Ludwig Wilhelmy

Ludwig Ferdinand Wilhelmy (25. joulukuuta 1812 Stargard, Preussi (nykyään Puolaa) – 18. helmikuuta 1864 Berliini) oli saksalainen kemisti, joka julkaisi ensimmäisenä kemiallisen kinetiikan alaan kuuluvan kvantitatiivisen tutkimuksen. Hänen ansiokseen on luettu kemiallisen kinetiikan eli reaktiokinetiikan syntyminen.

Tieteellinen työ

Wilhelmy opiskeli farmasiaa ja työskenteli omistamassaan apteekissa, jonka hän möi ennen kuin aloitti fysiikan ja kemian opiskelun Justus von Liebig -yliopistossa (Gießen) ja Heidelbergin yliopistossa. Hän opiskeli myös termodynaamikko Henri Victor Regnaultin kanssa Pariisissa (Collège de France) ja liittyi myöhemmin fysiikan yhteisöön, johon kuuluivat matemaatikko Paul du Bois-Reymond, termodynaamikko Rudolf Julius Emanuel Clausius, fyysikko Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz ja sähköinsinööri Werner von Siemens. Wilhelmy väitteli Heidelbergissä tohtoriksi v. 1846 koheesiolämmön mittauksesta. Hän työskenteli ja opetti vuodet 1849–1854 dosenttina (saks. privatdozent) Heidelbergissä ennen kuin muutti Berliiniin vetäytyäkseen tieteen parista.

Tieteellisen uransa aikana Wilhelmy työskenteli useiden fysikaalisten ja kemiallisten kysymysten parissa, kuten kapillaari-ilmiö, laajenemiskerroin ja termodynamiikan ensimmäinen laki. Wilhelmy muistetaan tiedeyhteisössä erityisesti hänen uraauurtavasta tutkimuksestaan kemiallisen kinetiikan parissa: Wilhelmy tutki sakkaroosiliuoksen, joka sisälsi yhtäsuuret määrät fruktoosia ja glukoosia, happokatalysoitua tasopolaroidun valon kiertymistä polarimetrillä. Hän siis tutki sakkaroosin inversionopeutta ja selitti reaktion kinetiikan differentiaaliyhtälöllä, jonka hän integroi (seuraavassa käyttäen Wilhelmyn terminologiaa):

$-{\frac {dZ}{dT}}=MZS$

$log\,Z=-\int _{0}^{T}MS\,dT$

$log\,Z=-MST+C$

Yhtälöissä $dZ$ kuvaa sakkaroosin vähenemistä aikajaksolla $dT$ ja siis $Z$ on sakkaroosin konsentraatio, $S$ on vakiona oleva happokonsentraatio, ja $M$ on nopeusvakio (so. inversiokerroin). Wilhelmyn käyttämä $log$ tarkoittaa luonnonlogaritmia.

Reaktion alussa $T=0$ ja $Z=Z_{0}$, täten

$log\,Z_{0}-log\,Z=MST$

$Z=Z_{0}e^{-MST}$

Viimeinen yhtälö on lähes identtinen alkeisreaktion 1. kertaluvun nopeuslain kanssa.

Wilhelmy havaitsi, että reaktionopeus riippuu sakkaroosin ja katalysoivan hapon konsentraatioista. Wilhelmy käytti tutkimuksessaan lisäksi empiiristä yhtälöä, jonka avulla hän kytki nopeusvakion lämpötilariippuvuuteen, jolla hän oletti olevan eksponentiaalinen käyttäytyminen. Wilhelmyn tieteellisen tutkimuksen arvo tunnustettiin vasta 34 vuoden päästä, jolloin Friedrich Ostwald mainitsi siitä.

Wilhelmyn mukaan on nimetty ohut metallilevy (Wilhelmy plate), jota käytetään mitattaessa pintajännitystä ilma/neste- ja neste/neste-rajapinnoilla tensiometrillä.