JACOB V'ANT HOFF

Van't Hoff je dobio prvu Nobelovu nagradu za hemiju za otkriće zakona hemijske dinamike i osmotskog pritiska. Ovo visoka nagrada uočen je značaj mlade oblasti nauke - fizička hemija.

Naučnik koji je uživao opšte poštovanje, član pedeset i dva naučna društva i akademije, počasni doktor mnogih viših obrazovne institucije Van't Hoff je iza sebe ostavio niz fundamentalnih teorija koje su od trajnog značaja za hemiju danas. Ideje, ideje i pogledi naučnika odigrali su veliku ulogu u razvoju osnova moderne mineralogije, kao i u razvoju biologije. Van't Hoff je ušao u istoriju nauke kao jedan od osnivača stereohemije, doktrine hemijske ravnoteže i hemijske kinetike, osmotske teorije rastvora i hemijske geologije.

Jacob Henrik Van't Hoff rođen je 30. avgusta 1852. godine u Holandiji, u Roterdamu, u porodici ljekara. Članovi ove porodice više puta su birani za burgomistere i obavljali su druge izborne funkcije u gradskoj vlasti.

Već u osnovna škola nastavnici su primijetili dječakovu ljubav prema muzici i poeziji. Nakon toga je pokazao izuzetne sposobnosti za preciznost prirodne nauke. Nakon završetka škole 1869. godine, Jacob je upisao Politehniku ​​u Delftu. I tu je po znanju bio znatno superiorniji u odnosu na svoje kolege studente, pa stoga 1871. bez prijemni ispit primljen je na Univerzitet u Lajdenu. Kasnije je na ovom univerzitetu Van't Hoff položio kandidatski ispit.

Ali u Lajdenu mu se nije svidjelo, pa je otišao u Bon da posjeti poznatog hemičara Kekulu. Nakon što su mladi naučnici otkrili propionsku kiselinu, Kekule je preporučio svom studentu da ode u Pariz kod profesora Wurtza, specijaliste za organsku sintezu.

U Parizu se Jacob zbližio s francuskim hemičarem-tehnologom Josephom Achilleom Le Belom. Obojica su sa zanimanjem pratili Pasteurova istraživanja u oblasti optičke izomerizma.

U decembru 1874. Van't Hoff je odbranio svoju doktorsku disertaciju na Univerzitetu u Utrechtu, a 1876. nastavne aktivnosti u lokalnoj veterinarskoj školi. U jesen 1874. objavio je mali rad u Utrechtu sa dugim naslovom: „Predlog primene modernih strukturnih struktura u svemiru hemijske formule zajedno sa napomenama o odnosu između optičke rotacione snage i hemijskog sastava organska jedinjenja».

Van't Hoff je u nauku uveo principe koji su omogućili sagledavanje strukture sa novih pozicija hemijska jedinjenja. Ideja da su u molekuli metana četiri atoma vodika ravnomjerno raspoređena u prostoru i stoga možemo govoriti o tetraedarskom obliku molekule vraća nas na Kekuleove stavove. U modelu koji je predložio Van't Hoff, četiri valencije atoma ugljika usmjerene su prema vrhovima tetraedra, u čijem središtu se ovaj atom nalazi. Koristeći takav model, Van't Hoff je sugerirao da zbog veze atoma ili atomskih grupa s ugljikom, tetraedar može biti asimetričan, te je izrazio ideju o asimetričnom atomu ugljika. On je napisao: „U slučaju kada su četiri afiniteta atoma ugljika zasićena sa četiri različite monovalentne grupe, moguće je dobiti dva i samo dva različita tetraedra, koji su međusobno zrcalne slike i ne mogu se mentalno ni na koji način kombinovati. , odnosno imamo posla s dvije strukturne formule u prostoru."

Van't Hoffov novi članak “Hemija u svemiru” (1875), u kojem je iznio sva ova razmatranja, poslužio je kao početak nove faze u razvoju organske hemije. Ubrzo je dobio pismo od profesora Wislicenusa, jednog od najpoznatijih stručnjaka u ovoj oblasti: „Želio bih da dobijem saglasnost da moj asistent dr Hermann prevede Vaš članak na nemački jezik. Vaš teorijski razvoj donio mi je veliku radost. Vidim u tome ne samo izuzetno genijalan pokušaj da se objasne dosad neshvatljive činjenice, već vjerujem i da će u našoj nauci... dobiti epohalni značaj.”

Prijevod članka objavljen je 1876. Do tog vremena, van't Hoff je dobio poziciju pomoćnika fizičara na Veterinarskom institutu u Utrechtu.

Glavnu ulogu u popularizaciji Van't Hoffovih novih pogleda nehotice je dobio profesor G. Kolbe iz Lajpciga. U oštroj formi iznio je svoje komentare na članak holandskog naučnika: „Neki doktor J.G. Van't Hoff, sa Veterinarskog instituta u Utrechtu, očigledno nema ukusa za precizna hemijska istraživanja. Mnogo mu je zgodnije uzjahati Pegaza (vjerovatno pozajmljenog iz Veterinarskog instituta) i u svojoj Hemiji u svemiru proglasiti da se, kako mu se činilo tokom njegovog hrabrog leta na hemijski Parnas, atomi nalaze u međuplanetarnom prostoru. Naravno, svi koji su pročitali ovaj oštar ukor bili su zainteresovani za Van't Hoffovu teoriju. Tako je počelo njegovo brzo širenje u naučni svet. Sada je Van't Hoff mogao ponoviti riječi svog idola Byrona: “Jednog jutra sam se probudio kao slavna ličnost.” Nekoliko dana nakon objavljivanja članka, Kolbe van't Hoffu je ponuđeno mjesto profesora na Univerzitetu u Amsterdamu, a 1878. je postao profesor hemije.

Od 1877. do 1896. Van't Hoff je bio profesor hemije, mineralogije i geologije na nedavno osnovanom Univerzitetu u Amsterdamu. Njegova supruga Jenny van't Hoff-Mees je uvijek bila uz njega. Uspela je ne samo da se brine o kući i deci, već je uspela da stvori pravu kreativnu atmosferu za svog muža.

Van't Hoffova interesovanja za potragu za najopštijim zakonima ponovo su se pojavila u njegovom velikom djelu “Pogledi na organsku hemiju”. Ali ubrzo je naučnik prešao na proučavanje hemijske dinamike. Svoje stavove o ovom pitanju iznio je u knjizi “Eseji o hemijskoj dinamici” (1884).

Van't Hoff je razvio teoriju o brzinama reakcija i time stvorio temelje kemijske kinetike. On je definisao brzinu reakcije kao prirodnu, ali ne uvijek ravnomjernu promjenu koncentracije reagujućih supstanci u jedinici vremena. On je uspeo da formuliše ovaj obrazac u opštem matematičkom obliku. Utvrđivanje zavisnosti brzine reakcije od broja molekula u interakciji, kao i Van’t Hoffove nove ideje o prirodi, usko povezane s tim hemijska ravnoteža značajno je doprinio značajnom napretku u teorijskoj hemiji.

Istovremeno je utvrđeno da hemijska ravnoteža, koju Van't Hoff smatra rezultatom dvije suprotno usmjerene reakcije koje se odvijaju istom brzinom (reverzibilni proces), ovisi o temperaturi. Vant Hof je povezao ideje o hemijskoj ravnoteži sa dva principa termodinamike koja su već bila poznata u to vreme. Najvažniji rezultat Ovo djelo je Van't Hoffovo izvođenje matematičke formule koja odražava odnos između temperature i topline reakcije sa konstantom ravnoteže. Ovaj obrazac je sada poznat kao jednadžba izohore Van't Hoffove reakcije.

Van't Hoffov drugi veliki doprinos teorijske hemije Tokom Amsterdamskog perioda, njegova aktivnost je bila otkriće analogije osmotskog i gasnog pritiska. Na osnovu empirijskih zakona koje je formulisao Raoult o povećanju tačke ključanja i smanjenju tačke smrzavanja rastvora, Vant Hof je 1885. razvio osmotsku teoriju rastvora.

K. Manolov u svojoj knjizi govori kako je naučnik došao do ovog otkrića: „Zašto ne zamisliti sistem u osmometru „voda – polupropusna pregrada – rastvor“ u obliku cilindra sa klipom? Rješenje je na dnu cilindra, klip je pregrada, a iznad njega voda. Ovo je osnovna metoda termodinamike. Principi termodinamike plina također se primjenjuju na svojstva razrijeđenih otopina.”

Van't Hoff je nacrtao cilindar sa klipom, u prostoru ispod klipa napisao je “Rešenje”, a iznad klipa “Voda”. Strelice usmjerene od otopine do vode pokazivale su da u otopini postoji pritisak, koji je težio podizanju klipa prema gore.

“Prvo morate izračunati koji je rad potreban da bi se klip pomaknuo prema gore pod utjecajem osmotskog tlaka, ali možete učiniti suprotno – saznati koji je rad potreban da se klip vrati dolje, savladavajući osmotski tlak.”

Van't Hoff je izvršio matematičke proračune, popunio tablu formulama, i evo ga, konačni rezultat!

"Nevjerovatno! Zavisnost je potpuno ista kao i za gasove! Izraz je potpuno identičan Clapeyron-Clausiusovoj jednadžbi!” Van't Hoff je uzeo list i ponovio sve proračune. “Isti rezultat! Zakoni osmotskog pritiska su identični zakonima gasa. Ako konstanta ima istu vrijednost, onda možemo tretirati molekule razrijeđene tvari kao molekule plina, zamišljajući da je otapalo uklonjeno iz posude. Konstanta se može izračunati iz Pfefferovih podataka.” Ponovo je uzeo svesku i olovka je brzo kliznula po papiru. Za otopine šećera konstanta je imala istu vrijednost kao i plinska konstanta. Analogija je bila potpuna.”

Van't Hoff je otkrio da otopljene molekule proizvode osmotski tlak, jednako tome pritisak koji bi isti molekuli vršili kada bi u gasovitom stanju zauzeli zapreminu jednaku zapremini rastvora. Ovo fundamentalno otkriće pokazalo je jedinstvo zakona fizike i hemije (iako uzroci osmotskog pritiska nisu otkriveni).

Vant Hof je takođe imao veliki uticaj na dalji razvoj teorije disocijacije, proučavajući u svom delu „Hemijska ravnoteža u sistemima gasova i razblaženih rastvora” (1886).

U martu 1896. Van't Hoff je napustio Amsterdam i preselio se u Berlin na poziv Pruske akademije nauka. Po predlogu Maksa Planka i Emila Fišera, za Vant Hofa je stvorena posebna istraživačka laboratorija na Akademiji nauka, a sam naučnik je odmah izabran. punopravni član i počasni profesor na Univerzitetu u Berlinu.

U Njemačkoj je izvršio opsežan eksperimentalni i teorijski rad koji je pomogao u uspostavljanju uslova za formiranje naslaga kalijumove soli i stvoriti racionalnu tehnologiju za njihovu obradu.

Naučnik je bio u Americi kada je saznao da je dobio prvu Nobelovu nagradu za hemiju “kao priznanje ogromne važnosti njegovog otkrića zakona hemijske dinamike i osmotskog pritiska u rastvorima”. U Stokholmu su se 10. decembra 1901. okupili ugledni ljudi svjetskih naučnika. Ceremonija u svečano osvijetljenoj sali Švedske akademije nauka bila je zaista nezaboravna.

U večernjim satima, na banketu, Van't Hoff je imao priliku da izrazi srdačnu zahvalnost na ukazanoj mu velikoj časti, Komitetu za Nobelovu nagradu za hemiju i lično njegovom predsjedniku, profesoru P. Kleveu.

Predstavljajući naučnika u ime Kraljevske švedske akademije nauka, S.T. Odner je naučnika nazvao osnivačem stereohemije i jednim od tvoraca doktrine hemijske dinamike, a takođe je naglasio da su Van't Hoffova istraživanja „dala značajan doprinos izuzetnim dostignućima fizičke hemije“.

U narednim danima, prema zahtjevima Nobelov komitet, od nagrađenih se tražilo da naprave prezentacije naučna dostignuća, za šta su nagrađeni. Van't Hoff je u svom predavanju govorio o teoriji rješenja.

Naučnik je nastavio da radi, ali dugogodišnja teška bolest spriječila je Van't Hoffa da dalje proučava sintetičko djelovanje enzima u živom biljnom organizmu.

van't Hoff

(1852- 1911)

Holandski hemičar, jedan od osnivača fizička teorija hemije i stereohemije, Jacob van't Hoff je rođen 30. avgusta 1852. godine u Roterdamu u porodici lekara.
1869. Van't Hoff je završio srednju školu. I iako je od djetinjstva sanjao o karijeri hemičara, po želji roditelja počeo je studirati inženjerstvo, pa čak i neko vrijeme radio u tvornici šećera.
Godine 1871. Van't Hoff je upisao Fakultet nauke i matematike na Univerzitetu Leiden, a zatim se preselio na Univerzitet u Bonu da studira hemiju. Van't Hoff je usavršavao svoje znanje u Parizu, nakon nekog vremena vratio se u Holandiju i 1874. godine. Odbranio je doktorat iz hemije na Univerzitetu u Utrehtu.
Razvoj Jacobove naučne karijere tekao je vrlo sporo, iako je upravo on prvi (1874-1875) razvio teoriju prostornog rasporeda atoma u molekulima organskih spojeva, koja je ubrzo postala osnova moderne stereokemije. Tek 1876. Zauzeo je poziciju predavača fizike na Kraljevskoj veterinarskoj školi u Utrechtu. Godine 1878 van't Hoff postaje profesor teorijske i fizičke hemije na Univerzitetu u Amsterdamu. Iste godine Jacob Van't Hoff se oženio kćerkom roterdamskog trgovca Johannom Francine Mees. Ovaj srećni bračni par imao je dve ćerke i dva sina.
1896. Van't Hoff prelazi na mjesto profesora eksperimentalna fizika na Univerzitet u Berlinu, gdje je imao na raspolaganju potpuno opremljenu laboratoriju, a ujedno i mogućnost da se bavi istraživačkim aktivnostima.
Kao rezultat svojih istraživanja, Van't Hoff je izveo jednu od osnovnih jednadžbi termodinamike - izohornu jednačinu, kao i formulu za zavisnost hemijske metode od konstante ravnoteže hemijske reakcije pri konstantnoj temperaturi, tj. je, jednadžba izoterme. Razvio je teoriju razblaženih rastvora, zasnovanu na analogiji između supstanci u gasovitom i rastvorljivom stanju, proširio zakon idealnih gasova na razblažene rastvore i izveo zakon osmotskog pritiska (van't Hoffov zakon). Godine 1890. uveo je koncept čvrstih otopina, koristeći svoje ideje za čvrsta tijela.
1901. Van't Hoff je postao prvi laureat nobelova nagrada u hemiji u znak priznanja ogromne važnosti njegovog otkrića zakona osmotskog pritiska u rastvorima.
Pored Nobelove nagrade, van't Hoff je nagrađen medaljama naučnih društava različite zemlje, bio je član evropske i američke hemijske i naučnih akademija, a diplomirao je na univerzitetima Velike Britanije i Amerike.

Ovisnost brzine kemijske reakcije o temperaturi određena je Van't Hoffovim pravilom.

Holandski hemičar Van't Hoff Jacob Hendrick, osnivač stereohemije, postao je prvi dobitnik Nobelove nagrade za hemiju 1901. godine. Dodijeljena mu je za otkriće zakona hemijske dinamike i osmotskog pritiska. Van't Hoff je uveo koncept prostorne strukture hemijske supstance. Bio je uvjeren da se napredak u fundamentalnim i primijenjenim istraživanjima u hemiji može postići korištenjem fizičkih i matematičkih metoda. Razvijajući teoriju brzina reakcija, stvorio je kemijsku kinetiku.

Brzina hemijske reakcije

Dakle, kinetika hemijskih reakcija je proučavanje brzine dešavanja, čega hemijska interakcija javlja tokom reakcija, te o zavisnosti reakcija od razni faktori. Različite reakcije imaju različite stope pojavljivanja.

Brzina hemijske reakcije direktno zavisi od prirode hemikalija koje ulaze u reakciju. Neke tvari, kao što su NaOH i HCl, mogu reagirati u djeliću sekunde. I neke hemijske reakcije traju godinama. Primjer takve reakcije je rđanje željeza.

Brzina reakcije također ovisi o koncentraciji reaktanata. Što je veća koncentracija reagensa, veća je i brzina reakcije. U toku reakcije koncentracija reagensa se smanjuje, pa se brzina reakcije usporava. Odnosno, u početnom trenutku brzina je uvijek veća nego u bilo kojem sljedećem trenutku.

V = (C kraj – Od početka)/(t kraj – t početak)

Koncentracije reagensa se određuju u određenim vremenskim intervalima.

Van't Hoffovo pravilo

Važan faktor od kojeg zavisi brzina reakcija je temperatura.

Svi se molekuli sudaraju s drugima. Broj udaraca u sekundi je veoma visok. Ali, ipak, hemijske reakcije se ne odvijaju velikom brzinom. To se dešava zato što se tokom reakcije molekuli moraju sastaviti u aktivirani kompleks. A mogu ga formirati samo aktivni molekuli čija je kinetička energija dovoljna za to. S malim brojem aktivnih molekula, reakcija se odvija sporo. Kako temperatura raste, broj aktivnih molekula raste. Kao rezultat toga, brzina reakcije će biti veća.

Van't Hoff je vjerovao da je brzina kemijske reakcije prirodna promjena koncentracije reagujućih supstanci u jedinici vremena. Ali nije uvijek ujednačeno.

Van't Hoffovo pravilo to kaže sa svakih 10° porasta temperature, brzina hemijske reakcije se povećava za 2-4 puta .

Matematički, van't Hoffovo pravilo izgleda ovako:

Gdje V 2 t 2, A V 1 – brzina reakcije na temperaturi t 1 ;

ɣ - temperaturni koeficijent brzina reakcije. Ovaj koeficijent je omjer konstanti brzine na temperaturi t+10 I t.

Sta ako ɣ = 3, a na 0 o C reakcija traje 10 minuta, zatim na 100 o C traje samo 0,01 sekundu. Naglo povećanje brzine kemijske reakcije objašnjava se povećanjem broja aktivnih molekula s povećanjem temperature.

Van't Hoffovo pravilo je primjenjivo samo u temperaturnom rasponu od 10-400 o C. Reakcije u kojima učestvuju veliki molekuli ne poštuju Van't Hoffovo pravilo.

Prvu Nobelovu nagradu za hemiju dobio je Jacob Heinrich Van't Hoff 1901. za njegovo otkriće zakona hemijske dinamike i osmotskog pritiska. Ovo visoko priznanje prepoznalo je značaj mlade oblasti nauke – fizičke hemije.

Već u svojim prvim radovima, Van't Hoff je pružio snažne dokaze o poziciji: samo korištenje fizičkih i matematičke metode može obezbijediti napredak u fundamentalnim i primijenjenim istraživanjima u hemiji. Pojava novih oblasti znanja, kao što je stereohemija, postala je moguća tek u bliskoj vezi sa drugim oblastima prirodnih nauka. Van't Hoff je postao osnivač stereohemije. Izašao je sa novim stavovima protiv svih netačnih stavova gorljivih agnostika i uskogrudnih empirista i uveo ideje o prostornoj strukturi supstanci u hemiju.

Van't Hoff je rođen 30. avgusta 1852. godine u Roterdamu u porodici ljekara. Nekoliko generacija, porodica Van't Hoff posjedovala je imanje u blizini holandskog grada Dortrechta. Članovi ove porodice su decenijama služili kao burgomastri ili su bili na drugim izbornim funkcijama u gradskoj vlasti.

Već u osnovnoj školi učitelji su uočili ljubav mladog Van't Hofa prema muzici i poeziji. Kasnije je pokazao izuzetne sposobnosti u egzaktnim prirodnim naukama. Nakon što je 1869. završio školu, budući naučnik je upisao Politehniku ​​u Delftu. Tokom godina studija, Van't Hoff se posebno zainteresovao za diferencijalni i integralni račun, koji je u to vrijeme privukao veliku pažnju mnogih.

Van't Hoff se tada zainteresovao za filozofiju. Temeljito je proučio O. Comteov "Kurs pozitivne filozofije", u kojem je skrenuo pažnju na put koji vodi ka racionalnom istraživanju) u hemiji. Van't Hoff je Comteovu izjavu shvatio kao način da se logično unaprijedi hemijsko znanje. Ali van't Hoff nije prihvatio ni Comteovo neprijateljstvo prema teoriji ni njegovu ograničenu mehanističku metodologiju. Naprotiv, van't Hoff je prepoznao potrebu za jedinstvom teorije i prakse; nikada se nije pridržavao jednostranog empirijskog gledišta, a kasnije je branio svoje materijalističke ideje od Ostwaldovog "energetizma".

Na Politehnici u Delftu, Van't Hoff je po znanju bio znatno bolji od svojih kolega studenata, pa je 1871. primljen na Univerzitet u Leidenu bez prijemnog ispita. Kasnije je na ovom univerzitetu Van't Hoff položio kandidatski ispit. Pored interesovanja za matematiku, u njemu se ponovo rasplamsala „stara ljubav prema hemiji“, a Vant Hof je nastavio hemijsko obrazovanje u tada najpoznatijim centrima ove nauke - u laboratorijama Kekule u Bonu i Wurtz godine. Pariz. U to vrijeme, Kekule, autor teorije strukture benzena i tvorac ideja o redu atoma u molekulima, smatran je jednim od vodećih stručnjaka u polju fundamentalnih problema hemije. Divljenje ličnošću ovog naučnika i njegovim radom izazvalo je Van't Hoffovo interesovanje za proučavanje strukture molekula. Ali Van't Hoff se nije dugo zadržao u Bonu. Dok je radio za Wurtz u Parizu, upoznao je Le Bela, koji je istovremeno sa Van't Hoffom i nezavisno od njega stvorio čuveni tetraedarski model atoma ugljenika zasnovan na Kekuleovim idejama o prostornom rasporedu atoma u molekulu.

U decembru 1874. Van't Hoff je odbranio svoju doktorsku disertaciju na Univerzitetu u Utrechtu, a 1876. počeo je predavati na lokalnoj veterinarskoj školi. U jesen 1874. objavio je u Utrechtu mali rad s dugim naslovom: “Predlog prostorne primjene modernih strukturnih kemijskih formula, zajedno s napomenama o odnosu između optičke rotacijske snage i kemijskog sastava organskih spojeva. ”37 Ni ovaj rad, objavljen na holandskom, niti njegov prevod na francuski (Roterdam, 1875.) nisu privukli pažnju hemičara. Prava slava došla je nakon Vislicena - snažnog pristalica nova nauka Stereohemija 38 - upoznala je naučnike 1877. sa njemačkim prijevodom ovog mnogo revidiranog Van't Hoffovog članka, koji se sada zove "Raspored atoma u svemiru". Ovaj prijevod je s predgovorom objavio Vislicenus 39 .

Van't Hoff je u nauku uveo principe koji su omogućili sagledavanje strukture hemijskih jedinjenja sa novih pozicija. Ideja da su u molekuli metana CH 4 četiri atoma vodika ravnomjerno raspoređena u prostoru i stoga možemo govoriti o tetraedarskom obliku molekule vraća nas na poglede Kekule 40 . Oni se odražavaju u modelu koji je predložio Van't Hoff: četiri valencije atoma ugljika usmjerene su na vrhove tetraedra, u čijem se središtu ovaj atom nalazi 41. Koristeći takav model, van't Hoff je sugerirao da zbog veze atoma ili atomskih grupa s ugljikom, tetraedar može biti asimetričan, te je izrazio ideju o asimetričnom atomu ugljika. On je napisao: „U slučaju kada su četiri afiniteta atoma ugljika zasićena sa četiri različite monovalentne grupe, moguće je dobiti dva i samo dva različita tetraedra, koji su međusobno zrcalne slike i ne mogu se mentalno ni na koji način kombinovati. , odnosno imamo posla sa dve strukturne formule u prostoru" 42.

Fenomen optičkog izomerizma nije se mogao razumjeti koristeći tada postojeće strukturne formule. Van't Hoffovo izvanredno postignuće bilo je uspostavljanje veze između prisustva asimetričnog atoma ugljika u spoju i optičke izomerije supstance. Holandski naučnik smatrao je neospornim da oba optička izomera odgovaraju dvama molekularnim modelima sa zrcalnom simetrijom u odnosu na asimetrični atom ugljenika. Stoga svaki optički aktivan spoj sadrži asimetrični atom ugljika. Ova se pretpostavka lako mogla eksperimentalno provjeriti; Van't Hoff je potvrdio svoju hipotezu o postojanju prostornih strukturnih formula tokom eksperimentalnog proučavanja brojnih optički aktivnih spojeva.

U ovom radu Van't Hoff je objasnio i drugu vrstu izomerizma, koju je Wislicenus nazvao "geometrijski izomerizam". Ovo je, na primjer, izomerija fumarnih kiselina ( trans-butendikarboksilna kiselina) i maleinska kiselina ( cis-butendikarboksilna). Njihove strukturne formule su iste, ali su im svojstva različita. Da bi objasnio ovaj fenomen, Van't Hoff je ponovo koristio tetraedarski model atoma ugljika, povezujući tako prostorna struktura i hemijska svojstva supstanci. Time je ponovo dokazana važnost mentalnih modela u hemiji.

Uprkos proučavanju Comteove filozofije, Van't Hoff je bio materijalista i spontan dijalektičar. Svojim govorima i rezultatima istraživanja Van't Hoff je dosljedno branio atomsko-molekularnu nauku od napada idealističkih filozofa, a 90-ih godina od pristalica Ostwaldovog energizma. Van't Hoffovo otkriće stereohemije zadalo je najjači udarac idealizmu. Ernst Mach je daleke 1871. iznio brojne i, po njegovom mišljenju, nepobitne argumente da " hemijski elementi ne može postojati u prostoru od tri dimenzije." Van't Hoff se suprotstavio i ovim idealističkim izjavama i Kolbeovim stavovima izraženim u pregledu Van't Hoffovog rada.

Herman Kolbe (1818-1884); autor brojnih članaka u "Žurnalu" objavljenih pod njegovim uredništvom praktična hemija"; u kojem se suprotstavio Van't Hoffovim stereohemijskim idejama

Godine 1877., ubrzo nakon objavljivanja njemačkog prijevoda Van't Hoffovog članka, Kolbe je u gruboj polemičkoj formi napisao: „Izvjesni dr. J. G. Van't Hoff, koji radi na veterinarskoj školi u Utrechtu, očito radi ne kao precizna hemijska istraživanja. Ugodnije mu je bilo da se ukrca na Pegazu (verovatno pozajmljen iz veterinarske škole) i da svetu ispriča šta je video od hemijskog Parnasa u svom smelom letu - raspored atoma u kosmičkom prostoru" 43. Na drugom mjestu u Kolbeovom članku čitamo: „Za naše vrijeme, siromašno kritikama i mrzeći kritiku, izvanredno je da dva gotovo nepoznata hemičara, od kojih jedan radi u veterinarskoj školi, a drugi u poljoprivrednom institutu, 44 samouvjereno raspravljaju o jednom od najteži problemi hemije", koje, možda, niko ne može da reši: pitanje rasporeda atoma u prostoru - a objašnjenja se daju s takvom smelošću da naprosto obeshrabruje prave prirodnjake.

Nevjerica u mogućnost poznavanja svijeta, prezir prema teorijskom mišljenju, dijalektici i materijalizmu naveli su Kolbea da se bori protiv naprednih ideja prirodnih nauka. Van't Hoffovi stereohemijski stavovi su postepeno dobili potvrdu i primenu ne samo u organskoj hemiji 45, već 20 godina kasnije u neorganska hemija 46. Odnose uspostavljene za asimetrični atom ugljika uspješno je upotrijebio Alfred Werner 1890. godine da objasni slučajeve izomerizma u asimetričnom atomu dušika.

Od 1877. do 1896. Van't Hoff je bio profesor hemije, mineralogije i geologije na nedavno osnovanom Univerzitetu u Amsterdamu. Tamo je izveo mnogo vrijednih teorijskih radova. Istovremeno, Van't Hoff je uspeo da sretno spoji hrabrost u iznošenju ideja i temeljitost u njihovom razvoju. Van't Hoffov rad je pokazao da je proučavanje fundamentalnih hemijskih zakona proces koji od istraživača zahtijeva ne samo upornost, već i maštu. Na predavanju koje je održao Van't Hoff kada je preuzeo dužnost profesora na Univerzitetu u Amsterdamu, naučnik je rekao da se ni priprema eksperimenta ni objašnjenje dobijenih rezultata ne mogu obaviti bez "mašte u nauci". Da bi proučio ovo pitanje, van't Hoff je pročitao više od dvije stotine biografija matematičara i prirodnih naučnika. Ovakav stil rada oduševio je Van't Hoffove studente i prijatelje.

Van't Hoffova interesovanja za potragu za najopštijim zakonima ponovo su se pojavila u njegovom velikom djelu "Pogledi na organsku hemiju" (sv. I-II, 1878-1881). Na osnovu ideja o asimetričnom atomu ugljika, u ovom radu želio je otkriti najopćenitije obrasce odnosa između strukture i hemijska svojstva organska jedinjenja. Međutim, rješenje ovih pitanja u to vrijeme bilo je otežano očito nedovoljnim poznavanjem strukture atoma i molekula. Ni u naše vrijeme nema mnogo problema koji su bitni teorijske osnove organska hemija još nije riješena.

Van't Hoff je ubrzo prešao na proučavanje hemijske dinamike; kasnije je iznio svoje stavove o ovom pitanju u knjizi Eseji o hemijskoj dinamici47 (1884). Nizozemski fizikalni hemičar razvio je teoriju o brzinama reakcija i time stvorio temelje kemijske kinetike. On je definisao brzinu reakcije kao prirodnu, ali ne uvijek ravnomjernu promjenu koncentracije reagujućih supstanci u jedinici vremena. On je uspeo da formuliše ovaj obrazac u opštem matematičkom obliku. Utvrđivanje zavisnosti brzine reakcije od broja molekula u interakciji, kao i Vant Hofove blisko povezane nove ideje o prirodi hemijske ravnoteže, značajno su doprinele značajnom napretku teorijske hemije.

Istovremeno je utvrđeno da hemijska ravnoteža, koju Vant Hof smatra rezultatom dve suprotno usmerene reakcije koje se odvijaju istom brzinom (reverzibilni proces) 48, zavisi od temperature. Vant Hof je povezao ideje o hemijskoj ravnoteži sa dva principa termodinamike koja su već bila poznata u to vreme. Najvažniji rezultat ovog rada je Van't Hoffovo izvođenje matematičke formule koja odražava odnos između temperature i topline reakcije sa konstantom ravnoteže. Ovaj obrazac je sada poznat kao jednadžba izohore Van't Hoffove reakcije 49.

U razvoju doktrine o hemijskoj ravnoteži na termodinamičke osnove Značajnu ulogu imale su studije Le Chateliera, Gorstmana i Gibbsa.

Jedno od najznačajnijih otkrića tog vremena bilo je uspostavljanje prirode pokretačka snaga reakcije - hemijski afinitet. Ovaj koncept nije precizno definisan 50 . Thomsen 1854. i Berthelot 1868. pokušali su to učiniti, ali nisu bili uspješni 51 .

Van't Hoff je 1885. sugerirao da rad reakcije može poslužiti kao mjera afiniteta i izveo je matematički izraz za to 52. Ona, međutim, nije uključivala konstantu ravnoteže iz zakona djelovanja mase, koji su u općem obliku formulirali Guldberg i Waage 1867. na osnovu ideje o vjerojatnosti sudara molekula koji reagiraju međusobno. Godine 1885. Van't Hoff je uspio termodinamički izvesti ovaj zakon, što je odmah povećalo mogućnost njegove praktične primjene.

Vant Hofov poslednji veliki doprinos teorijskoj hemiji tokom njegovog perioda u Amsterdamu bilo je otkriće analogije između osmotskog i gasnog pritiska. Na osnovu empirijskih zakona koje je formulisao Raoult o povećanju tačke ključanja i smanjenju tačke smrzavanja rastvora, Vant Hof je 1885. razvio osmotsku teoriju rastvora. Pokazao je analogiju u ponašanju rastvorenih supstanci i gasova i ustanovio da jednačina stanja idealnih gasova PV = RT kada se koristi za opisivanje osmotskog pritiska u rastvorima ima oblik PV = iRT (i > 1 je koeficijent koji karakteriše odstupanje ponašanja nekih supstanci) 53, rastvore osmotskog pritiska prvi je izmerio 1877. botaničar Pfefer, koji je koristio veštački pripremljene polupropusne membrane 54 . Van't Hoff je mogao shvatiti da je ovaj fenomen karakterističan za hemijske procese uopšte. Van't Hoff je ustanovio da rastvoreni molekuli proizvode osmotski pritisak jednak pritisku koji bi isti molekuli vršili da u gasovitom stanju zauzimaju zapreminu jednaku zapremini rastvora. Ovo objašnjenje je dato za visoke vrijednosti osmotskog tlaka koje je pronašao Pfeffer 55 . Ovo fundamentalno otkriće pokazalo je jedinstvo zakona fizike i hemije (iako uzroci osmotskog pritiska nisu otkriveni).

Van't Hoff je takođe imao veliki uticaj na dalji razvoj teorije disocijacije, proučavajući u svom radu „Hemijska ravnoteža u sistemima gasova i razblaženih rastvora“ (objavljenom u Stokholmu 20. francuski u 188656) priroda odnosa između smanjenja tačke smrzavanja rastvarača, pritiska pare rastvora i osmotskog pritiska soli, kiselina i baza.

Zajedno sa Wilhelmom Ostwaldom, Van't Hoff je 1887. počeo objavljivati ​​Journal of Physical Chemistry. U prvom broju ovog časopisa, pored Van't Hoffovog članka o osmotskoj teoriji rastvora, objavljen je i rad Svantea Arrheniusa, koji je potvrdio i razvio stavove holandskog naučnika.

Godine 1890. Van't Hoff je formulisao koncept čvrstih rastvora 57 .

U martu 1896. Van't Hoff je napustio Amsterdam, preselivši se u Berlin na poziv Pruske akademije nauka. Kao odgovor na predlog Maksa Planka i Emila Fišera, za Vant Hofa je stvorena posebna istraživačka laboratorija na Akademiji nauka, a sam naučnik je odmah izabran za redovnog člana i počasnog profesora na Univerzitetu u Berlinu. U Berlinu je izvršio opsežan eksperimentalni i teorijski rad, koji je pomogao da se uspostave uvjeti za stvaranje naslaga kalijevih soli i stvori racionalna tehnologija za preradu takvih tvari. Rezultati ovih istraživanja (sprovođenih od 1897. do 1903.) objavljeni su u dva broja (1905. i 1909.) pod naslovom “O formiranju okeanskih naslaga soli” 58 .

Van't Hoffova dugogodišnja teška bolest spriječila ga je da dalje proučava sintetičko djelovanje enzima u živom biljnom organizmu. Predviđanje naučnika iz 1900. godine: „hemičar će svojom sintezom doprijeti do ćelije, koju kao organsku materiju sada proučavaju biolozi“, sjajno je potvrđeno u naše dane. Upravo je to zadatak koji stoji pred stručnjacima u novom polju istraživanja, koje zajednički razvijaju hemičari i biolozi.

Naučnik koji je uživao opšte poštovanje, član pedeset i dva naučna društva i akademije 59, prvi dobitnik Nobelove nagrade za hemiju (1901), nosilac Davyjevih, Helmholcovih i drugih medalja, pruskog ordena za zasluge u umetnosti i nauke, počasni doktor mnogih visokoškolskih ustanova, Van't Hoff je iza sebe ostavio niz fundamentalnih teorija koje su od trajnog značaja za hemiju danas. Van't Hoffove ideje, ideje i pogledi odigrali su veliku ulogu u razvoju osnova moderne mineralogije, kao iu razvoju biologije. Van't Hoff je ušao u istoriju nauke kao jedan od osnivača stereohemije, doktrine hemijske ravnoteže i hemijske kinetike, osmotske teorije rastvora i hemijske geologije 60 .

Holandski hemičar Jacob Hendrik Van't Hoff rođen je u Roterdamu, od sina Alide Jacobe (Kolff) Van't Hoff i Jacoba Hendrika Van't Hoffa, ljekara i Šekspirovog učenjaka. Bio je treće dijete od sedmoro djece koju su im rodili. Njegovi prvi hemijski eksperimenti bili su V.-G., student grada Roterdama srednja škola, koji je diplomirao 1869. godine, upriličena kod kuće. Sanjao je o karijeri hemičara. Međutim, njegovi roditelji, smatrajući istraživački rad neperspektivnim, nagovorili su sina da počne studirati inženjerstvo na Politehničkoj školi u Delftu. U njemu V.-G. završio trogodišnji program obuke za dvije godine i položio završni ispit bolje od bilo koga drugog. Tamo se zainteresovao za filozofiju, poeziju (posebno za dela Džordža Bajrona) i matematiku, zanimanje za koje je proveo čitav život.

Nakon kratkog rada u fabrici šećera, V.-G. 1871. postao je student Fakulteta prirodnih nauka i matematike Univerziteta u Leidenu. Međutim, već sljedeće godine prelazi na Univerzitet u Bonnu da studira hemiju pod vodstvom Friedricha Augusta Kekulea. Dvije godine kasnije, budući naučnik je nastavio studije na Univerzitetu u Parizu, gdje je završio svoju disertaciju. Vrativši se u Holandiju, predstavio ju je za odbranu na Univerzitetu u Utrechtu.

Još uvek u samom početkom XIX V. Francuski fizičar Jean Baptiste Biot primijetio je da kristalni oblici nekih kemikalija mogu promijeniti smjer zraka polarizirane svjetlosti koji prolaze kroz njih. Naučna zapažanja su također pokazala da neki molekuli (koji se nazivaju optički izomeri) rotiraju ravninu svjetlosti u suprotnom smjeru od onog u kojem je rotiraju drugi molekuli, iako su obje iste vrste molekula i sastoje se od istog broja atoma. Posmatrajući ovaj fenomen 1848. godine, Louis Pasteur je pretpostavio da su takvi molekuli zrcalne slike jedni drugih i da su atomi takvih spojeva raspoređeni u tri dimenzije.

Godine 1874., nekoliko mjeseci prije odbrane disertacije, V.-G. objavio rad na 11 stranica pod naslovom "Pokušaj proširenja prostora sadašnjih strukturnih hemijskih formula. Sa zapažanjem o odnosu između optičke aktivnosti i Hemijski sastojci organskih jedinjenja").

U ovom radu predložio je alternativu dvodimenzionalnim modelima koji su tada korišteni za prikaz strukture kemijskih spojeva. V.-G. sugerirao je da je optička aktivnost organskih spojeva povezana s asimetričnom molekularnom strukturom, s atomom ugljika koji se nalazi u središtu tetraedra, au četiri njegova ugla nalaze se atomi ili grupe atoma koji se međusobno razlikuju. Dakle, izmjena atoma ili grupa atoma smještenih u uglovima tetraedra može dovesti do pojave molekula koji su identični po hemijskom sastavu, ali su po strukturi zrcalne slike jedni druge. Ovo objašnjava razlike u optičkim svojstvima.

Dva mjeseca kasnije u Francuskoj je do sličnih zaključaka došla osoba koja je radila na ovom problemu nezavisno od V.-G. njegov prijatelj na Univerzitetu u Parizu, Joseph Achille Le Bel. Proširujući koncept tetraedarskog asimetričnog atoma ugljika na spojeve koji sadrže ugljik-ugljik dvostruke veze ( zajedničke ivice) i trostruke veze (zajednička lica), V.-G. tvrdili su da ovi geometrijski izomeri povezuju ivice i lica tetraedra. Pošto je Van't Hoff–Le Belova teorija bila izuzetno kontroverzna, W.-G. nije se usudio da je prijavi kao doktorsku disertaciju. Umjesto toga, napisao je disertaciju o cijanosirćetnoj i malonskoj kiselini i doktorirao hemiju 1874.

Razmatranja V.-G. o asimetričnim atomima ugljika objavljeni su u holandskom časopisu i imali su mali utjecaj sve dok njegov rad nije preveden na francuski dvije godine kasnije i njemački jezici. Isprva su teoriju van't Hoff-Le Bela ismijavali poznati hemičari poput A.V. Hermanna Kolbea, koji je to nazvao „fantastičnom glupošću, potpuno lišenom bilo kakve činjenične osnove i potpuno neshvatljivom ozbiljnom istraživaču“. Međutim, s vremenom je formirao osnovu moderne stereokemije - oblasti hemije koja proučava prostornu strukturu molekula.

Formiranje naučne karijere V.-G. išlo je polako. U početku je morao da drži privatne časove hemije i fizike po oglasu, a tek 1976. godine dobija mesto predavača fizike na Kraljevskoj veterinarskoj školi u Utrehtu. Sljedeće godine postaje predavač (a kasnije i profesor) teorijske i fizičke hemije na Univerzitetu u Amsterdamu. Ovdje je u narednih 18 godina držao pet predavanja svake sedmice o organskoj hemiji i jedno predavanje o mineralogiji, kristalografiji, geologiji i paleontologiji, a vodio je i hemijsku laboratoriju.

Za razliku od većine hemičara svog vremena, V.-G. imao temeljno matematičko obrazovanje. Naučniku je to bilo korisno kada je preuzeo težak zadatak proučavanje brzina reakcija i uslova koji utiču na hemijsku ravnotežu. Kao rezultat obavljenog posla, V.-G. U zavisnosti od broja molekula uključenih u reakciju, klasifikovao je hemijske reakcije na monomolekularne, bimolekularne i multimolekularne, a takođe je odredio redosled hemijskih reakcija za mnoga jedinjenja.

Nakon nastupanja hemijske ravnoteže u sistemu, i prednja i obrnuta reakcija se odvijaju istom brzinom bez ikakvih konačnih transformacija. Ako se pritisak u takvom sistemu poveća (promijene se uvjeti ili koncentracija njegovih komponenti), ravnotežna tačka se pomjera tako da tlak opada. Ovaj princip je 1884. godine formulisao francuski hemičar Henri Louis Le Chatelier. Iste godine V.-G. primenio principe termodinamike u formulisanju principa pokretne ravnoteže koja je rezultat promena temperature. Istovremeno je uveo sada već općeprihvaćenu oznaku za reverzibilnost reakcije s dvije strelice usmjerene u suprotnim smjerovima. Rezultati svog istraživanja V.-G. opisano u "Esejima o hemijskoj dinamici" ("Etudes de dynamique chimique"), objavljenom 1884.

Godine 1811. talijanski fizičar Amedeo Avogadro otkrio je da jednake zapremine svih plinova na istoj temperaturi i pritisku sadrže isti broj molekula. V.-G. došao do zaključka da ovaj zakon važi i za razblažene rastvore. Otkriće koje je napravio bilo je veoma važno, jer se sve hemijske i metaboličke reakcije u živim bićima odvijaju u rastvorima. Naučnik je takođe eksperimentalno utvrdio da osmotski pritisak, koji je mera težnje dvaju različitih rastvora sa obe strane membrane da izjednače svoju koncentraciju, u slabim rastvorima zavisi od koncentracije i temperature i, prema tome, poštuje gasne zakone termodinamike. Diriguje V.-G. studije razrijeđenih otopina dale su osnovu za teoriju elektrolitička disocijacija Svante Arrhenius. Nakon toga, Arrhenius se preselio u Amsterdam i radio zajedno sa W.-G.

Godine 1887. V.-G. i Wilhelm Ostwald je aktivno učestvovao u stvaranju “Časopisa fizičke hemije” (“Zeitschrift fur Physikalische Chemie”). Ostwald je nedavno preuzeo upražnjeno mjesto profesora hemije na Univerzitetu u Lajpcigu. V.-G. je takođe ponuđena ova pozicija, ali je on ponudu odbio, pošto je Univerzitet u Amsterdamu najavio spremnost da izgradi novu za naučnika hemijska laboratorija. Međutim, kada je V.-G. postalo je očigledno da je posao koji je obavljao u Amsterdamu pedagoški rad, kao i obavljanje administrativnih poslova ometaju njegovu istraživačke aktivnosti godine, prihvatio je ponudu Univerziteta u Berlinu da preuzme mjesto profesora eksperimentalne fizike. Dogovoreno je da ovdje drži predavanja samo jednom sedmično i da mu se stavi na raspolaganje potpuno opremljena laboratorija. To se dogodilo 1896.

Radeći u Berlinu, W.-G. uključio se u primjenu fizičke hemije za rješavanje geoloških problema, posebno u analizu okeanskih naslaga soli u Stasfurtu. Prije Prvog svjetskog rata, ova nalazišta su gotovo u potpunosti davala kalijev karbonat za proizvodnju keramike, deterdženti, staklo, sapun i posebno đubriva. V.-G. također je počeo proučavati probleme biohemije, posebno proučavanje enzima koji služe kao katalizatori hemijske promene neophodan za žive organizme.

Godine 1901. V.-G. postao je prvi dobitnik Nobelove nagrade za hemiju, koja mu je dodijeljena “kao priznanje za ogroman značaj njegovog otkrića zakona kemijske dinamike i osmotskog tlaka u otopinama”. Predstavljamo V.-G. u ime Kraljevske švedske akademije nauka, S.T. Odner je naučnika nazvao osnivačem stereohemije i jednim od tvoraca doktrine hemijske dinamike, a takođe je naglasio da istraživanje V.-G. "značajno je doprinio izvanrednim dostignućima fizičke hemije."

Godine 1878. V.-G. oženio se kćerkom roterdamskog trgovca Johannom Francine Mees. Imali su dvije kćeri i dva sina.

Tokom svog života, V.-G. nosio je živo interesovanje za filozofiju, prirodu, poeziju. Umro je od plućne tuberkuloze 1. marta 1911. u Steglitzu u Njemačkoj (danas dio Berlina).

Pored Nobelove nagrade, W.-G. je nagrađen Davy medaljom Kraljevskog društva u Londonu (1893) i Helmholtz medaljom Pruske akademije nauka (1911). Bio je član Kraljevske holandske i Pruske akademije nauka, Britanskog i Američkog hemijskog društva, Američke nacionalne akademije nauka i Francuska akademija Sci. V.-G. Dobitnik je počasnih diploma Univerziteta u Čikagu, Harvardu i Jejlu.