આર્હેનિયસ, સ્વાન્તે ઑગુસ્ત (જ. 19 ફેબ્રુઆરી 1859, વિક, સ્વીડન; અ. 2 ઑક્ટોબર 1927, સ્ટૉકહોમ) : ભૌતિક રસાયણને સ્વતંત્ર વિદ્યાશાખા તરીકે વિકસાવનાર વૈજ્ઞાનિકો પૈકીના એક રસાયણવિદ. તેમણે પ્રતિપાદન કરેલ આયનીકરણ (ionization) સિદ્ધાંત રાસાયણિક સંયોજનોના બંધારણ તથા દ્રાવણમાં તેમની વર્તણૂક સમજવામાં અત્યંત મદદરૂપ છે, અને આ માટે તેમને 1903માં રસાયણશાસ્ત્રનું નોબેલ પારિતોષિક એનાયત થયું હતું.
સ્વાન્તે ઑગુસ્ત આર્હેનિયસ
સ્વાન્તે ઑગુસ્ત આર્હેનિયસ Vol. 2.10
તે ત્રણ વર્ષની ઉંમરે વાંચતાં શીખેલા. બાલ્યાવસ્થામાં જ તેમનામાં ગણિત પ્રત્યેની અભિરુચિ અને નિપુણતાનાં દર્શન થયેલાં. તે પ્રાથમિક શિક્ષણ ઉપ્સલામાં લઈને તે જ નામની યુનિવર્સિટીમાંથી 1881માં સ્નાતક થયેલા. સ્ટૉકહોમમાં એરિક એડલુંડના માર્ગદર્શન નીચે સંશોધન કરીને તેમણે 1884માં આયનીકરણ સિદ્ધાંતનું વિચારબીજ ધરાવતો મહાનિબંધ રજૂ કર્યો હતો, જેને વિશે તે સમયના ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ અશ્રદ્ધા દર્શાવી હતી તેથી તેમના આ સંશોધનનિબંધને માત્ર સામાન્ય વર્ગ આપવામાં આવેલો. આવા ઠંડા આવકારથી નિરાશ ન થતાં તેમણે આ મહાનિબંધની નકલો યુરોપના પ્રમુખ ભૌતિક રસાયણજ્ઞોને મોકલી આપી હતી. જર્મન વૈજ્ઞાનિક વિલ્હેલ્મ ઑસ્ટવલ્ડે આ નવીન વિચારની ઉપયોગિતા પારખી અને તેમની ભલામણથી આર્હેનિયસની ઉપ્સલા યુનિવર્સિટીમાં વ્યાખ્યાતા તરીકે નિમણૂક થઈ. 1886થી 1890 દરમિયાન તેમણે ઑસ્ટવલ્ડ, કોહલરોશ, બૉલ્ટ્ઝમેન અને વાન્ટ હૉફ જેવા યુરોપના નામાંકિત વૈજ્ઞાનિકો સાથે સંશોધન કરીને આયનીકરણ સિદ્ધાંતને વધુ સંસ્કારીને પ્રકાશિત કર્યો. નોબેલ પારિતોષિક ઉપરાંત તેમને લંડનની રૉયલ સોસાયટીનો ડેવી ચંદ્રક (1902), અને અમેરિકાનો ગિબ્સ ચંદ્રક (1911) એનાયત થયા હતા. 1905 થી 1927સુધી તેમણે ભૌતિક રસાયણની નોબેલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટમાં નિયામક તરીકે કામ કર્યું હતું.
આર્હેનિયસની યાદશક્તિ ઘણી તીવ્ર હતી. સ્વભાવ માયાળુ હોઈ તેમને બહોળો મિત્રસમુદાય હતો. પ્રાયોગિક હકીકતોને અનુરૂપ ગાણિતિક સૂત્ર શોધી કાઢવા માટેનું જરૂરી આંતરસ્ફુરણાત્મક કૌશલ તેમને સહજ હતું. 1884માં સોફિયા રૂડબેક અને 1905માં મારિયા જોહાનસન સાથે તેમણે લગ્ન કરેલ.
પદાર્થોનો અમુક ગુણ તેમનાં જલીય દ્રાવણોને વિદ્યુતવાહકતા બક્ષે છે તે બાબત સમજાવવા માટેનો યોગ્ય સિદ્ધાંત શોધી કાઢવાનું અભ્યાસકાળ દરમિયાન તેમના મનમાં ઘોળાયા કરતું હતું. તેમનું દૃઢ મંતવ્ય હતું કે પદાર્થના બંધારણમાં આનો ઉત્તર રહેલો છે. પછી તેમણે પ્રતિપાદિત કર્યું કે જે પદાર્થોનાં જલીય દ્રાવણો વિદ્યુતવાહક છે તે પદાર્થો (એટલે કે વિદ્યુતવિભાજ્યો-electrolytes) વિદ્યુતભારયુક્ત સૂક્ષ્મ કણોના બનેલા છે. આ કણો માટે આયન (ion) શબ્દ યોજવામાં આવ્યો હતો. આ પદાર્થોનું પાણીમાં વિયોજન (dissociation) થાય છે અને પેદા થતા આયનો (ધનભારવાહી ધનાયનો-cations; ઋણભારવાહી ઋણાયનો-anions) હલનચલન માટે મુક્ત હોય છે. આવા દ્રાવણમાં ડી. સી. વિદ્યુત પસાર કરતાં, ધનાયનો ઋણ ધ્રુવ તરફ ગતિ કરે છે અને ઇલેક્ટ્રૉન સ્વીકારે છે; જ્યારે ઋણાયન ધન ધ્રુવ તરફ ગતિ કરે છે અને ઇલેક્ટ્રૉન ધન ધ્રુવને આપે છે. આમ દ્રાવણમાં ઇલેક્ટ્રૉનનું વહન થતાં વિદ્યુત-પરિપથ પૂર્ણ થાય છે અને વિદ્યુતનું વહન થાય છે.
અવિયોજિત પદાર્થ અને તેમાંથી ઉત્પન્ન થતા આયનો વચ્ચે સંતુલન અસ્તિત્વ ધરાવતું હોય છે. દ્રાવણની મંદતા (dilution) વધારતાં આ વિયોજન સંપૂર્ણ થાય છે. વિયોજનનું પ્રમાણ વિયોજન અંશ (α) મારફત દર્શાવાય છે અને તેનો અને દ્રાવણની વાહકતાનો સંબંધ નીચેના સમીકરણથી દર્શાવાય છે :
ઍસિડનું વિયોજન થતાં H+ (વધુ સાચું H3O+) અને બેઇઝ (આલ્કલી)નું વિયોજન થતાં OH– મળે છે.
HCl ↔ H+ + Cl–; H+ + H2O → H3O+
NaOH ↔ Na+ + OH–
મીઠાનું વિયોજન, NaCl ↔ Na+ + Cl–
આર્હેનિયસે રજૂ કરેલો આ વિચાર વિદ્યુતવિયોજનના સિદ્ધાંત તરીકે ઓળખાય છે અને તેની અગત્ય ડૉલ્ટનના પરમાણુસિદ્ધાંત જેટલી ગણાય છે. શરૂઆતમાં આ સિદ્ધાંતનો વિરોધ થવાનું કારણ પરમાણુ અને આયન વચ્ચેનો ભેદ પારખવાની અશક્તિ હતી. 1897માં ઇલેક્ટ્રૉનની શોધ થતાં ઋણાયન એટલે ઇલેક્ટ્રૉન સ્વીકારેલ પરમાણુ કે પરમાણુઓનો સમૂહ અને ધનાયન એટલે ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવેલ પરમાણુ કે પરમાણુઓનો સમૂહ એ બાબત સ્પષ્ટ થઈ.
વિદ્યુતવિભાજ્યોનાં રસાકર્ષણ દબાણ, ઉત્કલનબિંદુનો વધારો તથા ઠારબિંદુનો ઘટાડો વગેરેની ઊંચી કિંમતો પણ આયનીકરણને સમર્થન આપે છે.
વાન્ટ હૉફના અચળાંક (i) અને વિયોજન અંશ (α) વચ્ચેનો સંબંધ નીચે પ્રમાણે દર્શાવાય છે :
i = 1 + (n – 1)α
જ્યાં n = વિયોજનથી મળતા આયનોની સંખ્યા છે.
(દા.ત., KCl માટે n = 2, K2SO4 માટે n = 3)
આધુનિક બંધારણના ખ્યાલો મુજબ ક્ષારોમાં ઘનસ્થિતિમાં પણ ધન અને ઋણ આયનો પ્રબળ સ્થિરવીજબળથી (electrostaticforce) જકડાયેલ હોય છે. તેમને પાણીમાં નાખતાં દ્રાવકયોજન-(solvation) થી મુક્ત થતી ઊર્જા આયનોને દ્રાવણમાં મુક્ત કરી શકે તેટલી હોય છે અને ક્ષારો સંપૂર્ણ રીતે આયન-રૂપમાં જ હોય છે. પ્રબળ (strong) ઍસિડ અને બેઇઝની બાબતમાં પણ આવી જ પરિસ્થિતિ હોય છે. આવાં દ્રાવણોનું વર્તન આયનીકરણ સિદ્ધાંત પ્રમાણે ન હતું, તેથી આયનીકરણ સિદ્ધાંત મૂળ સ્વરૂપમાં ફક્ત નિર્બળ ઍસિડ તથા બેઇઝનાં મંદ દ્રાવણોને જ લાગુ પાડી શકાય. પ્રબળ ઍસિડ, બેઇઝ તથા ક્ષારોનું સંપૂર્ણ આયનીકરણ થવા છતાં વિરુદ્ધ વીજભાર ધરાવતા આયનો આકર્ષણને કારણે એકબીજાની નજદીક જ રહે છે. ખાસ કરીને ઊંચી સાંદ્રતાએ આયનીકરણ સંપૂર્ણ હોવા છતાં વિયોજન સંપૂર્ણ હોતું નથી, જે અતિ મંદતાએ જ સંપૂર્ણ થાય છે. આ દિશામાંના ડીબાય અને હુકેલના સંશોધનમાં આયનની ફરતે વિરુદ્ધ વીજભાર ધરાવતાં આયનોનાં વાદળની અસરોને ગણતરીમાં લેવામાં આવી છે અને પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્યોનાં મંદ દ્રાવણોની ઘણી વિદ્યુત-લાક્ષણિકતાઓ સમજાવી શકાઈ છે.
રાસાયણિક ગતિકી (chemicalkinetics) ના અભ્યાસમાં અગત્યનું આર્હેનિયસ સમીકરણ પણ તેમણે જ સૂચવેલું છે :
k = Ae-E/RT
A = અચળ, e = કુદરતી લૉગરિધમનો પાયો,
E = સક્રિયન ઊર્જા, R = વાયુ અચળાંક, T = નિરપેક્ષ તાપમાન, k = દર અચળાંક
રસાયણ ઉપરાંત પ્રતિરક્ષાશાસ્ત્ર (immunology), ભૂસ્તરશાસ્ત્ર અને બ્રહ્માંડશાસ્ત્ર પણ તેમના સંશોધનના વિષયો હતા.
ઈન્દ્રવદન મનુભાઈ ભટ્ટ