ЈАКОБ В'АНТ ХОФ

Ван'т Хоф ја доби првата Нобелова награда за хемија за неговото откритие на законите на хемиската динамика и осмотскиот притисок. Ова висока наградабеше забележано значењето на младото поле на науката - физичка хемија.

Научник кој уживаше универзална почит, член на педесет и две научни здруженија и академии, почесен доктор на многу повисоки образовните институцииВан'т Хоф зад себе остави голем број фундаментални теории кои се од трајно значење за хемијата денес. Идеите, идеите и погледите на научникот одиграа голема улога во развојот на основите на модерната минералогија, како и во развојот на биологијата. Ван'т Хоф влезе во историјата на науката како еден од основачите на стереохемијата, доктрината за хемиска рамнотежа и хемиска кинетика, осмотската теорија на решенија и хемиската геологија.

Џејкоб Хенрик Ван'т Хоф е роден на 30 август 1852 година во Холандија, во Ротердам, во семејство на лекар. Членовите на ова семејство постојано биле избирани за бургомајстори и биле на други избрани функции во градската управа.

Веќе во основно училиштенаставниците ја забележале љубовта на момчето кон музиката и поезијата. Потоа, тој покажа извонредни способности за прецизност природните науки. По завршувањето на училиштето во 1869 година, Џејкоб влегол во Политехниката во Делфт. И тука тој беше значително супериорен во однос на своите колеги студенти во однос на знаењето, па затоа во 1871 година, без приемен испитбеше примен на Универзитетот во Лајден. Подоцна на овој универзитет Вант Хоф го положил кандидатскиот испит.

Но, тоа не му се допадна во Лајден и отиде во Бон да го посети познатиот хемичар Кекула. По откривањето на пропионската киселина од страна на младите научници, Кекуле му препорача на неговиот студент да оди во Париз за да го види професорот Вурц, специјалист за органска синтеза.

Во Париз, Јаков се зближил со францускиот хемичар-технолог Џозеф Ашил Ле Бел. И двајцата со интерес ги следеа истражувањата на Пастер во областа на оптичката изомеризам.

Во декември 1874 година Ван'т Хоф ја одбранил својата докторска дисертација на Универзитетот во Утрехт и во 1876 година започнал наставни активностиво локалното ветеринарно училиште. Во есента 1874 година, тој објави мало дело во Утрехт со долг наслов: „Предлог за примена на модерни структурни структури во вселената хемиски формулизаедно со белешки за односот помеѓу оптичката ротациона моќ и хемиската конституција органски соединенија».

Ван'т Хоф воведе принципи во науката што овозможија да се разгледа структурата од нови позиции хемиски соединенија. Идејата дека во молекулата на метан четири атоми на водород се рамномерно распоредени во вселената и затоа можеме да зборуваме за тетраедарскиот облик на молекулата нè враќа на ставовите на Кекуле. Во моделот предложен од Ван'т Хоф, четирите валентни на јаглеродниот атом се насочени кон темињата на тетраедарот, во чиј центар се наоѓа овој атом. Користејќи таков модел, Вант Хоф предложи дека поради поврзувањето на атомите или атомските групи со јаглеродот, тетраедарот може да биде асиметричен и ја изрази идејата за асиметричен јаглероден атом. Тој напиша: „Во случај кога четирите афинитети на јаглеродниот атом се заситени со четири различни едновалентни групи, можно е да се добијат две и само две различни тетраедри, кои се огледални слики една на друга и не можат ментално да се комбинираат на кој било начин. , односно имаме работа со две структурни формули во вселената“.

Новата статија на Ван'т Хоф „Хемијата во вселената“ (1875), каде што тој ги изрази сите овие размислувања, послужи како почеток на нова фаза во развојот на органската хемија. Наскоро тој добил писмо од професорот Вислиценус, еден од најпознатите специјалисти во оваа област: „Би сакал да добијам согласност за преведување на вашата статија на германски од мојот асистент д-р Херман. Твојот теоретски развој ми донесе голема радост. Во него гледам не само крајно генијален обид да се објаснат досега неразбирливите факти, туку верувам и дека во нашата наука... ќе добие епохално значење“.

Преводот на статијата е објавен во 1876 година. Во тоа време, Вант Хоф добил позиција како помошник физичар во Ветеринарниот институт во Утрехт.

Голема улога во популаризацијата на новите ставови на Ван'т Хоф неволно имаше професорот Г. Колбе од Лајпциг. Во остра форма тој ги искажа своите коментари во врска со написот на холандскиот научник: „Некој доктор Ј.Г. Ван'т Хоф, од Ветеринарниот институт во Утрехт, очигледно нема вкус за прецизни хемиски истражувања. Многу позгодно му е да го качи Пегаз (веројатно позајмен од Ветеринарниот институт) и да објави во неговата Хемија во вселената дека, како што му се чинеше за време на неговиот храбар лет до хемискиот Парнас, атомите се наоѓаат во меѓупланетарниот простор. Нормално, сите што го прочитаа овој остар укор беа заинтересирани за теоријата на Ван'т Хоф. Така започна неговото брзо ширење во научниот свет. Сега Ван'т Хоф може да ги повтори зборовите на неговиот идол Бајрон: „Едно утро се разбудив како славна личност“. Неколку дена по објавувањето на статијата, на Колбе ван'т Хоф му била понудена наставна позиција на Универзитетот во Амстердам, а во 1878 година станал професор по хемија.

Од 1877 до 1896 година Ван'т Хоф бил професор по хемија, минералогија и геологија на неодамна основаниот Универзитет во Амстердам. Неговата сопруга Џени ван Хоф-Мис секогаш беше покрај него. Таа успеа не само да се грижи за куќата и децата, туку и успеа да создаде вистинска креативна атмосфера за нејзиниот сопруг.

Интересите на Ван'т Хоф во потрагата по најопштите закони повторно се појавија во неговото големо дело „Погледи за органската хемија“. Но, наскоро научникот се префрли на проучување на хемиската динамика. Своите гледишта за ова прашање ги изнесе во книгата „Есеи за хемиска динамика“ (1884).

Ван'т Хоф ја развил теоријата за брзината на реакцијата и со тоа ги создал основите на хемиската кинетика. Тој ја дефинираше брзината на реакција како природна, но не секогаш униформа, промена во концентрацијата на супстанциите што реагираат по единица време. Тој успеа да ја формулира оваа шема во општа математичка форма. Воспоставување на зависноста на брзината на реакцијата од бројот на молекули во интеракција, како и новите идеи на Ван’т Хоф за природата, тесно поврзани со ова хемиска рамнотежазначително придонесе за значителен напредок во теоретската хемија.

Во исто време, беше откриено дека хемиската рамнотежа, сметана од Ван'т Хоф како резултат на две спротивно насочени реакции кои се случуваат со иста брзина (реверзибилен процес), зависи од температурата. Ван'т Хоф ги поврзал идеите за хемиската рамнотежа со двата принципа на термодинамиката веќе познати во тоа време. Најважниот резултатОваа работа беше изведена од Вант Хоф на математичка формула која ја рефлектираше врската помеѓу температурата и топлината на реакцијата со константата на рамнотежа. Оваа шема сега е позната како изохора равенка на реакцијата Вант Хоф.

Другиот голем придонес на Ван'т Хоф во теоретска хемијаЗа време на периодот на Амстердам, неговата активност беше откривањето на аналогијата на осмотскиот и гасниот притисок. Врз основа на емпириските закони формулирани од Раул за зголемување на точката на вриење и намалување на точката на замрзнување на растворите, Ван'т Хоф ја развил осмотската теорија на растворите во 1885 година.

К. Манолов во својата книга раскажува како научникот дошол до ова откритие: „Зошто да не го замислиме системот во осмометар „вода - полупропустлива преграда - раствор“ во форма на цилиндар со клип? Растворот е на дното на цилиндерот, клипот е преграда, а над него е вода. Ова е основниот метод на термодинамика. Принципите на термодинамиката на гас важат и за својствата на разредените раствори.

Ван'т Хоф нацртал цилиндар со клип, во просторот под клипот напишал „Решение“, а над клипот напишал „Вода“. Стрелките насочени од растворот кон водата покажаа дека има притисок во растворот, кој има тенденција да го подигне клипот нагоре.

„Прво треба да пресметате каква работа е потребна за клипот да се движи нагоре под влијание на осмотскиот притисок, но можете да го направите спротивното - да дознаете каква работа е потребна за да се врати клипот надолу, надминувајќи го осмотскиот притисок“.

Ван'т Хоф извршил математички пресметки, пополнувајќи го листот со формули и еве го конечниот резултат!

„Неверојатно! Зависноста е сосема иста како кај гасовите! Изразот е апсолутно идентичен со равенката Клапејрон-Клаузиус!“ Ван'т Хоф го зеде листот и ги повтори сите пресметки. „Ист резултат! Законите на осмотскиот притисок се идентични со законите за гас. Ако константата има иста вредност, тогаш молекулите на разредената супстанција можеме да ги третираме како молекули на гас, замислувајќи дека растворувачот е отстранет од контејнерот. Константата може да се пресмета од податоците на Фафер“. Повторно ја зеде тетратката и пенкалото брзо се лизна по хартијата. За шеќерните раствори, константата имала иста вредност како и гасната константа. Аналогијата беше целосна“.

Ван'т Хоф открил дека растворените молекули произведуваат осмотски притисок, еднакво на тоапритисокот што би го извршиле истите молекули доколку тие, во гасовита состојба, заземаат волумен еднаков на волуменот на растворот. Ова фундаментално откритие го покажа единството на законите на физиката и хемијата (иако причините за осмотскиот притисок не беа откриени).

Ван'т Хоф, исто така, имаше големо влијание врз понатамошниот развој на теоријата на дисоцијација, проучувајќи го во своето дело „Хемиска рамнотежа во системи на гасови и разредени раствори“ (1886).

Во март 1896 година, Ван'т Хоф го напуштил Амстердам, преселувајќи се во Берлин на покана на Пруската академија на науките. Во согласност со предлогот на Макс Планк и Емил Фишер, беше создадена специјална истражувачка лабораторија за Вант Хоф во Академијата на науките, а самиот научник веднаш беше избран. полноправен члени почесен професор на Универзитетот во Берлин.

Во Германија, тој изврши обемна експериментална и теоретска работа што помогна да се воспостават услови за формирање на депозити калиумови солии да се создаде рационална технологија за нивна обработка.

Научникот бил во Америка кога дознал дека ја добил првата Нобелова награда за хемија „како признание за огромното значење на неговото откритие на законите за хемиската динамика и осмотскиот притисок во растворите“. На 10 декември 1901 година, истакнати луѓе се собраа во Стокхолм светски научници. Церемонијата во свечено осветлената сала на Шведската академија на науките беше навистина незаборавна.

Вечерта, на банкетот, Ван'т Хоф имаше можност да ја изрази својата срдечна благодарност за големата чест што му беше укажана, на Комитетот за Нобеловата награда за хемија и лично на неговиот претседател, професорот П. Клеве.

Претставувајќи го научникот во име на Кралската шведска академија на науките, С.Т. Однер го нарече научникот основач на стереохемијата и еден од креаторите на доктрината за хемиска динамика, а исто така нагласи дека истражувањето на Вант Хоф „даде значаен придонес за извонредните достигнувања на физичката хемија“.

Во наредните денови, според барањата Нобеловиот комитет, наградените требаше да направат презентации на научни достигнувања, за што им беше доделена награда. Ван'т Хоф во своето предавање зборуваше за теоријата на решенија.

Научникот продолжил да работи, но долгогодишната сериозна болест го спречила Вант Хоф понатамошно да го проучува синтетичкото дејство на ензимите во жив растителен организам.

Вант Хоф

(1852- 1911)

Холандски хемичар, еден од основачите физичка теоријахемија и стереохемија, Џејкоб ван'т Хоф е роден на 30 август 1852 година во Ротердам во семејство на лекар.
Во 1869 година, Ван'т Хоф завршил средно училиште. И иако уште од детството сонуваше за кариера како хемичар, поради желбите на неговите родители, тој почна да студира инженерство, па дури и работеше извесно време во фабрика за шеќер.
Во 1871 година, Ван'т Хоф влегол на Природно-математичкиот факултет на Универзитетот Лајден, а потоа се преселил на Универзитетот во Бон за да студира хемија. Ван'т Хоф го подобрил своето знаење во Париз, по извесно време се вратил во Холандија и во 1874 г. Докторирал по хемија на Универзитетот во Утрехт.
Развојот на научната кариера на Џејкоб се одвиваше многу бавно, иако тој беше првиот кој (во 1874-1875) ја разви теоријата за просторното распоредување на атомите во молекулите на органските соединенија, што наскоро стана основа на модерната стереохемија. Само во 1876 г. Тој зазеде позиција како предавач по физика во Кралското ветеринарно училиште во Утрехт. Во 1878 г Вант Хоф станува професор по теоретска и физичка хемија на Универзитетот во Амстердам. Истата година, Џејкоб Ван'т Хоф се оженил со ќерката на трговец од Ротердам, Јохана Франсин Мис. Овој среќен брачен пар имаше две ќерки и два сина.
Во 1896 година, Ван'т Хоф се преселил на местото професор експериментална физикана Универзитетот во Берлин, каде што имал на располагање комплетно опремена лабораторија, а воедно и можност да се занимава со истражувачки активности.
Како резултат на своето истражување, Ван'т Хоф извлекол една од основните равенки на термодинамиката - изохорната равенка, како и формулата за зависноста на хемискиот метод од константата на рамнотежа на хемиската реакција на константна температура, која е, изотермната равенка. Тој ја развил теоријата за разредени раствори, врз основа на аналогијата помеѓу супстанциите во гасовити и растворливи состојби, го проширил законот за идеални гасови на разредени раствори и го извел законот за осмотски притисок (законот на Вант Хоф). Во 1890 година тој го воведе концептот на цврсти решенија, користејќи ги своите идеи за цврсти материи.
Во 1901 година Вант Хоф стана првиот лауреат Нобелова наградаво хемијата како признание за огромната важност на неговото откривање на законот за осмотски притисок во растворите.
Покрај Нобеловата награда, на Вант Хоф му беа доделени и медали од научните друштва различни земји, бил член на европската и американската хемиска и научна академија, а дипломирал на универзитетите во Велика Британија и Америка.

Зависноста на брзината на хемиската реакција од температурата се одредува со правилото Ван'т Хоф.

Холандскиот хемичар Ван'т Хоф Џејкоб Хендрик, основачот на стереохемијата, стана првиот добитник на Нобеловата награда за хемија во 1901 година. Нему му беше доделена за неговото откривање на законите на хемиската динамика и осмотскиот притисок. Ван'т Хоф го воведе концептот на просторна структура хемиски супстанции. Тој беше уверен дека напредокот во основните и применетите истражувања во хемијата може да се постигне со користење на физички и математички методи. Откако ја разви теоријата за брзината на реакцијата, тој создаде хемиска кинетика.

Брзина на хемиска реакција

Значи, кинетиката на хемиските реакции е проучување на стапката на појава, на што хемиска интеракцијасе јавува при реакции и за зависноста на реакциите од различни фактори. Различни реакции имаат различни стапки на појава.

Брзина на хемиска реакцијадиректно зависи од природата на хемикалиите кои влегуваат во реакцијата. Некои супстанции, како што се NaOH и HCl, можат да реагираат во дел од секундата. И некои хемиски реакциитраат со години. Пример за таква реакција е рѓосувањето на железото.

Брзината на реакцијата зависи и од концентрацијата на реактантите. Колку е поголема концентрацијата на реагенсите, толку е поголема брзината на реакцијата. За време на реакцијата, концентрацијата на реагенсите се намалува, затоа, брзината на реакцијата се забавува. Односно, во почетниот момент брзината е секогаш поголема отколку во кој било следен момент.

V = (C крај – од почеток)/(t крај – t почеток)

Концентрациите на реагенсот се одредуваат во одредени временски интервали.

Правилото на Ван'т Хоф

Важен фактор од кој зависи брзината на реакциите е температурата.

Сите молекули се судираат со други. Бројот на удари во секунда е многу висок. Но, сепак, хемиските реакции не се случуваат со голема брзина. Ова се случува затоа што за време на реакцијата молекулите мора да се соберат во активиран комплекс. И само активните молекули чија кинетичка енергија е доволна за ова можат да го формираат. Со мал број активни молекули, реакцијата се одвива бавно. Како што се зголемува температурата, бројот на активни молекули се зголемува. Следствено, стапката на реакција ќе биде поголема.

Ван'т Хоф верувал дека брзината на хемиската реакција е природна промена во концентрацијата на супстанциите што реагираат по единица време. Но, тоа не е секогаш униформно.

Правилото на Ван'т Хоф го вели тоа со секои 10° зголемување на температурата, брзината на хемиската реакција се зголемува за 2-4 пати .

Математички, правилото на Ван'т Хоф изгледа вака:

Каде V 2 т 2, А В 1 - брзина на реакција на температура t 1 ;

ɣ - температурен коефициентбрзина на реакција. Овој коефициент е односот на константите на брзината на температурата t+10И т.

Па ако ɣ = 3, а на 0 o C реакцијата трае 10 минути, а потоа на 100 o C ќе трае само 0,01 секунди. Наглото зголемување на брзината на хемиската реакција се објаснува со зголемување на бројот на активни молекули со зголемување на температурата.

Ван'т Хофовото правило е применливо само во температурниот опсег од 10-400 o C. Реакциите во кои учествуваат големи молекули не го почитуваат правилото на Ван'т Хоф.

Првата Нобелова награда за хемија му беше доделена на Џејкоб Хајнрих Ван'т Хоф во 1901 година за неговото откритие на законите на хемиската динамика и осмотскиот притисок. Оваа висока награда ја препозна важноста на една млада област на науката - физичка хемија.

Веќе во своите први дела, Ван'т Хоф обезбеди силни докази за позицијата: само употребата на физички и математички методиможе да обезбеди напредок во основните и применетите истражувања во хемијата. Појавата на нови области на знаење, како што е стереохемијата, стана возможна само во тесна врска со другите области на природните науки. Ван'т Хоф стана основач на стереохемијата. Тој излезе со нови гледишта против сите неточни ставови на жестоките агностици и тесногради емпиричари и воведе идеи за просторната структура на супстанциите во хемијата.

Ван'т Хоф е роден на 30 август 1852 година во Ротердам во семејство на лекар. За неколку генерации, семејството Ван'т Хоф поседувало имот во близина на холандскиот град Дотрехт. Членовите на ова семејство служеа како бургомајстори или беа на други избрани позиции во градската управа многу децении.

Веќе во основно училиште, наставниците ја забележале љубовта на младиот Ван'т Хоф кон музиката и поезијата. Подоцна покажа извонредни способности во точните природни науки. По завршувањето на училиштето во 1869 година, идниот научник влезе во Политехниката во Делфт. Во текот на годините на студирање, Ван'т Хоф стана особено заинтересиран за диференцијалното и интегралното сметање, кое во тоа време го привлече големото внимание на многумина.

Ван'т Хоф потоа се заинтересирал за филозофијата. Тој темелно го проучувал „Курсот на позитивна филозофија“ на О. Конт, во кој го привлекол вниманието на патот што води до рационално истражување) по хемија. Ван'т Хоф ја сфати изјавата на Конт како начин за логично подобрување на хемиското знаење. Но, Вант Хоф не го прифати ниту непријателството на Конт кон теоријата, ниту неговата ограничена механиистичка методологија. Напротив, ван'т Хоф ја препозна потребата за единство на теоријата и практиката; никогаш не се придржувал до еднострано емпириско гледиште, а подоцна ги бранел своите материјалистички идеи против „енергетиката“ на Оствалд.

Во Политехничкиот факултет во Делфт, Ван'т Хоф бил значително супериорен во однос на своите колеги студенти во однос на знаењето, па затоа во 1871 година бил примен на Универзитетот во Лајден без приемен испит. Подоцна на овој универзитет Вант Хоф го положил кандидатскиот испит. Покрај интересот за математиката, кај него повторно се разгорела „старата љубов кон хемијата“, а Вант Хоф своето хемиско образование го продолжил во тогаш најпознатите центри на оваа наука - во лабораториите на Кекуле во Бон и Вурц во Париз. Во тоа време, Кекуле, автор на теоријата за структурата на бензенот и творец на идеи за редот на атомите во молекулите, се сметаше за еден од водечките експерти во областа на фундаменталните проблеми на хемијата. Восхит од личноста на овој научник и неговата работа го разбудиле интересот на Ван'т Хоф за проучување на структурата на молекулите. Но, Ван'т Хоф не остана долго во Бон. Додека работел за Вурц во Париз, тој го запознал Ле Бел, кој истовремено со Ван'т Хоф и независно од него, го создал познатиот тетраедарски модел на јаглеродниот атом врз основа на идеите на Кекуле за просторното распоредување на атомите во молекулата.

Во декември 1874 година, Ван'т Хоф ја одбранил својата докторска дисертација на Универзитетот во Утрехт и во 1876 година започнал да предава во локалното ветеринарно училиште. Во есента 1874 година, тој објави во Утрехт мало дело со долг наслов: „Предлог за просторна примена на современите структурни хемиски формули, заедно со белешки за односот помеѓу оптичката ротациона моќ и хемиската конституција на органските соединенија. “37 Ниту ова дело, објавено на холандски, ниту неговиот превод на француски (Ротердам, 1875) не го привлекоа вниманието на хемичарите. Вистинската слава дојде по Вислиценус - силен поддржувач нова наукаСтереохемија 38 - ги запозна научниците во 1877 година со германскиот превод на оваа многу ревидирана статија од Ван'т Хоф, сега наречена „Уредување на атомите во вселената“. Овој превод е објавен со предговор од Vislicenus 39 .

Ван'т Хоф воведе принципи во науката што овозможија да се разгледа структурата на хемиските соединенија од нови позиции. Идејата дека во молекулата на метанот CH 4 четири атоми на водород се рамномерно распоредени во вселената и затоа можеме да зборуваме за тетраедралната форма на молекулата нè враќа на ставовите на Кекуле 40 . Тие се рефлектираат во моделот предложен од Ван'т Хоф: четирите валентни на јаглеродниот атом се насочени кон темињата на тетраедарот, во чиј центар се наоѓа овој атом 41. Користејќи таков модел, Вант Хоф предложи дека поради поврзувањето на атомите или атомските групи со јаглеродот, тетраедарот може да биде асиметричен и ја изрази идејата за асиметричен јаглероден атом. Тој напиша: „Во случај кога четирите афинитети на јаглеродниот атом се заситени со четири различни едновалентни групи, можно е да се добијат две и само две различни тетраедри, кои се огледални слики една на друга и не можат ментално да се комбинираат на кој било начин. , односно, имаме работа со две структурни формули во просторот“ 42.

Феноменот на оптичка изомеризам не можеше да се разбере со користење на тогаш постоечката структурни формули. Извонредното достигнување на Ван'т Хоф беше воспоставувањето врска помеѓу присуството на асиметричен јаглероден атом во соединението и оптичката изомеризам на супстанцијата. Холандскиот научник сметаше дека е неспорно дека и двата оптички изомери одговараат на два молекуларни модели со огледална симетрија во однос на асиметричниот јаглероден атом. Затоа, секое оптички активно соединение содржи асиметричен јаглероден атом. Оваа претпоставка лесно може да се потврди експериментално; Ван'т Хоф ја потврди својата хипотеза за постоење на просторни структурни формули за време на експерименталното проучување на бројни оптички активни соединенија.

Во ова дело Ван'т Хоф објаснил и друг вид изомеризам, кој Вислиценус го нарекол „геометриски изомеризам“. Ова е, на пример, изомеризмот на фумарните киселини ( транс-бутенедикарбоксилна киселина) и малеинска киселина ( цис-бутенедикарбоксилен). Нивните структурни формули се исти, но нивните својства се различни. За да го објасни овој феномен, Ван'т Хоф повторно го користел тетраедарскиот модел на јаглеродниот атом, со што се поврзувал просторна структураи хемиските својства на супстанциите. Така, важноста на менталните модели во хемијата повторно беше докажана.

И покрај тоа што ја проучувал филозофијата на Конт, Ван'т Хоф бил материјалист и спонтан дијалектичар. Со своите говори и резултатите од истражувањето, Ван'т Хоф доследно ја бранеше атомско-молекуларната наука од нападите на идеалистичките филозофи, а во 90-тите години од поддржувачите на енергетизмот на Оствалд. Откритието на Ван'т Хоф за стереохемијата му нанесе најсилниот удар на идеализмот. Уште во 1871 година, Ернст Мах изнесе бројни и, според него, непобитни аргументи дека „ хемиски елементине може да постои во простор од три димензии.“ Ван'т Хоф се спротивстави и на овие идеалистички изјави и на ставовите на Колбе изразени во прегледот на делото на Ван'т Хоф.

Херман Колбе (1818-1884); автор на бројни написи во „Журнал“ објавени под негова редакција практична хемија"; во која тој се спротивстави на стереохемиските идеи на Ван'т Хоф

Во 1877 година, набргу по објавувањето на германскиот превод на статијата на Ван'т Хоф, Колбе напишал во груба полемичка форма: „Извесен д-р Ј. Г. Вант Хоф, кој има позиција во ветеринарното училиште во Утрехт, очигледно не како прецизно хемиско истражување. Тој го најде попријатно да се качи на Пегазус (веројатно позајмен од ветеринарното училиште) и да му каже на светот што видел од хемискиот Парнасус во неговиот храбар лет - распоредот на атомите во космичкиот простор“ 43. На друго место во написот на Колбе читаме: „За нашево време е извонредно, сиромашно со критика и мразење критики, што двајца речиси непознати хемичари, од кои едниот работи во ветеринарно училиште, а другиот во земјоделски институт, 44 самоуверено разговараат за еден од најтешките проблеми на хемијата ", кои, можеби, никој не може да ги реши: прашањето за распоредот на атомите во вселената - и објаснувањата се дадени со таква дрскост што едноставно ги обесхрабрува вистинските природни научници".

Неверувањето во можноста за познавање на светот, презирот кон теоретското размислување, дијалектиката и материјализмот го наведоа Колбе да се бори против напредните идеи во природните науки. Стереохемиските ставови на Ван'т Хоф постепено добија потврда и примена не само во органската хемија 45, туку 20 години подоцна во неорганска хемија 46. Односите воспоставени за асиметричниот јаглероден атом беа успешно искористени во 1890 година од Алфред Вернер за да ги објасни случаите на изомеризам во асиметричниот атом на азот.

Од 1877 до 1896 година Ван'т Хоф бил професор по хемија, минералогија и геологија на неодамна основаниот Универзитет во Амстердам. Таму извршил многу вредни теоретски трудови. Во исто време, Ван'т Хоф успеа среќно да ја комбинира храброста во изнесувањето идеи и темелноста во нивниот развој. Работата на Ван'т Хоф покажа дека проучувањето на основните хемиски закони е процес кој бара од истражувачот не само упорност, туку и имагинација. Во предавањето што го одржа Вант Хоф кога ја презеде функцијата професор на Универзитетот во Амстердам, научникот рече дека ниту подготовката на експеримент, ниту објаснувањето на добиените резултати не може да се направи без „имагинација во науката“. За да го проучи ова прашање, Вант Хоф прочитал повеќе од двесте биографии на математичари и природни научници. Овој стил на работа ги воодушеви учениците и пријателите на Ван'т Хоф.

Интересите на Ван'т Хоф за потрагата по најопштите закони повторно се појавија во неговото големо дело „Погледи за органската хемија“ (том. I-II, 1878-1881). Врз основа на идеите за асиметричниот јаглероден атом, во оваа работа тој сакаше да ги открие најопштите обрасци на односи помеѓу структурата и хемиски својстваоргански соединенија. Меѓутоа, решението на овие прашања во тоа време беше попречено од јасно недоволното познавање на структурата на атомите и молекулите. Дури и во наше време нема многу проблеми за кои се важни теоретски основиорганската хемија сè уште не се решени.

Van't Hoff наскоро се префрли на проучување на хемиската динамика; подоцна ги изложил своите ставови за ова прашање во книгата Есеи за хемиската динамика47 (1884). Холандскиот физички хемичар ја развил теоријата за брзината на реакцијата и со тоа ги создал основите на хемиската кинетика. Тој ја дефинираше брзината на реакција како природна, но не секогаш униформа, промена во концентрацијата на супстанциите што реагираат по единица време. Тој успеа да ја формулира оваа шема во општа математичка форма. Воспоставувањето на зависноста на брзината на реакцијата од бројот на молекули во интеракција, како и тесно поврзаните нови идеи на Ван'т Хоф за природата на хемиската рамнотежа, значително придонесоа за значителен напредок на теоретската хемија.

Во исто време, беше откриено дека хемиската рамнотежа, сметана од Вант Хоф како резултат на две спротивно насочени реакции кои се одвиваат со иста брзина (реверзибилен процес) 48, зависи од температурата. Ван'т Хоф ги поврзал идеите за хемиската рамнотежа со двата принципа на термодинамиката веќе познати во тоа време. Најважниот резултат од оваа работа беше изведувањето на математичка формула на Ван'т Хоф што ја рефлектира врската помеѓу температурата и топлината на реакцијата со константата на рамнотежа. Овој модел сега е познат како изохора равенка на реакцијата Вант Хоф 49.

Во развојот на доктрината за хемиска рамнотежа на термодинамичка основаСтудиите на Ле Шателје, Горстман и Гибс одиграа значајна улога.

Едно од најзначајните откритија од ова време беше воспоставувањето на природата движечка силареакции - хемиски афинитет. Овој концепт не е прецизно дефиниран 50 . Томсен во 1854 година и Бертелот во 1868 година се обидоа да го направат тоа, но не беа успешни 51 .

Во 1885 година, Вант Хоф сугерираше дека работата на реакцијата може да послужи како мерка за афинитет, и тој изведе математички израз за тоа 52. Сепак, таа не ја вклучуваше константата на рамнотежа од законот за масовно дејство, формулиран во општа форма во 1867 година од Гулдберг и Ваге врз основа на идејата за веројатноста за судири на молекулите кои реагираат едни со други. Во 1885 година, Ван'т Хоф успеал термодинамички да го изведе овој закон, што веднаш ја зголемило можноста за негова практична примена.

Последниот голем придонес на Ван'т Хоф во теоретската хемија за време на неговиот амстердамски период беше откривањето на аналогијата помеѓу осмотскиот и гасниот притисок. Врз основа на емпириските закони формулирани од Раул за зголемување на точката на вриење и намалување на точката на замрзнување на растворите, Ван'т Хоф ја развил осмотската теорија на растворите во 1885 година. Тој покажа аналогија во однесувањето на растворените супстанции и гасови и утврди дека равенката на состојбата на идеалните гасови PV = RT кога се користи за опишување на осмотскиот притисок во растворите има форма PV = iRT (i > 1 е коефициент што го карактеризира отстапувањето на однесувањето на некои супстанци) 53, растворите за осмотски притисок првпат биле измерени во 1877 година од ботаничарот Pfeffer, кој користел вештачки подготвени полупропустливи мембрани 54 . Ван'т Хоф можеше да разбере дека овој феномен е карактеристичен за хемиските процеси воопшто. Ван'т Хоф утврдил дека растворените молекули произведуваат осмотски притисок еднаков на притисокот што истите молекули би го извршиле доколку тие, во гасовита состојба, заземаат волумен еднаков на волуменот на растворот. Ова објаснување е дадено за високите вредности на осмотскиот притисок пронајдени од Pfeffer 55. Ова фундаментално откритие го покажа единството на законите на физиката и хемијата (иако причините за осмотскиот притисок не беа откриени).

Ван'т Хоф, исто така, имаше големо влијание врз понатамошниот развој на теоријата на дисоцијација, проучувајќи во својата работа „Хемиска рамнотежа во системи на гасови и разредени раствори“ (објавена во Стокхолм на францускиво 188656) природата на односот помеѓу намалувањето на точката на замрзнување на растворувачот, притисокот на пареата на растворот и осмотскиот притисок на солите, киселините и базите.

Заедно со Вилхелм Оствалд, Ван'т Хоф започнал да го објавува весникот за физичка хемија во 1887 година. Во првиот број на ова списание, покрај написот на Ван'т Хоф во кој се наведува осмотската теорија на решенијата, објавена е и работата на Сванте Арениус, која ги потврдила и развила ставовите на холандскиот научник.

Во 1890 година Ван'т Хоф го формулирал концептот на цврсти решенија 57 .

Во март 1896 година, Ван'т Хоф го напуштил Амстердам, преселувајќи се во Берлин на покана на Пруската академија на науките. Како одговор на предлогот на Макс Планк и Емил Фишер, беше создадена специјална истражувачка лабораторија за Ван'т Хоф во Академијата на науките, а самиот научник веднаш беше избран за редовен член и почесен професор на Универзитетот во Берлин. Во Берлин, тој изврши обемна експериментална и теоретска работа, која помогна да се воспостават услови за формирање на депозити на калиумови соли и да се создаде рационална технологија за обработка на такви супстанции. Резултатите од овие студии (спроведени од 1897 до 1903 година) беа објавени во два броја (1905 и 1909 година) под наслов „За формирање на депозити на океанска сол“ 58 .

Долгогодишната сериозна болест на Ван'т Хоф го спречила дополнително да го проучува синтетичкото дејство на ензимите во жив растителен организам. Предвидувањето направено од еден научник во 1900 година: „хемичарот со своите синтези ќе ја достигне клетката, која како органска материја сега ја проучуваат биолозите“ е брилијантно потврдено во нашите денови. Токму ова е задачата со која се соочуваат специјалистите во новото поле на истражување, кое го развиваат заеднички хемичарите и биолозите.

Научник кој уживаше универзална почит, член на педесет и две научни здруженија и академии 59, првиот добитник на Нобеловата награда за хемија (1901), носител на медали Дејви, Хелмхолц и други медали, пруски орден за заслуги во уметноста и науки, почесен доктор на многу високообразовни институции, Ван'т Хоф зад себе остави голем број фундаментални теории кои се од трајно значење за хемијата денес. Идеите, идеите и погледите на Ван'т Хоф одиграа голема улога во развојот на основите на модерната минералогија, како и во развојот на биологијата. Ван'т Хоф влезе во историјата на науката како еден од основачите на стереохемијата, доктрината за хемиска рамнотежа и хемиска кинетика, осмотската теорија на раствори и хемиската геологија 60 .

Холандскиот хемичар Џејкоб Хендрик Вант Хоф е роден во Ротердам, син на Алида Јакоба (Колф) Вант Хоф и Џејкоб Хендрик Вант Хоф, лекар и шекспиролог. Тој беше трето дете од седумте деца што им беа родени. Неговите први хемиски експерименти биле В.-Г., студент на градот Ротердам средно школо, од која дипломирал во 1869 година, поставена дома. Тој сонуваше за кариера како хемичар. Сепак, неговите родители, сметајќи дека истражувачката работа не ветува, го убедиле нивниот син да започне да студира инженерство во Политехничкото училиште во Делфт. Во него В.-Г. заврши тригодишна програма за обука за две години и го положи завршниот испит подобро од кој било друг. Таму се заинтересирал за филозофијата, поезијата (особено делата на Џорџ Бајрон) и математиката, интерес што го носел во текот на целиот свој живот.

Откако кратко време работел во фабрика за шеќер, В.-Г. во 1871 година станал студент на Природно-математичкиот факултет на Универзитетот Лајден. Сепак, веќе следната година тој се преселил на Универзитетот во Бон за да студира хемија под водство на Фридрих Август Кекуле. Две години подоцна, идниот научник ги продолжил студиите на Универзитетот во Париз, каде што ја завршил својата дисертација. Враќајќи се во Холандија, тој ја претстави за одбрана на Универзитетот во Утрехт.

Уште во самиот почетокот на XIXВ. Францускиот физичар Жан Батист Био забележал дека кристалните форми на некои хемикалии можат да ја променат насоката на зраците на поларизираната светлина што минуваат низ нив. Научните набљудувања исто така покажаа дека некои молекули (наречени оптички изомери) ја ротираат рамнината на светлината во спротивна насока од онаа во која ја ротираат другите молекули, иако и двете се ист тип на молекули и се состојат од ист број атоми. Набљудувајќи го овој феномен во 1848 година, Луј Пастер претпоставил дека таквите молекули се огледални слики едни на други и дека атомите на таквите соединенија се распоредени во три димензии.

Во 1874 година, неколку месеци пред да ја одбрани дисертацијата, В.-Г. објави труд од 11 страници со наслов „Обид да се прошири во просторот сегашните структурни хемиски формули. Со набљудување на врската помеѓу оптичката активност и наХемиски состојки на органски соединенија“).

Во овој труд, тој предложи алтернатива на дводимензионалните модели кои потоа се користеа за прикажување на структурите на хемиските соединенија. В.-Г. сугерираше дека оптичката активност на органските соединенија е поврзана со асиметрична молекуларна структура, при што јаглеродниот атом се наоѓа во центарот на тетраедарот, а во неговите четири агли има атоми или групи атоми кои се разликуваат едни од други. Така, размената на атоми или групи на атоми лоцирани во аглите на тетраедарот може да доведе до појава на молекули кои се идентични во хемискиот состав, но се огледални слики едни на други во структурата. Ова ги објаснува разликите во оптичките својства.

Два месеци подоцна во Франција, лице кое работело на овој проблем независно од В.-Г дошло до слични заклучоци. неговиот пријател на Универзитетот во Париз, Џозеф Акил Ле Бел. Со проширување на концептот на тетраедарски асиметричен јаглероден атом на соединенија кои содржат двојни врски јаглерод-јаглерод ( заеднички рабови) и тројни врски (заеднички лица), В.-Г. тврдеше дека овие геометриски изомери ги социјализираат рабовите и лицата на тетраедарот. Бидејќи теоријата Van't Hoff–Le Bel беше крајно контроверзна, В.-Г. не се осмели да го поднесе како докторска дисертација. Наместо тоа, тој напишал дисертација за цијанооцетна и маланска киселина и докторирал по хемија во 1874 година.

Размислувања В.-Г. за асиметрични јаглеродни атоми беа објавени во холандско списание и имаше мало влијание додека неговиот труд не беше преведен на француски две години подоцна и германски јазици. Отпрвин, теоријата на Van't Hoff–Le Bel беше исмејувана од познати хемичари како А.В. Херман Колбе, кој ја нарече „фантастична глупост, целосно лишена од каква било фактичка основа и целосно неразбирлива за сериозен истражувач“. Сепак, со текот на времето, таа ја формираше основата на модерната стереохемија - поле на хемијата што ја проучува просторната структура на молекулите.

Формирањето на научна кариера од В.-Г. се одвиваше полека. Најпрво морал да држи приватни часови по хемија и физика преку оглас, а дури во 1976 година добил позиција како предавач по физика во Кралската ветеринарна школа во Утрехт. Следната година станува предавач (а подоцна и професор) по теоретска и физичка хемија на Универзитетот во Амстердам. Овде, во следните 18 години, тој секоја недела одржуваше пет предавања за органска хемија и по едно предавање за минералогија, кристалографија, геологија и палеонтологија, а исто така раководеше и со хемиска лабораторија.

За разлика од повеќето хемичари од неговото време, В.-Г. имаше темелна математичка позадина. Тоа беше корисно за научникот кога го презеде тешка задачапроучување на брзината на реакцијата и условите кои влијаат на хемиската рамнотежа. Како резултат на сработеното, В.-Г. Во зависност од бројот на молекулите вклучени во реакцијата, тој ги класифицирал хемиските реакции како мономолекуларни, бимолекуларни и мултимолекуларни, а исто така го определил и редоследот на хемиските реакции за многу соединенија.

По почетокот на хемиската рамнотежа во системот, и напредните и обратните реакции се одвиваат со иста брзина без никакви конечни трансформации. Ако притисокот во таков систем се зголеми (условите или концентрацијата на неговите компоненти се менуваат), точката на рамнотежа се поместува така што притисокот се намалува. Овој принцип беше формулиран во 1884 година од францускиот хемичар Анри Луј Ле Шателие. Истата година В.-Г. ги применил принципите на термодинамиката при формулирањето на принципот на мобилна рамнотежа што произлегува од промените на температурата. Во исто време, тој ја воведе сега општо прифатената ознака за реверзибилност на реакција со две стрелки насочени во спротивни насоки. Резултатите од неговото истражување В.-Г. наведено во „Есеи за хемиска динамика“ („Etudes de dynamique chimique“), објавени во 1884 година.

Во 1811 година, италијанскиот физичар Амедео Авогадро открил дека еднакви волумени на гасови на иста температура и притисок содржат ист број на молекули. В.-Г. дошол до заклучок дека овој закон важи и за разредени раствори. Откритието што го направи беше многу важно, бидејќи сите хемиски и метаболички реакции во живите суштества се случуваат во раствори. Научникот, исто така, експериментално утврдил дека осмотскиот притисок, кој е мерка за тенденцијата на две различни раствори од двете страни на мембраната да ја изедначат нивната концентрација, во слабите раствори зависи од концентрацијата и температурата и, според тоа, ги почитува законите на гасот на термодинамиката. Диригирана од В.-Г. студиите за разредени раствори ја дадоа основата за теоријата електролитичка дисоцијацијаСванте Арениус. Последователно, Арениус се преселил во Амстердам и работел заедно со В.-Г.

Во 1887 година В.-Г. и Вилхелм Оствалд зеде активно учество во создавањето на „Journal of Physical Chemistry“ („Zeitschrift fur Physikalische Chemie“). Оствалд неодамна ја презеде празната позиција како професор по хемија на Универзитетот во Лајпциг. В.-Г. му била понудена и оваа позиција, но тој ја одбил понудата, бидејќи Универзитетот во Амстердам објавил подготвеност да изгради нова за научникот хемиска лабораторија. Меѓутоа, кога В.-Г. стана очигледно дека работата што ја извршува во Амстердам педагошка работа, како и извршувањето на административните должности му пречат истражувачки активности, ја прифатил понудата од Универзитетот во Берлин да ја преземе функцијата професор по експериментална физика. Договорено е овде да држи предавања само еднаш неделно и да му биде ставена на располагање комплетно опремена лабораторија. Ова се случи во 1896 година.

Работејќи во Берлин, В.-Г. се вклучи во примената на физичката хемија за решавање на геолошки проблеми, особено во анализата на океанските наслаги на сол во Стасфурт. Пред Првата светска војна, овие наоѓалишта речиси целосно обезбедувале калиум карбонат за производство на керамика, детергенти, стакло, сапун и особено ѓубрива. В.-Г. исто така започна да ги проучува проблемите на биохемијата, особено проучувањето на ензимите кои служат како катализатори хемиски промениесенцијални за живите организми.

Во 1901 година В.-Г. стана првиот добитник на Нобеловата награда за хемија, која му беше доделена „како признание за огромното значење на неговото откритие на законите на хемиската динамика и осмотскиот притисок во растворите“. Ви го претставуваме В.-Г. во име на Кралската шведска академија на науките, С.Т. Однер го нарече научникот основач на стереохемијата и еден од креаторите на доктрината за хемиска динамика, а исто така нагласи дека истражувањето на В.-Г. „придонесе значително за извонредните достигнувања на физичката хемија“.

Во 1878 година В.-Г. се оженил со ќерката на трговец од Ротердам, Јохана Франсин Мис. Имаа две ќерки и два сина.

Во текот на животот В.-Г. имал голем интерес за филозофијата, природата, поезијата. Починал од белодробна туберкулоза на 1 март 1911 година во Штеглиц, Германија (сега дел од Берлин).

Покрај Нобеловата награда, В.-Г. бил награден со Дејви медал на Кралското друштво од Лондон (1893) и Медал Хелмхолц на Пруската академија на науките (1911). Бил член на Кралската холандска и пруската академија на науките, британското и американското хемиско здружение, Американската национална академија на науките и Француска академија Sci. В.-Г. Нему му беа доделени почесни дипломи од Универзитетот во Чикаго, Харвард и Јеил.