Jaroslav Heyrovský

Jaroslav Heyrovský.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: archiv ÚFCH J.Heyrovského AV ČR, v.v.i. Under Creative Commons.

První setkání s fyzikální chemií

Po absolvování gymnázia se v roce 1909 zapsal na Filozofickou fakultu Karlo-Ferdinandovy univerzity, kde studoval matematiku, fyziku (u Bohumila Kučery a Františka Závišky) a chemii (u B. Braunera). Hned v následujícím roce odešel na londýnskou University College, kde se věnoval fyzikální chemii u sira Williama Ramsaye (fyzikální chemie u nás byla v té době v plenkách). V roce 1913 získal titul bakaláře a pokračoval v postgraduálním studiu. Jenže sir Ramsey odešel do penze a na jeho místo nastoupil elektrotechnik Frederik G. Donnan, ke kterému Heyrovský nastoupil jako doktorand s úkolem zkoumat elektrochemické vlastnosti hliníku.

Jeho studium v Anglii přerušila I. světová válka. Heyrovský narukoval k zdravotnické jednotce v Táboře a v Iglsu, kde jako farmakolog a rentgenolog strávil celou válku. I v této době si našel čas na zpracování výsledků anglických měření a na měření nová, která ihned po válce (tedy v roce 1918) sepsal a předložil na Karlo-Ferdinandově univerzitě jako disertační práci s názvem O elektroafinitě aluminia.

Dne 27. června 1918 složil rigorózní zkoušku. Jedním ze zkoušejících byl Bohumil Kučera, který se kandidáta zeptal na elektrokapilaritu rtuti. Heyrovský věděl, že Kučera používá metodu experimentálního zkoumání závislosti povrchového napětí rtuti na potenciálu a také věděl, že tímto způsobem lze získat  grafické vyjádření této závislosti v podobě elektrokapilární paraboly. Profesor Kučera ho ale upozornil na některé další podrobnosti. Ukázal mu, že průběh křivky není tak ideální: ve skutečnosti je zkreslený tím, že vytváří tzv. sekundární maximum – a zeptal se svého žáka, co si o tom myslí.

J. Heyrovský (uprostřed) v lékárně vojenské nemocnice v Táboře 1915.
Zdroj: KORYTA, J. Jaroslav Heyrovský. Praha: Melantrich, 1990. ISBN 32–026–90.

Sám Heyrovský líčil tuto pamětihodnou událost zábavnými slovy: “Nevěděl jsem o tom nic určitého, ale to mě nemohlo uškodit, protože naštěstí ani profesor Kučera, který mě zkoušel, nedovedl tento jev vysvětlit.“ Přísný zkoušející po krátké diskuzi poznamenal, že tuto záhadu by mohl vyřešit jen fyzikální chemik a vyzval Heyrovského, aby se problémem dále zabýval. Nazítří mu ukázal, jak se sestavuje potřebné zařízení s kapkovou elektrodou a věnoval mu i texty svých dřívějších prací o elektrokapilaritě rtuti. Zkušený pedagog v krátké době postřehl, že má před sebou příštího nadaného badatele.

Cesta k polarografii

Od roku 1918 nastoupil Jaroslav Heyrovský jako asistent B. Braunera do Chemického ústavu. Začal studovat některé anomálie, které se objevovaly na křivkách při sledování povrchového napětí rtuti v různých elektrolytech. Po dvouleté práci ve výzkumu povrchového napětí rtuti pomocí rtuťové kapkové elektrody zjistil, že anomální odchylky od průběhu elektrokapilárních křivek mají elektrochemický původ.

Místo povrchového napětí začal měřit velikost elektrického proudu procházejícího rtuťovou kapkou a roztokem, do něhož rtuť odkapává, přitom se měnilo napětí přiváděné na elektrody. Kapající rtuť připojená na zdroj stejnosměrného napětí sloužila jako jedna elektroda, druhou elektrodou byla rtuť hromadící se na dně nádobky.

Poprvé tento pokus vyzkoušel na Nový rok 1922. Dne 10. února 1922 byly jeho pokusy korunovány úspěchem, podařilo se mu objevit elektrolýzu kapkovou elektrodou. V příštích dnech, týdnech a měsících svůj objev propracoval a nakonec výsledky publikoval v Chemických listech pod názvem Elektrolýza se rtuťovou kapkovou elektrodou a ve významných zahraničních časopisech, např. v anglickém Philosophicae Magazine. V roce 1922 byl jmenován mimořádným a v roce 1926 prvním řádným profesorem fyzikální chemie na Univerzitě Karlově.

Ruční záznam Heyrovského křivek.
Zdroj: HEYROVSKÝ, M. 50. výročí udělení Nobelovy ceny Jaroslavu Heyrovskému. Objev, výzkum a využití polarografie. Československý časopis pro fyziku, 2009, č. 1, svazek 59, s. 35–42. ISSN 0009–0700.

Objev polarografie

V době objevu byl Heyrovský už dávno docentem a přednášejícím na Chemickém ústavu univerzity. Přednášel fyzikální chemii, založil a vedl praktická cvičení z fyzikální chemie. Na podzim roku 1922 se Heyrovského skupina rozrostla. Na článek uveřejněný ve Philosophical Magazine zareagoval japonský fyzikální chemik Masuzo Shikata. 

Jaroslav Heyrovský společně s M. Shikatou.
Zdroj: KORYTA, J. Jaroslav Heyrovský. Praha: Melantrich, 1990. ISBN 32–026–90.

V roce 1924 společně objevili schodovitý průběh grafu závislosti elektrického proudu na napětí (tzv. vlny) v případě, že v elektrolyzovaném roztoku je příměs látky reagující s elektrodou. Výška schodku je přímo úměrná koncentraci této příměsi. V následujícím roce Heyrovský navrhl metodu pro chemickou analýzu roztoku pomocí rtuťové kapkové elektrody.

Základem metody je sestavení grafu závislosti elektrického proudu na napětí pro daný roztok. Z tohoto grafu můžeme vyčíst druh a koncentraci látek v roztoku, které reagují s materiálem elektrody. Výška vln je mírou koncentrace látek rozpuštěných v roztoku a jejich poloha udává druh těchto látek. V roce 1926 nazval Heyrovský tuto metodu polarografie. To protože se elektroda elektrochemicky polarizuje.

Společně s M. Shikatou sestrojil Heyrovský přístroj, který automaticky registroval voltampérové charakteristiky, nazval ho polarograf. Přístroj plynule měnil vzájemnou elektrickou polaritu obou elektrod a fotografickou cestou při tom zaznamenával proud procházející roztokem a elektrodami v závislosti na měnícím se elektrickém napětí vkládaném na elektrody. Podle názvu přístroje dostala jméno i metoda elektrolýzy roztoků rtuťovou kapkovou elektrodou – polarografie. Polarografická metoda se neobyčejně osvědčila pro studium nejrůznějších dějů ve fyzikální chemii, která se v té době vymezovala jako nový obor.

Nejstarší typy polarografů.
Zdroj: KORYTA, J. Jaroslav Heyrovský. Praha: Melantrich, 1990. ISBN 32–026–90.

Druhá světová válka

V únoru 1926 se Jaroslav Heyrovský oženil se svou vzdálenou neteří Marií Kořánovou. Krátce po svatbě odjeli na pracovní pobyt do Paříže, kde paní Heyrovská „točila“ polarografické křivky ve sklepě Sorbony. Manželé Heyrovští dokonce strávili jeden večer s Marií Curie–Skłodowskou.

Manželé Heyrovští na Stockholmském letišti.
Foto z archivu ČTK. Zdroj: KORYTA, J. Jaroslav Heyrovský. Praha: Melantrich, 1990. ISBN 32–026–90.

Na začátku druhé světové války byly dne 17. listopadu 1939 zavřeny české vysoké školy, asistenti propuštěni a profesoři posláni na nucenou dovolenou. Jaroslav Heyrovský využil nabídky profesora Böhma z německé části univerzity a nadále v laboratoři pokračoval v práci. Ač měl ryze vědecké motivy k spolupráci s Němci, přesto byl po skončení války obviněn z kolaborace. Byl mu dokonce zakázán vstup na českou univerzitu. Téměř sedm týdnů čekal, jak vedení přírodovědecké fakulty o jeho dalším působení na univerzitě rozhodne.

Teprve pak se 25. června písemně ohradil: “Jak známo, nacisté jakékoliv studium a výcvik českých studentů v Praze přísně zakázali. Přesto docházeli čeští studenti (počtem 5) do ústavu a pracovali po dobu války pod mým vedením. Vedle nich docházelo tam pravidelně ještě 5 pokročilých českých spolupracovníků. Dalších 7 českých studentů jsem umístil v ústavě na vědecké práce, abych je uchránil od „přeškolení“ v Říši … Z této činnosti v ústavě vzniklo 20 publikací, takže ústav s českými ilegálními spolupracovníky měl téměř normální vědecký provoz, a to bez asistenta … Co se týče mých publikací, sloužily propagaci české vědy na světovém fóru, neboť je známo, že publikace velkých německých nakladatelství, jako je např. Springer Verlag, jdou ze 2/3 do ciziny, takže touto cestou proniknou naše práce nejlépe do USA, Anglie, Francie a Ruska a jsou tam patřičně hodnoceny … Po těchto a podobných zkušenostech používal jsem občas německých časopisů za propagátory naší vědy, mohu tedy tvrditi s čistým svědomým, že jsem svými publikacemi nepomáhal Němcům, nýbrž naopak, že Němci byli tak nuceni pomáhati během války nám.“

Vysvětlení přišlo na děkanát pozdě. Z rozhodnutí děkanátu ze dne 21. června byl Jaroslav Heyrovský požádán, aby odevzdal klíče a vyklidil stůl. Zároveň zahájila činnost vyšetřovací komise. Na Heyrovského stranu se postavila řada jeho kolegů, studentů, dokonce i prezident Beneš. Přesto trvalo několik let (až do roku 1946) než se situace vyřešila.

Telegram Nobelovy výboru.
Zdroj: KORYTA, J. Jaroslav Heyrovský. Praha: Melantrich, 1990. ISBN 32–026–90.

Nobelova cena

Za své zásluhy byl profesor Heyrovský v letech 1934 až 1959 celkem šestnáctkrát navržen na udělení Nobelovy ceny za chemii, popř. za fyziologii a medicínu. Až konečně v roce 1959 byla jeho nominace úspěšná.

 Jaroslav Heyrovský při udělení Nobelovy ceny.
Zdroj: HEYROVSKÝ, M. 50. výročí udělení Nobelovy ceny Jaroslavu Heyrovskému. Objev, výzkum a využití polarografie. Československý časopis pro fyziku, 2009, č. 1, svazek 59, s. 35–42. ISSN 0009–0700.

Tehdejšímu režimu to nebylo příliš vhod a stejně jako B. Pasternakovi, který byl rok předtím přinucen cenu odmítnout, dělal i Heyrovskému různé potíže, např. povolení k cestě mu bylo doručeno 7. prosince 1959 až těsně před startem letadla na letišti. Manželé Heyrovští museli odletět do Stockholmu sami bez dětí, i když byla pozvána celá rodina. Dne 10. prosince odpoledne převzal ve stockholmském Koncertním domě Jaroslav Heyrovský zlatou medaili, diplom a listinu k převzetí finanční odměny. Večer se konal na Stockholmské radnici slavnostní banket. Nobelovskou přednášku měl Jaroslav Heyrovský hned druhý den v Královském technologickém institutu ve Stockholmu. 

Zlatá nobelovská medajle.

Od roku 1952 byl Heyrovský profesorem a v letech 1950 až 1963 ředitelem Polarografického ústavu ČSAV. Jaroslav Heyrovský zemřel v důsledku naprostého vyčerpání na Velikonoční pondělí 27. března 1967 ve státním sanatoriu v Praze na Smíchově. Zhoršení jeho zdravotního stavu zřejmě způsobila rtuť, kterou celý život používal ve velkém množství v laboratoři. Trpěl stejnými problémy jako Michael Faraday, který bydlel v místnosti bývalé laboratoře, jejíž podlaha byla nasáklá rtutí. Jaroslav Heyrovský je pohřben na Vyšehradě.

Zdroj: KORYTA, J. Jaroslav Heyrovský. Praha: Melantrich, 1990. ISBN 32–026–90.

Použité zdroje

[1] ČÍHALÍK, J. Akademik J. Heyrovský. 3POL, březen 2005.

[2] HEYROVSKÝ, M. 50. výročí udělení Nobelovy ceny Jaroslavu Heyrovskému. Objev, výzkum a využití polarografie. Československý časopis pro fyziku, 2009, č. 1, svazek 59, s. 35–42. ISSN 0009–0700.

[3] JÁCHIM, F. Jaroslav Heyrovský a jeho nobelovský objev. Matematika Fyzika Informatika: časopis pro výuku na základních a středních školách, duben 2007, roč. 16, č. 8, s. 507–509. ISSN 1210–1761.

[4] JINDRA, J. Čeští přírodovědci a lékaři v soutěži o NC do r. 1959. Československý časopis pro fyziku, 2010, č. 1, svazek 60, s. 48–51. ISSN 0009–0700.

[5] KORYTA, J. Jaroslav Heyrovský. Praha: Melantrich, 1990. ISBN 32–026–90.

[6] KORYTA, J. Jaroslav Heyrovský. Přemožitelé času 1.

[7] KRAUS, I. Dějiny technických věd a vynálezů v českých zemích. 1. vydání. Praha: Academia, 2004. ISBN 80–200–1196–X.

[8] TESAŘÍK, B. Tři čtvrtiny století od objevu polarografie. [online]. [cit. 2009–28–3]. URL: <http://sf.zcu.cz>.

[9] Dějiny matematiky a fyziky v obrazech, šestý soubor. Redigoval Jaroslav Folta. 1. vydání. Praha: Jednota československých matematiků a fyziků, 1989. ISBN 80–7015–012–2.