Oficiální časopis Akademie věd ČR

 


Z monitoringu tisku

 

Akademický bulletin 2010–2015

Plakat_obalky_web.jpg



Stopy AB v jiných titulech

Stopa AB v dalších médiích a knižních titulech

Příběh kapky: Cesta k Nobelově ceně přes padající rtuťové kapičky

„Pane profesore Heyrovský, Vy jste původcem jedné z nejdůležitějších metod současné chemické analýzy. Váš přístroj je mimořádně jednoduchý, jen něco padajících rtuťových kapiček, ale Vy a Vaši spolupracovníci jste ukázali, že ho lze užít k nejrozmanitějším účelům. Trvalo řadu let, než si polarografické metody povšiml zahraniční svět. Ale od té chvíle její význam stále víc a více roste, ne skoky, aby na sebe upozorňovala nezasvěcené, nýbrž postupně získávala tato metoda důvěru analytických chemiků. Jménem Královské švédské akademie věd dovoluji si Vám vyslovit naše nejvřelejší blahopřání. Prosím Vás, abyste předstoupil a přijal letošní Nobelovu cenu chemickou z rukou našeho Krále,“ pronesl česky k laureátovi Jaroslavu Heyrovskému profesor A. Ölander, člen Nobelova výboru pro chemii, při slavnostním ceremoniálu v Koncertním sále ve Stockholmu 10. prosince 1959.

Laureáti Nobelových cen za rok 1959.
Laureáti Nobelových cen za rok 1959 (zleva: E. Segre, E. Ochoa, J. Heyrovský, O. Chamberlain, předseda Nobelova výboru A. G. Ekeberg, A. Korngberg, S. Quasimodo)

Jaroslav Heyrovský
Jaroslav Heyrovský (20. prosince1890 až 27. března 1967)

Zájem o přírodní vědy již od dětství
Jaroslav Heyrovský se narodil 20. prosince 1890 v Křižovnické ulici č. 14 na Starém Městě pražském jako čtvrté dítě Leopolda Heyrovského, profesora římského práva na české univerzitě v Praze, a jeho manželky Kláry, rozené Hanlové. Vyrůstal spolu s mladším bratrem Leopoldem a třemi staršími ses­trami: Klárou, Marií a Helenou. S Leem sbírali na rodinných výletech různé zkameněliny, jako chlapec začal sepisovat učebnici přírodopisu (sám ji dokonce ilustroval), choval doma drobné živočichy a ve škole pomáhal přírodopisci F. Bayerovi s pořádáním školní sbírky. Zájem o chemii a fyziku v mladém studentu gymnázia vzbudil středoškolský profesor J. Jeništa. Rentgenový snímek akvarijní rybičky či své ruky posílali bratři kamarádům jako novoroční přání, jindy se jim podařilo celou ulici zamořit dýmem salmiaku vzniklým slučováním amoniaku a chlorovodíku.
Ze zábavy středoškolských let se ale u Jaroslava vyvinul vážný zájem o fyziku a chemii, které se rozhodl studovat. Středoškolské vzdělání získal na Akademickém gymnáziu na Smetanově nábřeží (1901–1909); mezi jeho profesory patřil i spisovatel Zikmund Winter, jedním ze spolužáků byl K. Čapek či Z. Myslbek, syn sochaře V. Myslbeka. Po maturitě se Heyrovský zapsal na filozofickou fakultu pražské univerzity (samostatná přírodovědecká fakulta tehdy ještě neexistovala) a začal studovat fyziku, chemii a matematiku. Když po roce zjistil, že ve fyzikální chemii, která se stala jeho životním zájmem, nemůže v Praze získat potřebné vědecké vzdělání, pokračoval ve studiu tohoto specifického směru u profesora W. Ramsaye na londýnské University College. V roce 1913 získal hodnost bakaláře přírodních věd (B.Sc.), pokračovat v další vědecké práci v elektrochemické laboratoři profesora F. G. Donnana studiem hliníkových elektrod mu však zabránilo vypuknutí I. světové války v roce 1914.

V únoru 1926 se J. Heyrovský na Staroměstské radnici oženil s Marií Kořánovou.
V únoru 1926 se J. Heyrovský na Staroměstské radnici oženil s Marií Kořánovou.

Nevysvětlitelné anomálie – osudové setkání s kapkou
K rigorózní zkoušce, která předcházela obhajobě práce disertační, se Heyrovský dostavil na univerzitu 27. června 1918 v uniformě desátníka sanitní služby. Examinátory byli profesor anorganické chemie B. Brauner (1855–1935), profesor farmaceutické chemie J. S. Štěrba-Böhm (1878–1939) a profesor experimentální fyziky Bohumil Kučera (1874–1921). Heyrovského disertační práce s názvem O elektroafinitě aluminia měla vynikající úroveň. Zkoušející kandidáta dobře znali, takže zkouška měla spíše charakter vědecké diskuse. V disertaci věnoval Heyrovský oddíl hliníkové amalgámě, která odkapávala ze skleněné kapiláry do roztoku. Tyto pokusy sice nebyly úspěšné, nicméně prof. Kučeru podnítily k obecné otázce o elektrokapilaritě. Heyrovský ji zodpověděl dobře a prof. Kučera jej upozornil na neshody hodnot povrchového napětí měřené metodou, kterou před padesáti lety navrhl francouzský fyzik G. Lippmann. K tomu druhý examinátor prof. Brauner podotkl blafaje z tlustého doutníku: „To může rozřešit jen fyzikální chemik!“ Pro Heyrovského, který byl jediným specialistou na fyzikální chemii na celé univerzitě, to znamenalo výzvu. Zkouška dopadla výborně, a tak byl Jaroslav Heyrovský 26. září 1918 promován na doktora filozofie. Kučerův problém však Heyrovského zaujal; zřejmě se jednalo o nějaký záhadný nový jev, který nevysvětlil ani tak významný vědec, jakým prof. Kučera byl. Přijal proto jeho pozvání k návštěvě v univerzitním Fyzikálním ústavu, kde ho Kučera podrobně seznámil s danou problematikou. Heyrovský poté u něj ve volných chvílích pracoval na vysvětlení jeho „anomálií“ na elektrokapilárních křivkách – závis­lostech povrchového napětí na potenciálu kapkové elektrody. Princip měření spočíval ve vážení kapek rtuti vykapávajících ze skleněné kapiláry do roztoku. Kapající rtuť, připojená na zdroj stejnosměrného napětí, přitom sloužila jako jedna elektroda, druhou elektrodou byla rtuť hromadící se na dně nádobky.

Cesty k objevům jsou plné slepých uliček a jen nezměrná trpělivost a tvořivost přinášejí růže
Z Heyrovského poznámek z roku 1921 je patrné, že samotné měření elektrokapilárních křivek (vážením kapek rtuti) v různých elektrolytech k cíli nevedlo. V prosinci 1921 se vrátil ke studiu komplexů hliníku pomocí rovnovážných elektrodových potenciálů, 29. prosince ale opět zkoušel elektrokapilární křivky v roztocích chloridu hlinitého. V dalších dnech včetně Silvestra 1921 a na Nový rok 1922 pokračuje v měření elektrokapilárních křivek v roztocích MgCl2, BaCl2, KCl, LiCl, NaCl, NH4Cl a CaCl2. Poprvé se pokusil měřit elektrický proud, který prochází mezi kapkovou a referentní elektrodou. Zřejmě však zapojil málo citlivý galvanometr, a tak dostal křivku, jež nevypadala příliš nadějně. Z laboratorního deníku je vidět, že Heyrovský měl na mysli konkrétní experimentální obrat. Od profesora fyziky Závišky si zapůjčil citlivější galvanometr a 9. února opět měřil elektrokapilární křivky v roztoku NaCl. Cosi přitom pozoroval, ale odbyl to poznámkou: „Na vrcholu (tj. křivky) se něco děje, ale teď není čas to zkoumati.“ Konečně 10. února zapojil do měřícího okruhu zrcátkový galvanometr a elektrolyzoval roztok hydroxidu sodného v koncentraci 1 mol/dm3. Již při nepatrném vloženém napětí se objevila malá výchylka, jejíž hodnotu si poznamenal, a ještě připsal, že index rytmicky osciluje na stupnici podle odkapávání kapek. Proud se zvyšováním napětí ještě zesílil a v oblasti -1,9 V až -2,0 V začal náhle prudce stoupat! Heyrovskému bylo bezpochyby jasné, že udělal objev první velikosti. Pracoval s ohromnou intenzitou; během dalších sedmi týdnů popsal svými záznamy dvousetstránkový laboratorní deník. V té době se dal také do sepisování první publikace o polarografii (na název samozřejmě přišel až mnohem později), kterou uveřejnil v osmém říjnovém čísle časopisu Chemické listy. Její název zněl Elektrolysa se rtuťovou kapkovou kathodou.

Snímek prvního polarografu z roku 1924
Snímek prvního polarografu z roku 1924

J. Heyrovský se svým japonským spolupracovníkem M. Shikatou sestrojili automatický přístroj, který nazvali polarograf.
J. Heyrovský se svým japonským spolupracovníkem M. Shikatou sestrojili automatický přístroj, který nazvali polarograf.

Přístroj zvaný polarograf
Aby urychlil měření se rtuťovou kapkovou elektrodou, sestrojil Heyrovský v roce 1924 se svým japonským spolupracovníkem M. Shikatou automatický přístroj, který nazvali polarograf. Přístroj plynule měnil vzájemnou elektrickou polaritu obou elektrod a fotografickou cestou zaznamenával proud procházející roztokem a elektrodami v závislosti na měnícím se elektrickém napětí vkládaném na elektrody. Na výsledné polarizační křivce se objevují stupně, tzv. vlny. Výška vln je mírou koncentrace látek rozpuštěných v roztoku a jejich poloha udává druh těchto látek. Podle přístroje dostala metoda elektrolýzy roztoků rtuťovou kapkovou elektrodou jméno polarografie.

Polarografie jako analytická metoda
Je-li ve zkoumaném roztoku přítomna látka, která se může na kapkové elektrodě redukovat či oxidovat, vznikne na křivce stupňovité zvýšení proudu, kterému říkáme polarografická vlna. Poloha této vlny na ose napětí je charakteristická pro druh látky v roztoku a její výška udává množství, v jakém je látka v roztoku přítomna. Chemici tento proces popisují tak, že polarografie umožňuje současně kvalitativní i kvantitativní analýzu látky v roztoku. Nalézá-li se v roztoku několik látek současně, ukazuje polarografická křivka příslušný počet vln, z nichž každá současně určuje i kvantitu jednotlivých složek roztoku. Zrodila se tak nová, elegantní a jednoduchá metoda chemického rozboru, převyšující v mnoha ohledech všechny tehdejší analytické metody.
Po řadu let byla polarografie „královnou“ mezi analytickými metodami vzhledem k vysoké přesnosti a současně poměrně nízké ceně polarografů. Pražská polarografická škola, kterou tvořili vědci z celého kontinentu, rozšířila tuto metodu po celém světě. V roce 1950 byl v Praze založen Polarografický ústav a J. Heyrovský se stal jeho prvním ředitelem. Analytické pou­žití polarografie zasahovalo do těch oborů průmyslu, v nichž se používaly chemické analýzy, dále do biologie, farmacie a lékařství (např. diagnóza rakoviny). Uplatnily se také polarografické dlouhodobé analyzátory, které automaticky sledovaly množství určité látky v plynulém výrobním procesu a popřípadě ve spojení s vhodným zařízením automaticky kontrolovaly chod výrobní linky. J. Heyrovský s týmem vědců Polarografického ústavu pracoval i nadále na vývoji dalších polarografických metod (např. oscilopolarografie) a polarografických přístrojů.

První český nobelista
Nobelovu cenu často dostává vědec několik let po svém objevu. Jindy však musí čekat na uznání i několik desetiletí. Prof. Heyrovský byl na udělení Nobelovy ceny navržen několikrát. Rok 1959 byl rozhodující. V tomto roce jej doporučili laureáti Nobelovy ceny Martin, Raman a ještě několik dalších vědců. Nobelův výbor se obrátil s výzvou k návrhu také na chemiky ze slovenských vysokých škol, kteří se jednohlasně za Heyrovského postavili. Udělení Nobelovy ceny jako by náhle obnovilo jeho ubývající životní síly. Brzy se však začal jeho zdravotní stav opět zhoršovat.
V šedesátých letech se mu dostalo velkého počtu dalších vyznamenání: podruhé jej poctili Řádem republiky, zvolili čestným členem řady akademií a vědeckých společností, zahraničním členem Královské společnosti londýnské, několik evropských univerzit mu udělilo čestné doktoráty.
Vzhledem ke špatnému zdravotnímu stavu se v roce 1963 J. Heyrovský vzdal vedení Polarografického ústavu. Poslední týdny života strávil ve Státním sanatoriu na Smíchově, kde 27. března 1967 zemřel. Poslední léta připomínala konec života jeho velkého vzoru Michaela Faradaye, který zemřel přesně o sto let dříve.

Výstavu Příběh kapky na Hvězdárně v Brně mohlo na přelomu října a listopadu 2009 zhlédnout téměř 10 000 návštěvníků programu planetária.
Výstavu Příběh kapky na Hvězdárně v Brně mohlo na přelomu října a listopadu 2009 zhlédnout téměř 10 000 návštěvníků programu planetária.

Putovní výstava Příběh kapky
Odborná veřejnost si 50. výročí udělení Nobelovy ceny J. Heyrovskému připomene mezinárodní konferencí, jež se uskutečnila začátkem prosince na Přírodovědecké fakultě UK.
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i., tuto událost připomíná také laické veřejnosti prostřednictvím putovní výstavy Příběh kapky, která život a vědeckou práci Jaroslava Heyrovského představí nejen pamětníkům polarografie, ale i zájemcům o přírodní vědy z řad studentů a žáků.
Výstava přiblížila osobnost Jaroslava Heyrovského (20. 12. 1890–27. 3. 1967) jako vědce i jako člověka. Expozice sestává z dokumentů, které byly po dlouhá léta uloženy v ústavním archivu, řada informací pochází z knih o Jaroslavu Heyrovském, které napsal jeho žák Jiří Koryta (např. Melantrich 1990), či z vyprávění jeho žáků a spolupracovníků. Organizátoři připravili desítku různých polarografů z let 1924 až po 90. léta, fotografie a písemné dokumenty, publikace a filmový materiál. Pro výběr exponátů tým prohlédl téměř 10 kilogramů písemných materiálů, 200 fotografií, 150 diapozitivů a šest kilometrů celuloidových filmů z 50. a 60. let.
Spolu s desítkou přístrojů se zdálo, že materiálu bude k výstavě dostatek. S prvními přípravami jsme začali již počátkem roku 2008, komorní předpremiéru měla v listopadu 2008 v rámci Týdne vědy a techniky v prostorách hlavní budovy AV ČR na Národní třídě. Expozice si získala poměrně značný zájem, a tak se autorský tým (K. Stejskalová, M. Heyrovský a R. Kalvoda z ÚFCH JH) rozhodl její uspořádání v roce 2009 „dotáhnout“ do konce a v rozpracovanější podobě ji představit na několika místech České republiky.

Nová budova FCHT Univerzity v Pardubicích se prostřednictvím exponátů výstavy Příběh kapky přenesla o 50 až 100 let zpět do minulosti.
Nová budova FCHT Univerzity v Pardubicích se prostřednictvím exponátů výstavy Příběh kapky přenesla o 50 až 100 let zpět do minulosti.
Všechna fota: Archiv ÚFCH JH

Expozici spolutvoří sada 12 plakátů formátu A0, jež s využitím fotografií a dokumentů přibližují návštěvníkovi život a vědeckou práci Jaroslava Heyrovského. Rodina J. Heyrovského poskytla k pořízení kopií fotografie z rodinného alba, z nichž některé snímky veřejnost dosud neviděla. Mnoho z fotografií, diapozitivů a písemných materiálů z archivu ústavu ilustruje výzkumnou práci J. Heyrovského a jeho týmu. Druhá část výstavy představuje přístroje (vývojová řada 8–10 polarografů), skleněné polarografické nádobky, diapozitivy, se kterými polarografisté přednášeli, ukázky knih a publikace o polarografii v různých světových jazycích. Filmy zhotovené v 50. a 60 letech dokumentující Heyrovského výzkum se návštěvníkům promítají ve formě nekonečné smyčky. Výstavu také doprovázejí popularizační přednášky o Jaroslavu Heyrovském a jeho výzkumu v oboru polarografie i o současné vědě a výzkumu v oboru fyzikální chemie, kterou se vědci v Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČR zabývají.

KVĚTA STEJSKALOVÁ,
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i.