Friedrich Wilhelm Ostwald ( pronunciación alemana: [ˈvɪlhɛlm ˈɔstˌvalt] ; 2 de septiembre [OS21 de agosto] 1853 - 4 de abril de 1932) fue unquímicoyfilósofoalemán del Báltico . A Ostwald se le atribuye ser uno de los fundadores del campo dela química física, junto conJacobus Henricus van 't Hoff,Walther NernstySvante Arrhenius.[1]Recibió elPremio Nobel de Químicaen 1909 por sus contribuciones científicas a los campos dela catálisis,los equilibrios químicosylas velocidades de reacción.[2]
Tras retirarse de la vida académica en 1906, Ostwald se involucró mucho en la filosofía, el arte y la política. Hizo contribuciones significativas en cada uno de estos campos. [3] Se lo ha descrito como un polímata . [4]
Ostwald nació en Riga , Imperio ruso (actual Letonia ), hijo del maestro tonelero Gottfried Wilhelm Ostwald (1824-1903) y Elisabeth Leuckel (1824-1903). Fue el hijo del medio de tres hermanos, nacidos después de Eugen (1851-1932) y antes de Gottfried (1855-1918). [5] 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. [4]
Ostwald ingresó a la Universidad de Dorpat (ahora la Universidad de Tartu, Estonia) en 1872. Completó sus exámenes de Kandidatenschrift allí en 1875. [2] [3] Durante su tiempo en Dorpat, Ostwald tuvo una exposición significativa a las humanidades , las artes y la filosofía, que se convirtieron en el foco de sus esfuerzos después de su retiro de la academia en 1906. [3]
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 enseñó a Ostwald muchos de los conceptos básicos del análisis de compuestos inorgánicos y mediciones de equilibrios y velocidades de reacción química . Lemberg también 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. [3] 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 . [2]
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, después de que el asistente de Oettingen se mudara a Riga. [3] [6] También se mantuvo durante un tiempo enseñando matemáticas y ciencias en una escuela secundaria de Dorpat. [7]
Ostwald estaba profundamente interesado en las cuestiones de afinidad química y las reacciones que formaban compuestos químicos . Esta era la cuestión teórica central a la que se enfrentaban los químicos en ese momento. Como parte de su trabajo inicial, Ostwald desarrolló una tabla de afinidad tridimensional que tenía en cuenta los efectos de la temperatura, así como las constantes de afinidad de los ácidos y las bases . [3] Ostwald también investigó la acción de masas , la electroquímica y la dinámica química . [2]
Ostwald completó su título de Magister en la Universidad de Dorpat en 1877, lo que le permitió dar conferencias y cobrar por la enseñanza. [8] Ostwald publicó su tesis doctoral en la Universidad de Dorpat en 1878, con Carl Schmidt como su asesor de tesis . Su tesis doctoral se tituló Volumchemische und Optisch-Chemische Studien ("Estudios volumétricos y óptico-químicos"). [4] En 1879, se convirtió en asistente remunerado de Carl Schmidt. [9]
En 1881, Ostwald se convirtió en profesor de química en el Politécnico de Riga (hoy Universidad Técnica de Riga). En 1887, se trasladó a la Universidad de Leipzig , donde se convirtió en profesor de química física. [5] 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. [2] [10]
Durante su carrera académica, Ostwald tuvo muchos estudiantes de investigación que se convirtieron en científicos destacados por derecho propio. Entre ellos se encontraban los futuros Premios Nobel Svante Arrhenius , Jacobus Henricus van 't Hoff y Walther Nernst . Otros estudiantes fueron Arthur Noyes , Willis Rodney Whitney y Kikunae Ikeda . Todos estos estudiantes se destacaron por sus contribuciones a la química física. [2] [11]
En 1901, Albert Einstein solicitó un puesto de investigación en el laboratorio de Ostwald. Esto fue cuatro años antes de que Einstein publicara su teoría de la relatividad especial . Ostwald rechazó la solicitud de Einstein, aunque más tarde ambos desarrollaron un fuerte respeto mutuo. [12] Posteriormente, Ostwald nominó a Einstein para el Premio Nobel en 1910 y nuevamente en 1913. [13]
Tras su jubilación en 1906, Ostwald se dedicó activamente a la filosofía, la política y otras humanidades. [2]
Durante el curso de su carrera académica, Ostwald publicó más de 500 artículos de investigación originales para la literatura científica y aproximadamente 45 libros. [9]
Ostwald inventó un proceso para la fabricación barata de ácido nítrico por oxidación de amoniaco . Se le concedieron patentes para este proceso. [14] 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 . Algunos aspectos del proceso básico también habían sido patentados unos 64 años antes por Kuhlmann . [15] El proceso de Kuhlmann no llegó a ser industrialmente significativo, probablemente debido a la falta de una fuente barata de amoniaco. Poco después del hallazgo de Ostwald, el amoniaco barato estuvo disponible como resultado de la invención de Haber y Bosch de un proceso para el proceso de fijación de nitrógeno (completado en 1911 o 1913) para la síntesis de amoniaco. La combinación de estos dos avances pronto condujo a una producción más económica y a mayor escala de fertilizantes y explosivos , de los que Alemania escaseaba durante la Primera Guerra Mundial . [16] [17] El proceso a menudo se conoce como el Proceso Ostwald . [17] El proceso sigue siendo ampliamente utilizado en la época contemporánea para la fabricación de ácido nítrico. [18]
Ostwald también realizó 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 acción de masas , siendo ampliamente disociado en diluciones infinitas. Esta característica de los electrolitos débiles se puede observar experimentalmente, por ejemplo, mediante determinaciones electroquímicas . [19]
A través de su investigación sobre las velocidades y tasas de reacción química 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. Un catalizador se utiliza en el proceso del ácido nítrico que inventó Ostwald. [18]
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 necesariamente cristalizan en su forma más estable termodinámicamente sino que a veces cristalizan preferentemente en otras formas dependiendo de las velocidades relativas de cristalización de cada forma polimórfica. Ostwald descubrió que las velocidades relativas dependían de la tensión superficial entre el polimorfo sólido y la forma líquida. Muchos materiales comunes exhiben este tipo de comportamiento, incluidos los minerales y varios compuestos orgánicos . Este hallazgo llegó a conocerse como la regla de Ostwald . [20]
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, las formas más estables termodinámicamente pueden seguir desarrollándose a medida que la solución envejece. A menudo, esto da como resultado la formación de cristales grandes, ya que son más estables termodinámicamente que una gran cantidad 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 el mineral envejece. [21]
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, típicamente menores a un micrón , la solubilidad del sólido en la fase de solución aumenta. 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 a veces se utiliza en la formulación de productos farmacéuticos que tienen baja solubilidad para mejorar su absorción por parte del paciente. La dependencia del tamaño también tiene un papel en la maduración de Ostwald. [22]
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 de forma visual, por ejemplo, en diversas formaciones geológicas . Liesegang había investigado previamente este fenómeno en experimentos de laboratorio específicos, mostrando sus resultados a Ostwald. Ostwald desarrolló entonces un modelo matemático para el fenómeno que sirvió para explicar las observaciones y se dio cuenta de lo extendido que está el comportamiento de cristalización periódica. Estas observaciones llegaron a conocerse como anillos de Liesegang . [23]
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 estaba directamente relacionado con su teoría del energetismo , en oposición filosófica a la teoría atómica , contra la cual él (junto con Ernst Mach ) era uno de los últimos rezagados. Explicó en una conversación con Arnold Sommerfeld que estaba convencido por los experimentos de Jean Perrin sobre el movimiento browniano . [24] [25]
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 terminaba con la inusual nota: "Debido a la guerra europea, el Comité ha tenido muchas dificultades en la correspondencia. No se ha tenido noticias del miembro alemán, el profesor Ostwald, en relación con este informe. Posiblemente la censura de cartas, ya sea en Alemania o en camino, haya llevado a un aborto espontáneo". [26]
Como parte de las investigaciones de Ostwald sobre equilibrios químicos , afinidad química e 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 mediciones físicas es la medición 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 típicamente usó este dispositivo para estudiar el comportamiento de los solutos en soluciones de agua. Estos dispositivos llegaron a ser conocidos como viscosímetros de Ostwald y son de uso generalizado en los tiempos contemporáneos para fines de investigación y control de calidad . [27]
Ostwald diseñó una pipeta que podía utilizarse 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 una característica de diseño particular. Se la conoció como la pipeta de Ostwald-Folin y se utiliza ampliamente en la época contemporánea. [28]
Tras su retiro de la academia en 1906, Ostwald se interesó en la sistematización de los colores , que podría ser útil tanto en el ámbito científico como en el artístico. Publicó The Color Primer y también The Color Atlas durante el período de 1916-1918. Estas publicaciones establecieron relaciones entre los diversos colores visuales. [4]
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 la circunferencia o superficies curvas de los dos conos. En esta representación, cada color es una mezcla de blanco, negro y los ocho colores primarios. De esta manera, hay tres grados de libertad que representan cada color. [29]
Esta representación de los colores fue un paso importante hacia su sistematización, reemplazando la percepción del color por el 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 . [29] 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. [3]
En 1887, Ostwald fundó la revista científica revisada por pares Zeitschrift für Physikalische Chemie , especializada en investigaciones originales en el campo de la química física. [7] [30] Se desempeñó como 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. [2]
Como parte de su interés por la filosofía, en 1902 Ostwald fundó la revista Annalen der Naturphilosophie (Anales de la filosofía natural). En 1927, inició la revista Die Farbe (El color). [4]
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, por el dinero del Premio Nobel de Ostwald. A través del instituto, la intención de Ostwald era desarrollar un sistema estandarizado para publicaciones académicas. [31] 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 una sociedad científica . Ostwald se desempeñó como el primer presidente de la Asociación de Sociedades Químicas. [3] [32]
Además de sus investigaciones en química, Wilhelm Ostwald fue productivo en una amplia gama de campos. Su obra publicada, que incluye numerosos escritos filosóficos, contiene alrededor de cuarenta mil páginas. Ostwald también participó en el movimiento por la paz de Berta von Suttner . [33]
Entre sus otros intereses, Ostwald era un apasionado pintor aficionado que fabricaba sus propios pigmentos. [34] Dejó más de 1000 pinturas junto con 3000 pasteles y estudios de color. [35] Para Ostwald, la ciencia y las artes eran áreas de compromiso que se apoyaban mutuamente. [35]
"La poesía, la música y la pintura me han dado refresco y nuevo coraje, cuando, agotado por el trabajo científico, me he visto obligado a dejar a un lado mis herramientas". –Ostwald [35]
Ostwald consideraba que la ciencia y las artes tenían un objetivo común, el de "hacer frente a la infinita diversidad de apariencias mediante la formación de conceptos apropiados" [35] ... Con este objetivo, la ciencia construye "ideas intelectuales; el arte construye ideas visuales". [35]
Ostwald desarrolló un fuerte interés en la teoría del color en las últimas décadas de su vida. Escribió varias publicaciones en el campo, como su Malerbriefe ( Cartas a un pintor, 1904) y Die Farbenfibel ( La cartilla del color, 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 [36] y Paul Klee y otros miembros de la escuela Bauhaus . [34] Las teorías de Ostwald también influyeron en los estadounidenses Faber Birren y Egbert Jacobson. [35]
También se interesó en el movimiento lingüístico internacional , primero aprendiendo esperanto y luego apoyando el ido . Fue miembro de un Comité de la Delegación para la Adopción de una Lengua Auxiliar Internacional . [37] [38] [39] Ostwald donó la mitad de las ganancias de su premio Nobel de 1909 al movimiento ido, [40] financiando la revista ido Progreso que había propuesto en 1908. [41] Ostwald más tarde creó su propio idioma, el Weltdeutsch , en un período de nacionalismo extremo durante la Primera Guerra Mundial.
Uno de los intereses permanentes 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 materia política, el interés de Ostwald por la eficiencia energética se extendió a cuestiones políticas como la necesidad de organizar el trabajo. [3]
El interés de Ostwald en la unificación a través de la sistematización condujo a su adaptación de la filosofía del monismo . [42] Inicialmente, el monismo era liberal, pacifista e internacional, y buscaba en la ciencia una base de valores para apoyar las 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". [43] [44]
En 1911, Ostwald se convirtió en presidente de la Deutscher Monistenbund (Asociación Monista), fundada por Ernst Haeckel . [45] 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 posterior darwinismo social de los nacionalsocialistas . Ostwald murió antes de que los nazis adoptaran e impusieran el uso de la eugenesia y la eutanasia como políticas gubernamentales involuntarias, para apoyar sus posiciones ideológicas racistas. [43] [3] El monismo de Ostwald también influyó en la identificación de los tipos psicológicos de Carl G. Jung . [46]
Ostwald fue elegido Miembro Honorario Internacional de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias en 1905 y Miembro Internacional de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos en 1906. [47] [48] Recibió el Premio Nobel de Química en 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 al 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. [13] Ostwald donó más de 40.000 dólares estadounidenses del dinero de su premio Nobel para promover la causa de la lengua ido. [49] Fue elegido Miembro Internacional de la Sociedad Filosófica Estadounidense en 1912. [50]
En 1923, Ostwald recibió la Medalla Wilhelm Exner , que reconocía el impacto económico de las contribuciones científicas de Ostwald. [51]
En 1904 fue elegido miembro extranjero de la Real Academia de las Artes y las Ciencias de los Países Bajos . [52] Se convirtió en miembro honorario de sociedades científicas en Alemania, Suecia, Noruega, los Países Bajos, Rusia, Gran Bretaña y los Estados Unidos. Ostwald recibió doctorados honorarios de varias universidades de Alemania, Gran Bretaña y los Estados Unidos. En 1899 fue nombrado Geheimrat por el rey de Sajonia , lo que en ese momento era un reconocimiento a las contribuciones académicas de Ostwald. [2]
En Grimma (Alemania) , en el lugar donde se encontraba la casa de vacaciones de Ostwald, se encuentra el parque y museo Wilhelm Ostwald . Esta institución también alberga muchas de las obras académicas de Ostwald. [4] [53]
El cráter Ostwald , que se encuentra en el lado opuesto de la luna de la Tierra , recibió su nombre en honor a Wilhelm Ostwald. [54]
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 fallecida en Großbothen ; Wolfgang (1883-1943) nacido en 1883 en Riga y fallecido en Dresde ; Elisabeth (1884-1968) nacida en Riga y fallecida en Großbothen; Walter (1886-1958) nacido en Riga y fallecido en Friburgo de Brisgovia ; y Carl Otto (1890-1958) nacido en Leipzig y fallecido en Leipzig. Wolfgang Ostwald se convirtió en un científico notable en el área de la química coloidal . [55] [56] [57]
Ostwald fue iniciado en la Masonería del Rito Escocés y se convirtió en Gran Maestro de la Gran Logia "Zur Aufgehenden Sonne" en Bayreuth . [58] [59]
En 1887 se trasladó a Leipzig , donde trabajó durante el resto de su vida. Al jubilarse, se trasladó a una finca cerca de Großbothen, en Sajonia, a la que llamó "Landhaus Energie". Vivió allí durante la mayor parte del resto de su vida. [8]
En cuanto a sus opiniones religiosas, Ostwald era ateo. [60] Ostwald murió en un hospital de Leipzig el 4 de abril de 1932, [2] y fue enterrado en su finca de campo en Großbothen , cerca de Leipzig [61]
Ostwald aparece como un personaje en la novela de Joseph Skibell de 2010, Un romántico curable . [62]
También se le menciona en la novela de Italo Svevo de 1923, La coscienza di Zeno , traducida como La conciencia de Zeno . [63]
Wilhelm Ostwald, que era el ateo más radical entre estos eruditos, utiliza el instrumento de los «Sermones dominicales monistas» para difundir sus ideas sobre la racionalidad.
