НEPНCT (Nernst), Вальтер Герман

25 июня 1864 г. – 18 ноября 1941 г.
Нобелевская премия по химии, 1920 г.

Немецкий химик Вальтер Герман Нернст родился в Бризене, городке Восточной Пруссии (теперь Вомбжезьно, Польша). Нернст был третьим ребенком в семье прусского судьи по гражданским делам Густава Нернста и Оттилии (Нергер) Нернст. В гимназии в Грауденце он изучал естественные науки, литературу и классические языки и в 1883 г окончил ее первым учеником в классе.

С 1883 по 1887 гг. Нернст изучал физику в университетах Цюриха (у Генриха Вебера), Берлина (у Германа Гельмгольца), Граца (у Людвига Больцмана) и Вюрцбурга (у Фридриха Кольрауша). Больцман, который придавал большое значение толкованию природных явлений, исходя из теории атомного строения вещества, побудил Нернста заняться изучением смешанного воздействия магнетизма и теплоты на электрический ток. Работа, проделанная под руководством Кольрауша, привела к открытию: металлический проводник, нагретый с одного конца и расположенный перпендикулярно электрическому полю, генерирует электрический ток. За проведенное исследование Нернст в 1887 г. получил докторскую степень.

Приблизительно в это же время Нернст познакомился с химиками Сванте Аррениусом, Вильгельмом Оствальдом и Якобом Вант-Гоффом. Оствальд и Вант-Гофф тогда только что начали выпускать «Журнал физической химии», в котором они сообщали о возрастающем использовании физических методов для решения химических проблем. В 1887 г. Нернст стал ассистентом Оствальда в Лейпцигском университете, и вскоре его начали считать одним из основателей новой дисциплины – физической химии, несмотря на то, что он был значительно моложе Оствальда, Вант-Гоффа и Аррениуса.

В Лейпциге Нернст работал и над теоретическими, и над практическими проблемами физической химии. В 1888-1889 гг. он изучал поведение электролитов (растворов электрически заряженных частиц, или ионов) при пропускании электрического тока и открыл фундаментальный закон, известный как уравнение Нернста. Закон устанавливает зависимость между электродвижущей силой (разностью потенциалов) и ионной концентрацией Уравнение Нернста позволяет предсказать максимальный рабочий потенциал, который может быть получен в результате электрохимического взаимодействия (например, максимальную разность потенциалов химической батареи), когда известны только простейшие физические показатели: давление и температура. Таким образом, этот закон связывает термодинамику с электрохимической теорией в области решения проблем, касающихся сильно разбавленных растворов. Благодаря этой работе 25-летний Нернст завоевал всемирное признание.

В 1890-1891 гг. Нернст занимался изучением веществ, которые при растворении в жидкостях не смешиваются друг с другом. Он развил свой закон распределения и охарактеризовал поведение этих веществ как функцию концентрации. Закон Генри, который описывает растворимость газа в жидкости, превратился в частный случай более общего закона Нернста. Закон распределения Нернста имеет важное значение для медицины и биологии, поскольку позволяет исследовать распределение веществ в различных частях живого организма.

В 1891 г. Нернст был назначен адъюнкт-профессором физики в Геттингенском университете. Два года спустя был опубликован написанный им учебник физической химии «Теоретическая химия с точки зрения закона Авогадро и термодинамики», который выдержал 15 переизданий и служил более трех десятилетий. Считая себя физиком, занимающимся химией, Нернст определил новый предмет физической химии как «пересечение двух наук, до сих пор в определенной степени независимых друг от друга». В основу физической химии Нернст положил гипотезу итальянского химика Амедео Авогадро, считавшего, что в равных объемах любых газов всегда содержится одинаковое число молекул. Нернст назвал ее «рогом изобилия» молекулярной теории. Не меньшее значение имел термодинамический закон сохранения энергии, который лежит в основе всех естественных процессов. Нернст подчеркивал, что основы физической химии заключаются в применении этих двух главных принципов к решению научных проблем.

В 1894 г. Нернст стал профессором физической химии в Геттингенском университете и создал Институт физической химии и электрохимии кайзера Вильгельма. Вместе с присоединившейся к нему группой ученых из разных стран он занимался там изучением таких проблем, как поляризация, диэлектрические константы и химическое равновесие.

В 1905 г. Нернст покинул Геттинген, чтобы стать профессором химии в Берлинском университете. В том же году он сформулировал свою «тепловую теорему», известную теперь как третье начало термодинамики. Эта теорема позволяет воспользоваться тепловыми данными для расчета химического равновесия – иными словами, предсказать, как далеко пойдет данная реакция, прежде чем будет достигнуто равновесие. В течение последующего десятилетия Нернст отстаивал, постоянно проверяя, правильность своей теоремы, которая позднее была использована в таких совершенно различных целях, как проверка квантовой теории и промышленный синтез аммиака.

В 1912 г. Нернст, исходя из выведенного им теплового закона, обосновал недостижимость абсолютного нуля. «Невозможно, сказал он, создать тепловую машину, в которой температура вещества снижалась бы до абсолютного нуля». Исходя из этого заключения, Нернст предположил, что по мере того, как температура приближается к абсолютному нулю, возникает тенденция к исчезновению физической активности веществ. Третье начало термодинамики имеет важнейшее значение для физики низких температур и физики твердого тела. Нернст еще в молодости был автомобилистом-любителем и в годы первой мировой войны служил водителем в добровольном автомобильном дивизионе. Он также работал над созданием химического оружия, которое считал наиболее гуманным, поскольку оно, по его мнению, могло бы покончить со смертельным противостоянием на Западном фронте. После войны Нернст вернулся в свою берлинскую лабораторию.

В 1921 г. ученому была вручена Нобелевская премия по химии, присужденная в 1920 г. «в признание его работ по термодинамике». В своей Нобелевской лекции Нернст сообщил, что «более 100 проведенных им экспериментальных исследований позволили собрать вполне достаточно данных, подтверждавших новую теорему с той безошибочностью, какую допускает точность временами очень сложных экспериментов».

С 1922 по 1924 г. Нернст был президентом Имперского института прикладной физики в Йене, однако, когда послевоенная инфляция лишила его возможности осуществить в институте те изменения, которые ему хотелось провести, он вернулся в Берлинский университет в качестве профессора физики. Вплоть до конца своей профессиональной деятельности Нернст занимался изучением космологических проблем, возникших в результате открытия им третьего начала термодинамики (особенно так называемой тепловой смертью Вселенной, против которой он выступал), а также фотохимией и химической кинетикой.

В 1892 г. Нернст женился на Эмме Лохмейер, дочери известного в Геттингене хирурга. У них было два сына (оба погибли во время первой мировой войны) и дочь. Человек с ярко выраженной индивидуальностью, Нернст страстно любил жизнь, умел остроумно шутить. Через всю свою жизнь пронес ученый увлеченность литературой и театром, особенно он преклонялся перед творениями Шекспира. Прекрасный организатор научных институтов, Нернст помог созвать первую Сольвейскую конференцию, основать Германское электрохимическое общество и Институт кайзера Вильгельма.