| Emil Baur | |
|---|---|
| limba germana Emil Baur | |
| Data nașterii | 4 august 1873 |
| Locul nașterii | Ulm |
| Data mortii | 14 martie 1944 (70 de ani) |
| Un loc al morții | Zurich |
| Țară | |
| Ocupaţie | chimist fizic |
| Copii | Arthur Baur |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Emil Baur (1873–1944) a fost un fizico-chimist germano-elvetian care a lucrat pe pământuri rare, mineralogie, cinetică chimică și cercetări electrochimice extinse asupra pilelor de combustibil.
Emil Baur s-a născut la Ulm în Württemberg, sudul Germaniei, la 4 august 1873, fiul lui Adolf Baur, comerciant și funcționar public, și al lui Agnes Baur, născută Adam.
După ce a absolvit liceul (gimnaziul) la Ulm și Baden-Baden, Emil Baur a studiat chimia la Berlin și München. Pentru o scurtă perioadă de timp a lucrat la Arabol Manufacturing Company din New York, o firmă specializată în gume de mestecat, adezivi și produse chimice textile. El a scris primele sale lucrări științifice în 1897. Ulterior, Baur a devenit asistent al lui Friedrich Wilhelm Muthmann, profesor de chimie anorganică la Universitatea Tehnică din München.
În 1901, Baur a scris o disertație care l-a calificat să țină prelegeri la universitățile germane ca profesor asistent. Subiectul tezei a fost studiul unei celule de combustibil azot-hidrogen cu amoniac lichid ca electrolit. Lucrarea a fost recunoscută ca o parte importantă a unei etape în dezvoltarea producției de amoniac sintetic.
În timpul semestrului de iarnă 1904-1905, Baur a servit ca asistent al lui Wilhelm Ostwald la Institutul de Chimie Fizică din Leipzig, iar de acolo a plecat la Berlin pentru a lucra ca asistent de cercetare la Oficiul Imperial de Sănătate, fondat în 1876. Doi ani mai târziu, a acceptat oferta de a deveni profesor de chimie fizică și electrochimie la Universitatea Tehnică din Braunschweig.
În octombrie 1911, Baur a fost numit profesor de chimie fizică și electrochimie la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie, unul dintre cele mai prestigioase institute de chimie și fizică din Europa, funcție pe care a deținut-o până în 1942, până la pensionare. Baur a murit pe 14 martie 1944.
Baur este autorul sau coautorul a trei cărți și a peste 160 de articole, toate în limba germană, și poate fi considerat un savant prolific. Din cele 148 de articole listate pe Web of Science, 90 îl au pe Baur ca unic autor, iar 58 au fost scrise cu unul sau mai mulți co-autori.
Împreună cu Mutmann, profesorul său din München, Baur a investigat în 1900 spectrele de fosforescență ale lantanului și ytriului. Această linie de cercetare a fost urmată de o altă colaborare, de data aceasta cu colegul său din München, Robert Mark, care s-a ocupat de problema mult discutată a cantității de elemente de pământ rare. Baur și Mark au arătat că ytriul, gadoliniul și lantanul pur nu au dat spectre de luminescență discontinue, ceea ce contrazice observațiile lui Crookes și Boisbaudran, care credeau că aceste metale de pământuri rare nu sunt elementare. Cercetările timpurii ale lui Baur asupra pământurilor rare nu au fost deosebit de impresionante, dar el era binecunoscut printre specialiștii în domeniu [1] [2] .
Un deceniu mai târziu, Baur a revenit la problema pământurilor rare, de data aceasta pe tema tabelului periodic. Nu a trecut mult timp până când spectroscopia cu raze X și radiochimia au descoperit existența numărului atomic și într-o perioadă în care chimiștii încă credeau că greutatea atomică este principiul de ordonare al sistemului periodic. Baur și-a bazat analiza tabelului periodic pe curba volumului atomic demonstrată inițial de Lothar Meyer în 1870, dar în loc să traseze volumele atomice din greutățile atomice, Baur a folosit logaritmi de volume. Astfel, a descoperit că pământurile rare formau o linie în zig-zag, începând cu lantanul sub bariu și se termină cu lutețiul deasupra tantalului. Baur a concluzionat că existau douăsprezece elemente de pământuri rare. Lantanul a aparținut grupului III, seria 8, iar ceriul a aparținut grupului IV, seria 8, iar elementele rămase au fost plasate în propriul grup între lantan și ceriu. Potrivit lui Baur, din opera sa a rezultat că nu puteau exista mai multe elemente decât cele deja cunoscute. În acest sens, desigur, a greșit complet. Doar cu progresele în spectroscopia cu raze X și teoria atomică a fost rezolvată în cele din urmă problema dificilă a poziției elementelor pământurilor rare în tabelul periodic [3] .
În tinerețe, Baur a fost serios interesat de mineralogie, geologie și geochimie, subiecte care au figurat proeminent în cartea sa despre cosmografia chimică și despre care a scris mai multe lucrări științifice. La începutul secolului XX, interesul pentru aplicarea chimiei fizice la geologie și mineralogie a crescut, iar Baur a contribuit la această tendință. Într-o lucrare din 1903, el a investigat condițiile în care se formează cuarțul prin încălzirea dioxidului de siliciu amorf (SiO 2 ) cu aluminat de potasiu (K 2 Al 2 O 4 ) la temperatură și presiune ridicată. Baur și-a ilustrat rezultatele cu diagrame bazate pe regula fazei Gibbs și van't Hoff, care poate fi prima aplicare mineralogică a acestei reguli [4] . În cea de-a treia ediție a monografiei sale despre regula fazei, fizicianul britanic Alexander Findlay a atras atenția asupra lucrării lui Baur, subliniind că studiul regulii fazei aplicată formării mineralelor, deși încă la început, a susținut „ promisiunea unei recolte bogate în viitor”.
În prima jumătate a secolului al XX-lea, mai mulți chimiști și oceanografi au încercat să determine cantitatea de aur din apa de mare și, dacă este posibil, să extragă metalul prețios. Baur era unul dintre ei. În 1913 i s-a acordat un brevet britanic (BP 16898) pentru un procedeu de obținere a metalelor prețioase din soluții foarte diluate, urmat în 1916 de un brevet german (DRP 272654). Cu toate acestea, brevetele nu au reușit să atragă interes comercial.
După înfrângerea zdrobitoare a Germaniei în Primul Război Mondial, Fritz Haber și Institutul său Kaiser Wilhelm pentru Chimie Fizică din Berlin au dezvoltat o schemă ambițioasă de a extrage aur din apa de mare la scară industrială. Cu toate acestea, în 1927 a fost nevoit să admită că concentrația medie de aur în oceanele lumii era prea scăzută pentru a asigura redresarea economică. Baur a urmărit îndeaproape lucrările lui Haber, iar în 1942 a scris două recenzii sistematice pe acest subiect, care au inclus propuneri pentru noi metode de extragere a aurului. Conform rezultatelor obținute de Baur și colaboratorii săi la Zurich, concentrațiile de aur din ocean — 0,01 mg/m3 în medie — erau prea scăzute. Cu toate acestea, în opinia lor, era prea devreme pentru a exclude exploatarea aurului bazată pe apa de mare [5] [6] . În timp ce Baur se retragea de la determinările oceanografice de aur, doctorandul Walter Stark și-a continuat cercetările. Folosind metodele de măsurare ale lui Baur și Koch, Stark a descoperit că în unele țări europene conținutul de aur din apa de mare a fost de până la 2 mg/m −3 .
În timpul semestrului de iarnă 1902-1903, Baur a ținut o serie de prelegeri publice la Universitatea Tehnică din München despre ceea ce el a numit „cosmografia chimică”. Prin acest termen el a înțeles procesele chimice din întreaga natură, pe care le-a împărțit în trei grupe: chimia stelelor, transformările chimice din scoarța terestră și aspectele chimice ale naturii organice. Cartea a constat din 14 capitole, fiecare dintre ele corespunde unei prelegeri dintr-o serie de prelegeri din München. În prima prelegere despre chimia Soarelui, Baur a susținut ipoteza unui element extraterestre numit coronium. În acord cu câțiva alți chimiști și astronomi ai zilei, el a sugerat că coronium era mai ușor decât hidrogenul. Abia în 1939, liniile spectrale ale coronium au fost identificate ca fiind datorate ionului Fe 3+ .
Cercetările ample ale lui Baur pentru a lega laboratorul chimic de cerul studiat de astronomi au fost similare cu ceea ce era cunoscut la acea vreme drept „fizică cosmică”. Diferența a fost că abordarea lui a fost mai mult chimică decât fizică. Domeniul de studiu al lui Baur a inclus multe dintre cele abordate de fizicienii spațiali, cum ar fi structura Soarelui, meteoriții, cometele, vulcanii și compoziția apei de mare. Cu toate acestea, a fost și mai extins, acoperind și aspecte ale naturii organice, inclusiv biochimia, fotosinteza, procesele de fermentație și natura vieții.
În discuția sa despre temperatura Soarelui, Baur a introdus noua lege a radiației Max-Planck, care a revoluționat în curând fizica. Cu toate acestea, pentru Baur și majoritatea contemporanilor săi, legea lui Planck era în primul rând de natură empirică și era de interes pur și simplu pentru că reprezenta destul de exact spectrul radiațiilor termice.
În orice caz, cosmografia chimică a lui Baur a fost un caz izolat și nu o încercare de a crea un nou domeniu de știință, chimia spațială, precum fizica spațială. Așa-numita cosmochimie a fost creată în cele din urmă ca o continuare a geochimiei, dar acest lucru nu s-a întâmplat decât patru decenii mai târziu, iar Baur nu a avut niciun rol în ea.
Motivul pentru care numele lui Baur rămâne încă în istoria științei se datorează în primul rând muncii sale sistematice privind procesele electrochimice în general și pilele de combustibil în special. În aceste domenii, a primit mai multe brevete, inclusiv un brevet german din 1920 cu Treadwell pentru celule de carbon cu electroliți solizi (DRP 325783), un brevet american din 1925 pentru extracția hidrogenului și oxigenului prin electroliză (US 1543357A) și un brevet elvețian din 1939. pentru un nou tip de elemente de combustibil solid (CH 204347).
Laboratorul de chimie fizică al Institutului Federal de Tehnologie Elvețian a început cercetările asupra pilelor de combustie în 1912, când Baur și Ehrenberg au raportat experimente folosind, de exemplu, argint topit ca catod și o tijă de carbon sau fier ca anod [7] . Ca electrolit, au folosit diverse săruri topite încălzite la 1000°C, inclusiv NaOH , KNaCO3 și NaB4O7 . În următoarele două decenii, Baur și asociații săi au încercat o mare varietate de modificări ale celulei de combustie, susținând în 1921 că au demonstrat că este posibil din punct de vedere tehnic să se construiască celule stabile și puternice cu electroliți de carbonat topit.
În ultima sa publicație pe acest subiect, o scurtă trecere în revistă în 1939, Baur a recunoscut că scopul dorit al unei celule care să genereze energie electrică cu eficiență ridicată din căldura de ardere nu a fost atins. Cu toate acestea, el a încheiat recenzia pe o notă optimistă: „Chiar dacă doar 50% din energia de ardere a combustibilului poate fi transferată în cele din urmă sub formă de energie electrică la tabloul de distribuție al centralei cu celule de combustie, acest lucru va revoluționa economia energetică globală”. [opt]
Pe la mijlocul anilor 1930, Baur a ajuns la concluzia că celulele de combustie eficiente trebuie să fie complet uscate. Într-o altă lucrare importantă din 1937, de data aceasta în colaborare cu Hans Preis, doi chimiști au raportat o serie de experimente pe pile de combustie cu electroliți solizi sub formă de materiale ceramice relativ ridicate. Ei au descoperit că o ceramică din zirconiu care conține 85% ZrO2 și 15% Y2O3 a fost cel mai bun, dacă nu complet satisfăcător, material . O substanță din această compoziție este cunoscută sub numele de „masă Nernst” deoarece proprietățile sale conductoare au fost descoperite pentru prima dată de Nernst, care a folosit-o ca sursă de lumină în așa-numita lampă Nernst la sfârșitul anilor 1890. Baur și Preuss au folosit un electrolit din masa Nernst și au folosit, de asemenea, fier și magnetit (Fe 3 O 4 ) ca anod și, respectiv, catod. Folosind o stivă de opt dintre aceste celule, au construit o baterie de testare, dar, deși bateria funcționa, curentul său de ieșire era prea scăzut pentru a fi de folos practic. Cu toate acestea, au estimat că densitatea sa de putere volumetrică ar putea concura cu centralele convenționale cu abur.
Chiar dacă bateria BaurPreis nu a fost utilă comercial, a fost o realizare importantă care a atras multă atenție pentru cercetările ulterioare. Articolul a primit 84 de citări într-un jurnal științific (Web of Science), fiind cel mai citat dintre numeroasele lucrări ale lui Baur. Astăzi, electroliții de zirconiu-itriu și zirconiu-ceriu, care au fost studiati pentru prima dată de Baur și Preis, sunt utilizați pe scară largă în celulele de combustie. Baur și grupul său au fost pionieri în cele două tipuri de pile de combustie care atrag în prezent cea mai mare atenție, și anume pilele de combustibil cu oxid solid și celulele de combustibil cu carbonat topit.
În 1905, Emil Baur s-a căsătorit cu Ottilie Mayer, cu care a avut doi copii: Alice, născută în 1908, și Arthur , născută în 1915. Acesta din urmă a devenit un scriitor și lingvist celebru.
Potrivit biografului și co-autorului său William Treadwell, Baur avea „o cunoaștere neobișnuit de largă despre filosofia naturală și cultura umanistă”. Poate că a fost interesat de acest lucru încă din tinerețe, după cum reiese din corespondența sa cu celebrul filozof-fizician vienez Ernst Mach. Pe vremea aceea, Baur era interesat de întrebarea dacă viața poate fi explicată în termeni pur chimici, întrebare asupra căreia Mach și-a dat părerea. „Nu cred că legile chimice cunoscute de noi în prezent sunt suficiente pentru a explica viața organică”, a spus Mach tânărului său corespondent. Pe de altă parte, Mach nu a exclus ca o astfel de explicație să apară în viitor.
O dovadă suplimentară a intereselor umaniste ale lui Baur este recenzia perspicace pe care a scris-o despre o carte care tratează relația dintre știință și artă. Cartea a fost scrisă de Felix Auerbach, un fizician german, umanist și promotor al artelor. În 1935, Baur a publicat în mod anonim Chiaroscuro , un roman literar-filosofic , în care a discutat în detaliu viziunea sa colorată panteistic despre cultură, religie și natură.
Nu numai că Baur s-a născut în același oraș cu Einstein, dar l-a cunoscut și pe faimosul fizician în timpul scurtului mandat al lui Einstein ca profesor la Institutul Federal de Tehnologie Elvețian din vara lui 1912 până în primăvara lui 1914. Într-o biografie a lui Einstein publicată în 1934, omul de știință Reichinstein a descris modul în care Baur l-a cunoscut pe părintele teoriei relativității: „Prietenul meu, profesorul Baur, a vrut să-l cunoască pe Einstein. I-am menționat asta lui Einstein și am vorbit despre calitățile bune ale prietenului meu. Ne-am dus la o mică cafenea unde ne aștepta Baur.” Potrivit lui Reichinstein, Einstein a făcut o impresie profundă asupra lui Baur. A fost uimit de cunoștințele profunde ale lui Einstein asupra literaturii științifice la o vârstă atât de fragedă. Baur a mai spus mai târziu: „Einstein extemporizează cele mai dificile întrebări cu aceeași ușurință ca și cum ar vorbi despre vreme. Alții le ia mult timp și trebuie să muncească din greu doar pentru a înțelege și a digera fiecare dintre aceste lucruri despre care a vorbit.”