Před 85 lety objevil Jaroslav Heyrovský polarografickou metodu a její využití v analytické chemii

Mezi nejproslulejší členy učitelského sboru Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze, od doby jejího založení v roce 1920 až po současnost, patří bezesporu český fyzikální chemik světového jména, zakladatel čs. elektrochemické školy a laureát Nobelovy ceny za chemii (1959) za objev polarografické metody a jejího využití v analytické chemii prof. PhDr. Jaroslav Heyrovský, D. Sc. (1890 – 1967). Dějiny přírodních a technických věd jsou nejen poučné a inspirující, ale často také strhujícím a zajímavým čtením. Svědčí o tom právě historie polarografie, jak ji ve svých memoárových dílech zaznamenali profesoři Jiří Koryta, František Petrů a Bohumil Hájek. Přenesme se do vědeckého ovzduší prvních desetiletí minulého století v Praze, ve kterém žil budoucí akademik Heyrovský jako vysokoškolák. Po maturitě na klasickém Akademickém gymnáziu na Smetanově nábřeží se Heyrovský v roce 1909 zapsal na filozofickou fakultu pražské univerzity (samostatná přírodovědecká fakulta tehdy ještě neexistovala) na obor chemie, fyziky a matematiky, kde studoval u profesorů Braunera, Závišky a Kučery. Když po roce zjistil, že ve fyzikální chemii, která se stala jeho celoživotním zájmem, nemůže v Praze získat dostatečné odborné vzdělání, pokračoval ve studiu tohoto specifického směru u skotského chemika prof. Williama Ramsaye (nositele Nobelovy ceny za objev vzácných plynů ve vzduchu) na londýnské Univerzity College (B. Sc. v roce 1913). V další vědecké práci demonstrátora v elektrochemické laboratoři profesora Fredericka G. Donnana mu však zabránilo vypuknutí první světové války. V jejím průběhu byl nasazen jako lékárenský chemik a rentgenolog v rakouských vojenských nemocnicích, kde se mohl dále věnovat svému bádání. Proto mohl již v roce 1918 podat svou doktorskou disertaci, která pojednávala o elektroafinitě hliníku. U náročného rigoróza byl jedním ze zkušebních komisařů profesor fyziky na pražské univerzitě Bohumil Kučera (1874 – 1921), který se kandidáta zeptal ne elektrokapilaritu rtuti. Mladý Heyrovský byl informován o Kučerově metodě experimentálního zkoumání závislosti povrchového napětí rtuti na potenciálu, a také věděl, že lze tímto způsobem dospět ke grafickému vyjádření této podmíněnosti v podobě elektrokapilární paraboly. Profesor Kučera jej však upozornil na některé další podrobnosti. Ukázal mu, že průběh křivky není tak zdaleka ideální, ve skutečnosti je zkreslen tím, že vytváří tzv. sekundární maximum – a zeptal se svého žáka, co si o tom myslí. Sám Heyrovský líčil tuto pamětihodnou událost při svých proslavených vědeckých seminářích v budově fakulty na Albertově v posluchárně Ch 3, zvaných „rozhovory o nových pracích z fyzikální chemie“ (vedoucích vlastně ke vzniku pražské polarografické školy mezinárodní proslulosti), zábavnými slovy (jako vysokoškolský profesor byl Heyrovský u studentů a mladších kolegů velmi oblíben, přednášel poutavě, uměl vysvětlit problémy, volil vtipná přirovnání z běžného života a měl i smysl pro studentskou recesi): „Nevěděl jsem o tom nic určitého, ale to mě nemohlo uškodit, protože na štěstí ani profesor Kučera, který mě zkoušel, nedovedl tento jev vysvětlit.“ Přísný examinátor po krátké diskusi 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, i když si zřejmě musel být nezištně sám vědom, že jeho vlastní objev bude zdrojem poznatků, které otevřou cestu k novým výzkumům. Heyrovský začal metodou svého učitele – téměř tři roky vážil s vědeckou trpělivostí rtuťové kapky. S promyšleným záměrem co nejpodrobněji prozkoumat uvedený jev se ve své práci neomezoval pouze na výzkum závislosti povrchového napětí rtuti na jejím elektrochemickém potenciálu, ale velmi brzy dospěl k názoru, že anomální odchylky od průběhu elektrokapilárních křivek jsou původu elektrochemického. Zapojil proto do okruhu galvanometr a počátkem roku 1922 začal měřit kromě elektrokapilárních křivek též křivky polarizační, tj. závislost procházejícího elektrického proudu na polarizujícím napětí. Protože první galvanoměr použitý k měření měl malou citlivost, zapojil před 85 lety 10. února 1922 citlivější zrcátkový přístroj a získal na světě poprvé polarografickou křivku redukce kyslíku na peroxid vodíku a dále na vodu. První zpráva o tom vyšla v říjnovém čísle Chemických listů ještě v roce 1922 pod názvem Elektrolysa s rtuťovou kapkovou elektrodou, anglická verze o několik měsíců později v prestižním časopise Philosophical Magazine. Ve svém článku sice autor nevysvětlil podstatu „Kučerova“ jevu, ale prokázal, že pomocí jeho obvodu s kapkovou rtuťovou elektrodou dochází k elektrolytickému rozkladu chemických látek. Sdělení neobsahuje ještě žádné polarografické vlny (uvedené závislosti jsou vlastně křivkami elektrolýzy velmi koncentrovaných roztoků) a nebylo zde ani použito termínu „polarografie“. Svůj objev pak blíže objasnil v roce 1923 v přednášce na zasedání Faradayovy společnosti v Londýně. Všechny tyto popisované okolnosti jsou mimořádně výjimečné proto, že u málokterého vědeckého objevu, vedoucího svým významem až k udělení prestižní Nobelovy ceny, lze přesně určit na den, kdy byl učiněn. Historie přírodovědy je často nepřístupná a nedůtklivá dáma. Také nevydává ráda svoje tajemství. Tento památný den brilantní ukázky výsledku cílevědomé výzkumné práce však neutajila! Duch anglické vysoké školy zanechal na Heyrovském nesmazatelnou stopu po celý jeho život (v letošním roce si také připomínáme čtyřicáté výročí úmrtí na Velikonoční pondělí 27. března 1967), ať už ve stylu laboratorní práce (logika a exaktnost pokusu, schopnost improvizace s použitím jednoduchého zařízení), nebo ve způsobu výchovy a výuky studentů (trvalý osobní kontakt a diskuse profesorů se žáky, anonymní písemné zkoušky bez jakéhokoliv pomyšlení na opisování nebo „taháky“). Není bez zajímavosti, že až do konce života psal Heyrovský své laboratorní poznámky anglicky. BOHUMIL TESAŘÍK