Jaroslav Heyrovský. Pracuj,dokonči,publikuj. Tereza Říhová,Dominika Dofková-5A8

Transkript

1 Jaroslav Heyrovský Pracuj,dokonči,publikuj. Tereza Říhová,Dominika Dofková-5A8

2 Jaroslav Heyrovský Jaroslav Heyrovský se narodil 20.prosince 1890 v Praze na Starém Městě v Křižovnické ulici v rodině JUDr. Leopolda Heyrovského (právník vyučující práva na Karlově univerzitě, děkan právnické fakulty Univerzity Karlovy) a Kláry Heyrovské - rozené Hanlové. Od dětství se vyznačoval hodně bujnou fantazií, jako ostatně všichni uznávaní vědci, když se svým bratrem vymýšlel různé složité pohádky a příběhy. Také miloval hudbu, jeho učitelkou klavíru byla Berta Škroupová, vnučka známého skladatele, autora české hymny F. Škroupa. Už na gymnáziu se projevila jeho osobnost a právě tehdy založil s několika přáteli a spolužáky založil hudební kroužek. Večírk y zasvěcené hudbě a nejznámějším skladatelům se pořádali u něj doma. Ovšem nejvíce ho oslovovila hudba Wagnera. Od mládí se také věnoval sportu. Byl členem,,fotbalové 11. Se svým bratrem Leem málem několikrát přišli o život při horolezectví. To byl jeden z jeho oblíbených sportů, také rád hrál házenou, plaval, lyžoval a také spolu s bratrem plachtili. V roce 1901 začal studovat na Akademickém gymnáziu Štěpánská v Praze. Nejdříve se zajímal o botaniku a zoologii, poté se svým kamarádem postavil hvězdářský dalekohled, ale nakonec svůj zájem soustředil jen na matematiku, fyziku a chemii. V septimě se objevil nový žák. Přemýšlivý, tělesně slabý, který neustále pod lavicí četl různé romány a básně. V ten moment se poprvé setkali,,,velký vědec a,,velký spisovatel Karel Čapek. To byl nový spolužák, který se ale později Nobelovy ceny nedočkal, na rozdíl od Jaroslava. Jaroslav si na konci středoškolského studia našel obor, který mu byl nejbližší, obor na hranici jeho dvou oblíbených předmětů chemií a fyzikou - fyzikální chemii. U nás, ani v blízkosti však nebyla žádná vysoká škola, která by se tímto oborem zabývala. Proto se vydal na cestu do Anglie, kde se tento obor rozvíjel nejintenzivněji. Navíc tam měl svůj vzor Michaela Faradaye (viz. obrázek vlevo) a také ho nejvíce upoutávala osobnost sira Wiliama Ramsaye (viz. obrázek vpravo), který objevil vzácné plyny (neon, argon, aj. )

3 Cesta byla hodně finančně náročná, ale jeho otec se rozhodl náklady uhradit a později vůbec nelitoval. Před odjezdem Heyrovský absolvoval rok na Karlově Univerzitě, kde studoval fyziku, chemii a matematiku. V Anglii se zapsal na Universitu College, která je nyní součástí londýnské university. Studenti bydleli jedině v internátech (kolejích), kde se současně vyučovalo. Jeden až tři studenti byli vždy svěřeni jednomu členu koleje, tutorovi, který jim dával soukromé hodiny. Podle původní organizace neměla univerzita společné posluchárny, koleje byly takové samostatné jednotky. Způsob výchovy na anglické vysoké škole měl na Heyrovského trvalý vliv, který se projevoval ještě v pozdním věku (např. tím,že si psal ze zvyku většinu laboratorních poznámek anglicky a poté co se stal examinátorem, tak se při známkování nenechal ovlivňovat svými pocity). Angličtí studenti nikdy neměli ve zvyku opisovat a spoléhali se jen na své znalosti. Jaroslav na Universitě Collage navštěvoval kurs obecné a fyzikální chemie, který vedl jeho oblíbený Ramsaye a Wiliam C. McC. Lewis (autor objemné učebnice tohoto oboru). V Anglii je základní studium VŠ tříleté, protože počítají se specializovanou přípravou na SŠ. V roce 1913 Heyrovský získal titul bakaláře přírodních věd, v tomtéž roce Ramsaye odešel do penze a nahradil ho F. G. Donnan, jehož hlavním oborem byla elektrochemie, která se později stala Jaroslavovým osudem. V roce 1914 se vrátil na prázdniny do Čech, kde ho zastihla první světová válka. Jeho přáním by určitě bylo sedět v Londýně v laboratoři, ale v anglických univerzitách jsou laboratoře o prázdninách zavřeny. Po příjezdu domů pracoval v Chemickém ústavu české univerzity a v lednu 1915 musel narukovat, byl přidělen k válečnému zdravotnímu oddílu. Pracoval jako lékárník a rentgenolog v nemocnici v Táboře. Příliš tam nemohl experimentovat a tak jeho poznámkové sešity obsahovaly hlavně úvahy nad výsledky z Anglie (obrázky stránky z deníku Heyrovského). V roce 1916 byla nemocnice přesunuta do Tyrol, kde měl možnost experimentovat.

4 Na konci války se vrátil do Prahy a sepsal výsledky svých londýnských experimentů a válečných úvah jako disertační práci, kterou předložil na filozofické fakultě University Karlovy. Na doktora filozofie byl promován K získání tohoto doktorátu bylo nutné absolvovat,,přísnou zkouškurigorózum. Při této zkoušce dal jeden ze zkoušejících-výborný fyzik více oborů, profesor Kučera, Heyrovskému otázku o elektrokapilaritě rtuti(vysvětleno níže) - a to byl právě ten osudný moment. Při zkoušce, která je formou vědecké diskuze, řekl profesor Kučera Heyrovskému nesrovnalosti, o které se Heyrovský později začal zajímat. Byl pozván ke Kučerovi a tam mu profesor ukázal nákresy a výsledky svých prací, což Heyrovského zaujalo natolik, že se této problematice začal věnovat a zkoumat ji v Kučerově laboratoři.(na obrázku zprava Heyrovský, V. Laufberger a Brdička) Později se studiu elektrokapilarity Heyrovský mohl věnovat jen ve volném čase, protože se v lednu 1919 stal asistentem profesora Braunera v chemickém ústavu Univerzity Karlovy. V Brauneově laboratoři se především věnoval rozšířením poznatků ze své disertační práce a všechny své výsledky spolu s úvahami spojil do habilitační práce, která byla podkladem pro získání hodnosti soukromého docenta (vysokoškolský učitel pracující mimo universitu, oprávněn přednášet svůj obor na fakultě). Čekalo ho ještě hodně práce, protože takový samostatný obor ještě nebyl a přednášky na toto téma taky ne mu byla udělena,, venia legendi (oprávnění přednášet na vysokých školách)- pro obor fyzikální chemie. Profesor Brauner počítal s Heyrovským jako s budoucím profesorem fyzikální chemie. V této době Heyrovský shrnul své práce do tří studií, které uveřejnil v anglickém časopise-,,transactions of the Chemical Society. Přeložil je také jako disertační práci, za niž mu londýnská universita roku 1921 udělila hodnost,,doctor of science. Rodinný život Po nastoupení do vojenské služby Heyrovský často navštěvoval své velmi vzdálené příbuzné, kde potkal Marii

5 Kořánovou. V roce 1922 šla Marie studovat do Prahy, kde se více poznala s Heyrovským. Roku 1924 se zasnoubili a 1926 se vzali. Po svatbě bydleli v bytě v Podskalí. (Na obrázku manželé Heyrovští) Krátce poté odjeli do Paříže, kde bydleli u jeho spolupracovníka z Anglie po dobu pěti měsíců. Na Pařížské universitě Heyrovský pracoval v laboratoři G. Urbaina (profesor pařížské univerzitě Sorbony). Po těchto pěti měsících se vrátili do Prahy. V roce 1929 se manželům Heyrovským narodila dcera Jitka a 1932 syn Michael. Heyrovský se věnoval výchově svých dětí velmi přísně. S manželkou a svými dětmi jezdil na dovolenou vždy na dva měsíce ven z Prahy,jeden měsíc strávili na stálém místě a druhý vždy na nějakém novém letním sídle. Ze začatku nastálo bývali v Nových Hradech a až v roce 1935 se rozhodli získat nový letní byt v Brdských lesích.tam pak jezdili o prázdninách na jeden měsíc celých 14 let. I o prázdninách Heyrovský studoval a zapisoval si poznámky. V průběhu a po 2. světové válce Mnichov znamenal nejen konec samostatnosti, ale také konec mladé české vědy, která se tak nadějně rozvíjela. Roku 1939 nacisté začali uzavírat vysoké školy a vysokoškolští profesoři byli penzionováni, docenti a asistenti přešli na jiná místa ve státní službě a to Heyrovskému stížilo situaci. Také byl zastaven tisk časopisu Collection a také další styky se zahraničím. Univerzitu Karlovu vedl J. Böhm, který umožnil Herovskému, aby pracoval v jedné místnosti svého bývalého ústavu a Heyrovský nabídku přijal. Po skončení války bylo Heyroskému navráceno jeho postavení na Univerzitě Karlově, ale kvůli špatnému zdravotnímu stavu se ujal vedení až v roce V roce 1946 Heyrovský napsal do Chemických listů velmi výstižný článek. O štěpné jaderné reakci a podstatě atomové bomby. Obrovský rozvoj průmyslové činnosti za války vyžadoval i rychlé a citlivé analytické metody pro kontrolu surovin i hotových výrobků

6 v různých oborech. Většina těchto problémů se dala řešit s pomocí polarografie, takže zájem o ní hodně stoupl,a proto v poválečných letech patřila mezi pět nejvýznamnějších metod analytické chemie. Důkazem toho byl i počet publikovaných prací za rok a množství vyráběných polarografů. Za války ve vědecké práci pokračovalo i několik Heyroského žáků a vytvořili polarografickou metodu na měření rychlosti chemických reakcí. Dále se objevovaly další návrhy, jak více podpořit vědecký výzkum a jak mu dát novou organizační strukturu. Výzkum se totiž až do teď omezoval na VŠ a na výzkumná oddělení velkých podniků. Kvůli rozvoji polarografie byl 1.dubna 1950 založen polarografický ústav, kde byl Heyrovský jmenován ředitelem. Na univerzitě přednášel dál jako externí profesor a vedení ústavu převzal profesor Brdička. Heyrovský byl jako profesor velmi oblíbený, protože přednášel poutavě, uměl vysvětlit problémy, měl smysl pro studentskou recesi a volil vtipná přirovnání z běžného života. Vypadal velmi mladě, proto si ho studenti pletli a zařazovali ho do kategorie sobě rovných. Nikdy se o něm jako o jiných profesorech neříkalo:,, Dnes má profesor špatnou náladu, dopadne to špatně. V roce 1950 byl zvláště oceněn význam Heyrovského práce při oslavě jeho šedesátin, kdy dostal dopis s gratulací od Klementa Gotwalda (nejvýznamnějšího muže tehdejší doby Československa, byl diktátor - proto je tento dopis v životě Heyrovského velmi významný, viz. Obrázek vlevo), kde vyzdvihl jeho zásluhy o rozvoj československé vědy. Brzy poté bylo polarografickému ústavu přiděleno jedno patro budovy v Opletalově ulici(viz. obrázek vpravo). Zahraniční cesty a Nobelova cena Kvůli získávání zkušeností, které se nedají získat z knih, Heyrovský hodně cestoval. V roce 1931 byl vyslán jako zástupce Univerzity Karlovy na oslavy Faradaye do Londýna, kde se seznámil s Faradayovým novým dílem a i s jeho metodickým přístupem k vědecké práci. Vše na něj zapůsobilo silným dojmem a tak dal svému synovi jméno po něm - Michael. V lednu 1933 se Heyrovský vydal na cestu do USA, kde působil jako hostující profesor na univerzitě

7 v Californii. Na této univerzitě Heyrovský vedl semináře pro studenty i biochemiky, kteří se začali zajímat o polarografii. Poté přednášel na dalších amerických univerzitách. Přístího roku se Heyrovský vydal na akademii do SSSR, kde vedl také přednášky. Heyrovský přednášel také v Anglii, Švédsku, Dánsku, Bulharsku, Mad arsku, Německu, Polsku a Číně. Heyrovský se také snažil se umožňovat svým mladým spolupracovníkům zahraniční cesty a na základě aplikací polarografie získával smlouvy s průmyslovými podniky. Koncem roku 1938 měl mít na toto téma přednášku v Paříži,ale nemohl se dostavit kvůli neklidné politické situaci v zemi,proto jej vystřídal kolega z jižní Afriky. Roku 1959 se vydal na cestu do Stockholmu, která byla zhodnocením celého jeho díla. Byl už několikrát nominován na Nobelovu cenu, ale teprve tento rok byl rozhodující, protože Nobelovu cenu získal (10.prosince - viz. obrázek z předávání NB). Nobelova cena zvýšila Heyrovskému prestiž po celém světě,dostávalo se mu velké pocty ve formě doktorátů, čestných členství zahraničních akademií, v ČSSR roku 1960 podruhé udělen Řád republiky. Krátce po získání Nobelovy ceny se začal zdravotní stav Heyrovského zhoršovat. Čím dál hůře snášel zimu, proto roku 1960 a 1961 přijal pozvání na přednášky do Egypta v zimních měsících. Dostávalo se mu spousty ocenění a roku 1963, když cítil, že se jeho stav čím dál více zhoršuje, se vzdal vedení Polarografického ústavu a jeho nástupcem se stal profesor Brdička. Později jeho žák A. A. Vlček. Bohužel 27. března 1967 Heyrovský zemřel v sanatoriu na Smíchově. 1.Základy praktické polarografie Heyrovský se k objevu polarografie dostal díky profesoru Kučerovi, který Heyrovského upozornil na nesrovnalosti mezi hodnotami povrchového napětí roztoku rtuťové kapkové elektrody. Heyrovský se

8 těmto nesrovnalostem začal věnovat a snažil se vysvětlit jejich původ. Nejprve nechal vytékat rtuť ze skleněné kapiláry a vážil kapky, ale poněvadž tato metoda byla velmi zdlouhavá a pracná rozhodl se, že radši zkusí měřit elektrický proud, který získal při vložení napětí mezi kapiláru se rtutí a rtuť, která se nahromadila na dně kádinky z kapek kapiláry. Polarografie je elektrochemická metoda, při jejímž průběhu sledujeme změnu intenzity proudu v roztoku (ve kterém chceme zjistit kvantitu i kvalitu látek ze kterých je složený) pomocí rtuťové kapkové elektrody, kde plynule měníme napětí. Ze skleněné kapiláry odkapává rtuť, rychlostí 20 kapek za minutu a poskytuje při daném napětí vždy stejný proud. Díky stále stejnému proudu jsou křivky, kterými se zaznamenává závislost intenzity proudu na napětí přesně zakreslitelné. Křivky udávají kvalitu i kvantitu látek obsažených v roztoku a právě proto polarografie našla využití v chemické analýze. Druhou referentní nebo-li srovnávací elektrodu tvoří při polarografické elektrolýze vrstva rtuti na dně kádinky, ve které je zkoumaný roztok, nebo nějaká určitá elektroda, která se často nachází v jiné části nádoby. Při pomalém postupném zvyšování napětí vloženém na kapkové a referentní elektrodě získáme polarografickou křivku, která se zaznamenává citlivým měřícím systémem proudu (polarografem). Rtuťová kapková elektroda má na rozdíl od jiných velké výhody např. po pravidelném odkapnutí se rtuť rychle sklidní a elektroda se vrátí do původního hladkého povrchu, na kterém nejde poznat předchozí narušení elektrolýzou. Na každé kapce probíhá děj při určitém napětí, stejný jako na všech ostatních kapkách. Proud je závislý pouze na vloženém roztoku a napětí. Protože střední proud není ovlivňován časem, jsou výsledky dokonale zakreslené. Díky tomu můžeme zaznamenání křivek intenzity a napětí náhodně opakovat, ale pokaždé se stejným výsledkem. Výhoda kapkové elektrody je i taková, že je skvěle polarizovatelná, to znamená, že její potenciál sleduje změnu vloženého napětí a sama se mění, když se změní vnější elektromagnetické síly (EMS). Aby byly změny potenciálu kapkové elektrody závislé pouze na EMS je nutné, aby byl zanedbatelný potencionální pád v roztoku a potenciál referentní elektrody by se neměnila při změně EMS. Tato srovnávací elektroda se označuje jako nepolarizovatelná.

9 Polarografie může provádět analýzu i ve velmi malém množství roztoku a polarografie má všechny předpoklady mikro- nebo semimikroanalitických postupů, díky malým rozměrům kapkové elektrody. Metody polarografie jsou velmi vyhledávány, poněvadž jsou velmi rychlé, citlivé a díky tomu se objevují i v podobě metody klinické, kde je polarogafie oblíbená i kvůli tomu, že používá malé množství roztoku. Další výhody polarografie jsou ty, že používá jednoduché měřící přístroje, ze kterých si polarografické zařízení můžeme sami sestavit a tak se naučit s polarografem zacházet. Polarograf zaručuje získání rychlé a objektivní výsledky, jaké může získat samostatně pracující přístroj. Provozní náklady polarografie jsou velmi malé. (obrázek-polarograf) R... rezervoár se rtutí Z... zdroj napětí h... výška hladiny rezervoáru se rtutí P... potenciometr V... voltmetr K... rtuťová kapková elektroda µa... indikátor proudu S... srovnávací elektroda 2.Kapková elektroda 1. rezervoár 2. kaučuková nebo plastová hadice 3. skleněná kapilára 4. stojan 5. držák (vyložený gumou nebo dřevem) 6. kádinka Je základem pro polarografické měřící zařízení. Kapková elektroda se skládá ze skleněné kapiláry (délka 8-12cm), kaučukové nebo plastové hadice (40-80 cm), rezervoáru (skleněné baňky/nálevky hruškovitého tvaru), stojanu s držákem (vyloženým gumou nebo dřevem), kádinku a rtuť. Kapková elektroda je napojena na elektrický obvod pomocí kapilár s vodiči. Kapková elektroda zjišťuje kvalitu a kvantitu látek obsažených v roztoku a tyto hodnoty zapisuje pomocí polarografu. Elektrolyzovaný roztok musí být dostatečně vodivý. Pokud zkoumaný roztok neobsahuje dostatečnou koncentraci elektrolytu, musíme ji zvýšit. Proto volíme

10 takové elektrolyty, u nichž nedochází k depolarizaci, aby nerušili polarografické vlny zkoumaných látek a nereagovali ani s depolarizátory roztoku ani se rtutí. Tyto elektrolyty označujeme jako základní(indiferentní) zvyšují vodivost, což znamená, že zmenšují odpor elektrolytu. 3.Polarografická křivka Při základním zapojení polarografu je v obvodu zapojen i galvanometr, který je velmi citlivý. Při probíhání elektrolýzy, pozorujeme výchylky galvanometru a jejich změnu při určování napětí. Při zvětšení napětí je výchylka galvanometru vždy větší, což znamená, že prochází větší proud. Napětí zvětšujeme až do té doby, než výchylka galvanometru nedosáhne konce stupnice. Podle těchto výchylek polarograf zakreslí křivku, která má určité charakteristické vlastnosti, díky níž poznáme o jaký roztok nebo látku se jedná. Křivka se také rozlišuje podle, toho jestli se jedná o chemicky čistou látku, nebo ne.(na obrázku 1. graf chemicky čisté látky, 2. a 3. graf roztoku) Instituce nesoucí jméno Jaroslava Heyrovského -Ústav fyzikální chemie Jaroslava Heyrovskéhoakademie věd v ČR -Gymnázium Jaroslava Heyrovského na Praze 13

11 -ZŠ Heyrovského v Olomouci (podle ulice) -ZŠ Heyrovského v Brně-Bystrci (podle ulice) -Střední průmyslová škola chemická akademie Heyrovského a gymnázium v Ostravě Zdroje: Úvod do praktické polarografie, J. Heyrovský, P. Zuman (1964) Nobelova cena : historie Nobelovy nadace laureáti Nobelovy ceny :čeští laureáti Nobelovy ceny, Olga Benešová (1996) Jaroslav Heyrovský, J. Koryta (1976)