Нернст Вальтер Герман

Вальтер Герман Нернст – из младших в поколении европейцев, создавших физическую химию. Он был студентом Г.Гельмгольца и Л.Больцмана, работал вместе с В. Оствальдом (род. в 1853г), С. Аррениусом (род. в 1859г.), Я. Вант-Гоффом (род. в 1852 г). Научная карьера Нернста началась в восьмидесятых годах 19 века, когда возникала теоретическая химия. Необычным было само представление о том, что на разнообразные химические явления можно взглянуть с точки зрения общих законов. Основанием для новой дисциплины были физические теории, прежде всего термодинамика. В 1887 году Оствальд получил кафедру в Университете Лейпцига и основал вместе с Вант-Гоффом «Журнал физической химии» (Zeitshrift fur Fusikalishe Chemie).

Нернст интересовался естественными науками ещё в гимназии. Сохранилось воспоминание о том, что родители выделили ему дома место для лаборатории и разрешили проводить химические опыты. В 1883 году Нернст становится студентом-физиком. В то время было принято пробовать свои силы в разных Университетах Европы. Нернст проводит по семестру в Цюрихе, Берлине, Граце. В Вюрцбурге в 1887 году он защищает диплом (диссертацию доктора). К этому времени у него уже есть репутация в научных кругах и серьёзный опыт лабораторной работы. Оствальд приглашает его в Университет Лейпцига в качестве ассистента.

В 1888-89 Нернст публикует свои соображения относительно связи между электродвижущей силой (ЭДС) химической ячейки и концентрациями участников электродного процесса. Мысли автора тщательно аргументированы, громоздки и сегодня представляют лишь исторический интерес. Однако, результат – уравнение Нернста, полностью сохраняет свое значение. Оно органично вошло в современную химическую термодинамику.

Ещё одно уравнение Нернста (1890-1891 гг.) описывает распределение вещества между двумя несмешивающимися жидкими фазами. Представления о законе распределения уже существовали (К. Бертоле, 1872 г.), однако, экспериментальные результаты в нескольких системах нарушали стройную картину. Нернсту пришлось выполнить тщательное исследование растворимости бензойной кислоты в воде и бензоле. Оказалось, что аномальное распределение бензойной кислоты между двумя растворителями связано с её димеризацией в бензоле и частичной диссоциацией в воде. В результате было подтверждено простое общее соотношение между концентрациями вещества в двух несмешивающихся фазах.

Оба уравнения Нернста входят в сегодняшнюю университетскую программу по физической химии.

Отметим работы Нернста по растворам электролитов: уравнение для скорости диффузии ионов (1888 г.) и соображения о роли диэлектрической проницаемости (1893 г.)

В 1891 г. Нернст получил позицию доцента в Геттингенском Университете, а в 1894 году стал там профессором физической химии. В 1905 году он перешел на такую же должность в Университет Берлина.

В Геттингене Нернст написал учебник, называвшийся «Теоретическая химия с точки зрения закона Авогадро и термодинамики» (1893г.) Книга выдержала 15 изданий и несколько десятилетий считалась лучшим пособием по физической химии. Она конкурировала с учебником Оствальда «Основы физической химии» (1888 г.). Интересно, что Оствальд, один из пионеров физической химии и оригинальный философ-идеалист, не признавал ( во всяком случае в то время) реальности атомов и молекул и в своих теоретических построениях обходился без них. Нернст, напротив, был атомистом, что подчеркивает название его учебника (упоминание о законе Авагадро).

В Берлине Нернст выполнил главное исследование в своей карьере – сформулировал III-й закон термодинамики и представил обширные экспериментальные подтверждения его существования. В это время его интересы лежат в области термохимии. Он ищет способ определения констант равновесия химических реакций, исходя исключительно из термических данных – энтальпий реакций и теплоемкостей продуктов и реагентов. В уравнении остается одна постоянная, неподдающаяся экспериментальному определению, – энтропия реакции при абсолютном нуле. Нернст проводит сложные эксперименты для нескольких реакций и показывает, что эта величина должна быть равна нулю. Затем автор последовательно расширяет круг изучаемых процессов и, в конце концов, приходит к утверждению, что любые процессы при нулевой температуре (химическая реакция, фазовое превращение, изменение давления и т.п.) должны протекать без изменения энтропии. Это утверждение Нернст называет новым тепловым законом. Коллега Нернста по берлинскому Университету, профессор физики Макс Планк дает свою формулировку III-его закона термодинамики. Согласно Планку, нулю равны не изменения, а абсолютные значения энтропии всех веществ при абсолютном нуле. Более поздняя формулировка Планка утверждает, что абсолютный ноль недостижим.

Первое сообщение о своем результате Нернст сделал уже в 1905 году. После этого более десяти лет он продолжал тяжёлую экспериментальную работу, добывая новые подтверждения идеи. Формулировки Планка относятся к 1910 и 1912 годам. Формулировки Нернста и Планка не противоречат друг другу.

В. Нернст родился в Брайзене и был похоронен в своем имении неподалеку от Мюскау. Оба этих места после Второй мировой войны оказались на территории Польши. Прах Нернста в 1949 года перевезен в Германию и захоронен в Геттингене.

Нернст говорил о своей любви к литературе. Она возникла у него в гимназические годы и сохранилась на всю жизнь. Есть много теплых воспоминаний студентов и коллег о человеческих качествах Нернста.

Говорят, однако, что у него был недостаток, часто встречающийся в научной среде.

Нернст был нетерпим, ревниво относился к конкурентам и неразумно преувеличивал свои достижения. Подтверждения этому можно увидеть в его книгах.

В 1920 году Вальтер Нернст был награжден Нобелевской премией по химии «за работы в области термохимии». Современники считали это присуждение вполне обоснованным.