Вант-Гофф - голландский
химик, первый лауреат Нобелевской премии по химии за 1901 год. Якоб
Хендрик Вант-Гофф родился 30 августа 1852 года в Роттердаме в семье
врача Якоба Хендрика Вант-Гоффа и Алиды Якобы Колф третьим из семи
детей. После окончания в 1869 городской средней школы Вант-Гофф стал
изучать инженерное дело в Политехнической школе в Дельфте, где за два
года прошел трехлетнюю программу и лучше всех сдал выпускной экзамен. С
детства и на всю жизнь он заинтересовался философией и поэзией, особенно
произведениями Джорджа Байрона. Занялся он и математикой, однако
увлечение химией перевесило все. Он столько просиживал в лаборатории,
что ему запретили в ней работать. Тогда он оборудовал домашнюю
лабораторию и приглашал желающих посмотреть на его опыты. На вопрос, как
далеко может пойти органический синтез, юноша отвечал: «До клетки».
В 1871 году Вант-Гофф стал студентом Лейденского университета. На
следующий год он перешел в Боннский университет, чтобы изучать химию под
руководством Фридриха Августа Кекуле. Кекуле отмечал, что Якоб
«выделялся прекрасными знаниями». Два года спустя будущий ученый перешел
в Парижский университет, где под руководством Шарля Адольфа Вюрца
выполнил и защитил в 1874 году диссертацию о цианоуксусной и малоновой
кислотах. Еще до поездки в Париж Вант-Гофф недолго работал на сахарном
заводе, где измерял оптическую активность образцов сахара. Задумавшись
над природой явления, Вант-Гофф в том же 1874 году опубликовал статью, в
которой предложил вариант трехмерных моделей молекул. Атом углерода
находится в центре тетраэдра, а в четырех его углах располагаются группы
атомов, отличающиеся друг от друга. Взаимообмен расположенных в углах
тетраэдра групп может вызвать появление изомеров, являющихся зеркальным
отображением друг друга. Этим и объясняются различия в оптических
свойствах. Через пару месяцев к подобным же выводам пришел, независимо
от Вант-Гоффа, его коллега по учебе Жозеф Ашиль Ле Бель (1847-1930).
Сначала теория Вант-Гоффа и Ле Беля была отвергнута специалистами.
Немецкий химик Адольф Вильгельм Герман Кольбе назвал ее «фантастической
чепухой, напрочь лишенной какого бы то ни было фактического основания и
совершенно непонятной серьезному исследователю». «Настоящих
исследователей поражает, как почти не известные химики берутся так
уверенно судить о высочайшей проблеме химии – вопросе о пространственном
положении атомов, - добавил Кольбе, - который, пожалуй, никогда не будет
решен». Однако со временем теория Вант-Гоффа легла в основу современной
стереохимии - области химии, изучающей пространственное строение
молекул.
Вант-Гофф после возвращения в Нидерланды два года занимался частными
уроками химии и физики. В 1876 году он получил должность лектора физики
в Королевской ветеринарной школе в Утрехте. В следующем году становится
лектором (а позднее профессором) теоретической и физической химии
Амстердамского университета, где в течение 18 лет еженедельно читал пять
лекций по органической химии и одну лекцию по минералогии,
кристаллографии, геологии и палеонтологии, а также руководил химической
лабораторией. Математическая подготовка пригодилась Вант-Гоффу, когда он
взялся за сложную задачу изучения кинетики и химического равновесия.
Результаты своих исследований Вант-Гофф изложил в Очерках по химической
динамике, опубликованных в 1884 году. Нобелевская премия была присуждена
Вант-Гоффу за его работы 1880-х в этой области, в которых он
сформулировал основные постулаты химической кинетики и впервые ввел
оценку скорости реакции с помощью константы скорости реакции. Он
классифицировал химические реакции как мономолекулярные, бимолекулярные
и полимолекулярные в зависимости от числа участвующих в них молекул, а
также определил порядок некоторых реакций. Тогда же Вант-Гофф применил
положения термодинамики к принципам подвижного равновесия, возникающего
в результате изменения температуры. Он ввел и общепринятое обозначение
обратимости реакции двумя стрелками, направленными в противоположные
стороны.
Вант-Гофф пришел к заключению, что закон Авогадро справедлив и для
разбавленных растворов. Он экспериментально установил, что осмотическое
давление, представляющее собой меру стремления двух различных растворов
по обе стороны мембраны к выравниванию концентрации, в слабых растворах
зависит не только от концентрации, но и от температуры и, следовательно,
подчиняется законам термодинамики газов. Вант-Гофф выразил осмотическое
давление формулой РV = iRT, где Р означает осмотическое давление
вещества, растворенного в жидкости; V - объем; R - газовую постоянную; Т
- температуру и i - коэффициент, который для газов часто равен 1, а для
растворов, содержащих соли, - больше единицы. Вант-Гофф смог объяснить,
почему изменяется значение i, связав этот коэффициент с числом ионов,
находящихся в растворе. Проведенные Вант-Гоффом исследования
разбавленных растворов явились обоснованием теории электролитической
диссоциации С.Аррениуса. Впоследствии Аррениус приехал в Амстердам и
работал вместе с Вант-Гоффом. Исследования Вант-Гоффа объединили в
единую теорию различные направления химической статики: термохимию,
электрохимию и учение о равновесии. Возник единый теоретический
фундамент химии.
В 1887 году Вант-Гофф и В. Оствальд основали «Журнал физической химии»
(«Zeitschrift für Physikalische Chemie»). Оствальд незадолго до этого
занял место профессора химии Лейпцигского университета. Вант-Гоффу тоже
предлагали эту должность, но Амстердамский университет обещал построить
ему новую лабораторию. Однако в 1896 Вант-Гофф принял предложение
Берлинского университета - здесь в его распоряжение были предоставлены
кафедра экспериментальной физики, оборудованная лаборатория, сотрудники
и ученики. В Берлине Вант-Гофф занимался применением физической химии к
решению минералогических проблем, в частности, к анализу океанических
соляных отложений. Начал он заниматься и изучением ферментов: решил
дойти «до клетки» и намеревался изучать процесс образования растениями
зеленых веществ на свету, для чего основал лабораторию под Берлином.
Успел опубликовать пару статей на эту тему.
В 1901 Вант-Гофф стал первым лауреатом Нобелевской премии по химии «в
знак признания огромной важности открытия законов химической динамики и
осмотического давления в растворах». При рассмотрении кандидатов на
первую премию Шведская королевская академия наук приняла в расчет 22
номинации, и в 11 из них назывался Вант-Гофф.
Вант-Гофф умер от туберкулеза легких 1 марта 1911 года в Германии, в
Штеглице (теперь это часть Берлина). |