químicos.. Se dio cuenta de que esta es una manifestación del concepto de catálisis química articulado por primera vez por Berzelius. Ostwald articuló la idea de que un catalizador es una sustancia que acelera la velocidad de una reacción química sin ser parte ni de los reactivos ni de los productos. Los avances de Ostwald en la comprensión de la catálisis química fueron ampliamente aplicables en procesos biológicos como la catálisis enzimática y también en muchos procesos industriales. Se utiliza un catalizador en el proceso de ácido nítrico que inventó Ostwald.
Cristalización
Ostwald estudió el comportamiento de cristalización de los sólidos, especialmente aquellos sólidos que son capaces de cristalizar en diferentes formas, en el fenómeno conocido como polimorfismo. Descubrió que los sólidos no cristalizan necesariamente en su forma termodinámicamente más estable, sino que a veces cristalizan preferentemente en otras formas dependiendo de las tasas relativas de cristalización de cada forma polimórfica. Ostwald descubrió que las tasas relativas dependían de la tensión superficial entre el polimorfo sólido y la forma líquida. Muchos materiales comunes exhiben este tipo de comportamiento, incluidos minerales y varios compuestos orgánicos. Este hallazgo se conoció como la regla de Ostwald.
Ostwald se dio cuenta de que las soluciones sólidas o líquidas pueden seguir evolucionando con el tiempo. Si bien un polimorfo no termodinámicamente preferido puede cristalizar primero, pueden continuar desarrollándose formas termodinámicamente más estables a medida que la solución envejece. A menudo, esto da como resultado la formación de cristales grandes, ya que son termodinámicamente más estables que un gran número de cristales pequeños. Este fenómeno llegó a conocerse como Maduración de Ostwald y se observa en muchas situaciones. Un ejemplo cotidiano es la textura arenosa que desarrolla el helado a medida que envejece. En una escala de tiempo geológica, muchos minerales exhiben maduración de Ostwald a medida que sus formas cristalinas evolucionan a medida que envejece el mineral.
En relación con la solubilidad y la cristalización, Ostwald descubrió que la disolución de un sólido depende del tamaño del cristal. Cuando los cristales son pequeños, normalmente menos de una micra, aumenta la solubilidad del sólido en la fase de solución. Ostwald cuantificó este efecto matemáticamente en una relación que se conoció como la ecuación de Ostwald-Freundlich. Ostwald publicó por primera vez su hallazgo en 1900 y su ecuación matemática fue refinada por el químico alemán Herbert Freundlich en 1909. Esta relación matemática también se aplica a la presión parcial de la sustancia en el sistema. La ecuación de Ostwald-Freundlich tiene en cuenta la tensión superficial de la partícula en el sistema, además de la curvatura y la temperatura. La dependencia del tamaño de la solubilidad se utiliza a veces en la formulación de productos farmacéuticos que tienen una baja solubilidad para mejorar su absorción por el paciente. La dependencia del tamaño también tiene un papel en la maduración de Ostwald.
En colaboración con el químico alemán Raphael E. Liesegang, Ostwald reconoció que las sustancias pueden cristalizar de forma periódica en la que el comportamiento de cristalización sigue un patrón espacial o temporal. En determinadas circunstancias, el resultado de este comportamiento de cristalización periódica se observa fácilmente visualmente, por ejemplo, en diversas formaciones geológicas. Liesegang había investigado previamente este fenómeno en experimentos de laboratorio específicos, mostrando sus resultados a Ostwald. Ostwald luego desarrolló un modelo matemático para el fenómeno que sirvió para explicar las observaciones y se dio cuenta de cuán generalizado es el comportamiento de cristalización periódica. Estas observaciones llegaron a conocerse como anillos de Liesegang.
Teoría atómica
Ostwald introdujo la palabra mol en el léxico de la química alrededor de 1900. Definió un mol como el peso molecular de una sustancia en unidades de gramos de masa. El concepto estaba vinculado al gas ideal, según Ostwald. Irónicamente, el desarrollo del concepto de mol por parte de Ostwald estuvo directamente relacionado con su oposición filosófica a la teoría atómica, contra la cual él (junto con Ernst Mach) fue uno de los últimos reticentes. Explicó en una conversación con Arnold Sommerfeld que estaba convencido por los experimentos de Jean Perrin sobre el movimiento browniano.
En 1906, Ostwald fue elegido miembro del Comité Internacional de Pesos Atómicos. Como consecuencia de la Primera Guerra Mundial, esta membresía terminó en 1917 y no se reanudó después de la guerra. El informe anual de 1917 del comité terminó con la nota inusual: 'Debido a la guerra europea, el comité ha tenido muchas dificultades en la forma de correspondencia. No se ha tenido noticias del miembro alemán, el profesor Ostwald, en relación con este informe. Posiblemente la censura de las cartas, ya sea en Alemania o en el camino, haya provocado un aborto espontáneo".
Mediciones científicas
Como parte de las investigaciones de Ostwald sobre el equilibrio químico, la afinidad química y las interacciones ácido-base, reconoció que muchos métodos analíticos establecidos alteran los sistemas químicos bajo investigación. Por lo tanto, recurrió a las mediciones físicas como métodos sustitutos para comprender estos importantes fenómenos básicos. Una de esas medidas físicas es la medida de la viscosidad, o resistencia al flujo, de un líquido. Ostwald inventó un dispositivo para este propósito que consiste en bulbos que actúan como depósitos para un líquido con un capilar o tubo delgado entre los depósitos. El tiempo que tarda el líquido en fluir a través del capilar de un depósito al otro es una indicación de la viscosidad del líquido. Usando una solución de referencia, se puede cuantificar la viscosidad del líquido. Ostwald solía utilizar este dispositivo para estudiar el comportamiento de los solutos en soluciones de agua. Estos dispositivos se conocieron como viscosímetros de Ostwald y se utilizan ampliamente en la época contemporánea con fines de investigación y control de calidad.
Ostwald diseñó una pipeta que podría usarse para transferir y medir líquidos, especialmente fluidos serosos. Este diseño fue mejorado posteriormente por Otto Folin. Este tipo de pipeta tiene un bulbo en el extremo inferior como característica de diseño particular. Se conoció como la pipeta Ostwald-Folin y se usa ampliamente en la época contemporánea.
Ciencia del color
Después de su retiro de la academia en 1906, Ostwald se interesó en la sistematización de colores, que podría ser útil tanto científicamente como en las artes. Publicó The Color Primer y también The Color Atlas durante el período de 1916-8. Estas publicaciones establecieron relaciones entre los diversos colores visuales.
The Color Primer,
página 33
The Color Primer,
página 44
The Color Primer,
página 50
The Color Primer,
página 56
Ostwald los representó como una representación tridimensional del espacio de color que es un sólido topológico que consta de dos conos. Un vértice del cono es blanco puro mientras que el otro es negro puro. Los ocho colores primarios están representados a lo largo de los lados de los dos conos. En esta representación, cada color es una mezcla de blanco, negro y los ocho colores primarios. De esta forma, hay tres grados de libertad que representan cada color.
Esta representación de colores fue un primer paso importante hacia su sistematización, reemplazando la percepción del color por parte del ojo humano con un sistema objetivo. Con el tiempo, los avances de Ostwald en la ciencia del color se convirtieron en parte del sistema de color HSL y HSV. Gran parte del trabajo de Ostwald sobre la sistematización del color se realizó en colaboración con Deutscher Werkbund, que era una asociación de pintores y arquitectos.
Revistas y sociedades académicas
En 1887, Ostwald fundó la revista científica revisada por pares Zeitschrift für Physikalische Chemie, que se especializa en investigaciones originales en el campo de la química física. Se desempeñó como su editor en jefe hasta 1922. En 1894, Ostwald formó la Sociedad Electroquímica Alemana, que finalmente se convirtió en la Deutsche Bunsen-Gesellschaft für angewandte physikalische Chemie [Sociedad Bunsen Alemana de Química Física Aplicada]. Creó la revista Klassiker der exakten Wissenschaften en 1889, de la que se han publicado más de 250 volúmenes.
Como parte de su interés por la filosofía, en 1902 Ostwald inició la revista Annalen der Naturphilosophie (Annales of Natural Philosophy). En 1927, inició la revista Die Farbe (Color).
Ostwald fue uno de los directores del instituto Die Brücke en Múnich y desempeñó un papel en su fundación en 1911. El instituto fue patrocinado, significativamente, con el dinero del Premio Nobel de Ostwald. A través del instituto, la intención de Ostwald era desarrollar un sistema estandarizado para las publicaciones académicas. En 1911, Ostwald fundó la Asociación de Sociedades Químicas, que buscaba organizar y mejorar la eficiencia de varias sociedades químicas. La asociación es un ejemplo de sociedad científica. Ostwald fue el primer presidente de la Asociación de Sociedades Químicas.
Contribuciones académicas a las humanidades y la política
Además de su investigación en química, Wilhelm Ostwald fue productivo en una amplia gama de campos. Su obra publicada, que incluye numerosos escritos filosóficos, contiene unas cuarenta mil páginas. Ostwald también participó en el movimiento por la paz de Berta von Suttner.
Entre sus otros intereses, Ostwald era un pintor aficionado apasionado que fabricaba sus propios pigmentos. se fue mas que 1.000 pinturas junto con 3.000 pasteles y estudios de color. Para Ostwald, la ciencia y las artes eran áreas de compromiso que se apoyaban mutuamente.
"La poesía, la música y la pintura me han dado refrigerio y nuevo valor, cuando estoy exhausto por el trabajo científico me he visto obligado a dejar mis herramientas a un lado." – Ostwald
Ostwald consideraba que la ciencia y las artes tenían un objetivo común, el de "hacer frente a la infinita diversidad de apariencias a través de la formación de conceptos apropiados"... Hacia este objetivo, la ciencia construye " ideas intelectuales; el arte construye los visuales."
Ostwald desarrolló un gran interés en la teoría del color en las últimas décadas de su vida. Escribió varias publicaciones en la materia, como su Malerbriefe (Cartas a un pintor, 1904) y Die Farbenfibel (El color Cartilla, 1916). Su trabajo en la teoría del color estuvo influenciado por el de Albert Henry Munsell y, a su vez, influyó en Piet Mondrian y otros miembros de De Stijl y Paul Klee y otros miembros de la escuela Bauhaus. Las teorías de Ostwald también influyeron en los estadounidenses Faber Birren y Egbert Jacobson.
También estaba interesado en el movimiento lingüístico internacional, primero aprendió esperanto y luego apoyó a Ido. Fue miembro de un Comité de la Delegación para la Adopción de una Lengua Auxiliar Internacional. Ostwald donó la mitad de las actas de su premio Nobel de 1909 al movimiento Ido, financiando la revista Ido Progreso que había propuesto en 1908.
Uno de los intereses continuos de Ostwald fue la unificación a través de la sistematización. En particular, Ostwald percibió que la eficiencia energética era un tema unificador en todas las facetas de la sociedad y la cultura. En asuntos políticos, el interés de Ostwald en la eficiencia energética se extendió a asuntos políticos tales como la necesidad de organización del trabajo.
El interés de Ostwald en la unificación a través de la sistematización llevó a su adaptación de la filosofía del monismo. Inicialmente, el monismo era liberal, pacifista e internacional, buscando en la ciencia una base de valores para apoyar reformas sociales y políticas. El propio Ostwald desarrolló un sistema de ética basado en la ciencia, en torno a la idea central de que uno no debe "desperdiciar energía, sino convertirla en su forma más útil".
en 1911, Ostwald se convirtió en presidente de la Deutscher Monistenbund (Asociación Monista), fundada por Ernst Haeckel. Ostwald (y otros monistas) promovieron la eugenesia y la eutanasia, pero solo como elecciones voluntarias con la intención de prevenir el sufrimiento. Se sugiere que la promoción monista de tales ideas facilitó indirectamente la aceptación del darwinismo social posterior de los nacionalsocialistas. Ostwald murió antes de que los nazis adoptaran y aplicaran el uso de la eugenesia y la eutanasia como políticas gubernamentales involuntarias para apoyar sus posiciones ideológicas racistas. El monismo de Ostwald también influyó en la identificación de Carl G. Jung de los tipos psicológicos.
Honores y premios
Ostwald recibió el Premio Nobel de Química de 1909 por sus contribuciones a la comprensión de la catálisis y por sus investigaciones de los principios fundamentales que subyacen a los equilibrios químicos y las velocidades de reacción. Fue nominado para el Premio Nobel 20 veces a partir de 1904, y presentó nueve nominaciones de otros científicos para el Premio Nobel después de su propio premio. Esto incluyó dos nominaciones de Albert Einstein. Ostwald donó más de 40 000 dólares estadounidenses del premio Nobel para promover la causa del idioma ido.
En 1923, Ostwald recibió la Medalla Wilhelm Exner, que reconoce el impacto económico de las contribuciones científicas de Ostwald.
En 1904 fue elegido miembro extranjero de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos. Se convirtió en miembro honorario de sociedades científicas en Alemania, Suecia, Noruega, Países Bajos, Rusia, Gran Bretaña y Estados Unidos. Ostwald recibió doctorados honorarios de varias universidades de Alemania, Gran Bretaña y Estados Unidos. En 1899, el rey de Sajonia lo nombró Geheimrat, lo que en ese momento era un reconocimiento a las contribuciones académicas de Ostwald.
Hay un parque y museo Wilhelm Ostwald en Grimma, Alemania, en el sitio de la casa de vacaciones de Ostwald. Esta institución también alberga muchas de las obras académicas de Ostwald.
El cráter Ostwald, que se encuentra en el lado más alejado de la luna de la Tierra, recibió su nombre en honor a Wilhelm Ostwald.
Vida privada
El 24 de abril de 1880, Ostwald se casó con Helene von Reyher (1854–1946), con quien tuvo cinco hijos. Estos fueron: Grete, (1882–1960) nacida en Riga y muerta en Großbothen; Wolfgang (1883–1943) nacido en 1883 en Riga y muerto en Dresde; Elisabeth (1884– 1968) nacida en Riga y fallecida en Großbothen; Walter (1886-1958) nacido en Riga y muerto en Freiburg im Breisgau; y Carl Otto (1890–1958) nacido en Leipzig y muerto en Leipzig. Wolfgang Ostwald se convirtió en un científico notable en el área de la química coloidal.
Ostwald fue iniciado en el Rito Escocés de la Masonería y se convirtió en Gran Maestro de la Gran Logia "Zur Aufgehenden Sonne" en Bayreuth.
En 1887, se mudó a Leipzig, donde trabajó el resto de su vida. En el momento de su jubilación, se mudó a una finca cerca de Groβbothen, Sajonia, a la que llamó "Landhaus Energie". Vivió en la finca durante la mayor parte del resto de su vida.
Sobre sus puntos de vista religiosos, Ostwald era ateo. Ostwald murió en un hospital de Leipzig el 4 de abril de 1932 y fue enterrado en su finca en Großbothen, cerca de Leipzig, y luego volvió a ser enterrado en el Gran Cementerio de Riga.
En la ficción
Ostwald aparece como un personaje en la novela de Joseph Skibell de 2010, Un romántico curable.
También se le menciona en la novela de 1923 de Italo Svevo, La coscienza di Zeno, traducida como La conciencia de Zeno.
Publicaciones representativas
- Grundriss der allgemeinen Chemie (en alemán). Wilhelm Engelmann. 1899.
- Ostwald, W. (1906). Proceso de fabricación de ácido nítrico. Patentes.
- Ostwald, W. (1909). Energetische Grundlagen der Kulturwissenschaft (1st ed.). Leipzig: Leipzig, W. Klinkhardt.
- Couturat, L.; Jespersen O.; Lorenz R.; Ostwald W.; Pfaundler L. (1910). Lenguaje y ciencia internacionales: Consideraciones sobre la introducción de un idioma internacional en la ciencia. Londres: Constable and Company Limited.
- Entwicklung der Elektrochemie (en francés). París: Alcan. 1912.
- Ostwald, W. (1917). Grundriss der allgemeinen Chemie (5th ed.). Steinkopff.
Libros
- Lehrbuch der allgemeinen Chemie. Leipzig: W. Engelmann, 1896-1903. (2 vols.)
- Leitlinien der Chemie: 7 gemeinverständliche Vorträge aus der Geschichte der Chemie. Leipzig: Akad. Verl.-Ges., 1906. Edición digital de la Universidad y Biblioteca Estatal de Düsseldorf.
- Las bases científicas de la química analítica Londres: Macmillan, 1908. OCLC 35430378
- Ciencias del color, Londres: Winsor & Newton, 1933. OCLC 499690961
- La imprimación de color: Un tratado básico en el sistema de color de Wilhelm Ostwald, Nueva York, N.Y.: Van Nostrand Reinhold, 1969. OCLC 760593331
- Electroquímica: Historia y teoría: Elektrochemie: Ihre Geschichte und Lehre. Nueva Delhi: Amerind Publishing Co. 1980. OCLC 702695546
- Lebenslinien. Eine Selbstbiographie von Wilhelm Ostwald. Zweiter Teil, Leipzig 1887-1905 (3 vols). (Klasing " Co., g.m.b.H., Berlin 1927.) Traducido como Wilhelm Ostwald: Autobiografía por Robert Jack. Springer, 2017.
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