Химик Якоб Хендрик Вант-Гофф был из числа тех ученых, для которых наука была настоящей страстью и смыслом жизни. Еще в раннем детстве ощутив свое истинное призвание, он не отступался от намеченного пути ни на шаг, без устали работая, совершенствуя себя и как ученый, и как личность. Вершиной признания его трудов на научном поприще стало получение Нобелевской премии, а также заслуженное почитание в научном мире.

Вант-Гофф считается одной из самых значительных фигур, повлиявших на развитие и становление химии как науки.

Юные годы Вант-Гоффа

Вант-Гофф родился в почитаемой и интеллигентной голландской семье, в которой, однако, его намерения стать ученым не слишком приветствовались. Родным городом будущего химика стал Роттердам, в котором 30 августа 1852 года он родился. Семья была большой. Якоб был третьим ребенком, после него родилось еще четверо. Отец Якоба был довольно успешным практикующим врачом, при этом имел очень интересное увлечение - слыл тонким ценителем и знатоком творчества Шекспира. Поэтому в доме традиционно любили литературу, эту любовь впитал в себя и подрастающий Якоб. Очень большое влияние на него, в частности, оказало творчество Байрона.

Первым учебным заведением Якоба стала городская средняя школа в Роттердаме. Учителя сразу заметили незаурядные способности Якоба к освоению точных наук, а также страстную любовь к поэзии.

Родители, также видя одаренность сына, мечтали о его блестящей карьере как инженера. Когда Якоб начал проявлять заинтересованность химическими опытами и наметил для себя будущее ученого, его родные отнеслись к такому рвению довольно прохладно, считая научную карьеру не слишком перспективной. Поэтому, вопреки желанию сына, родители настояли на его поступлении в Политехническую школу, расположенную в Дельфте.

Талантливому юноше надо отдать должное, ведь не питая особого пристрастия к освоению инженерной профессии, он смог стать лучшим выпускником школы на курсе. Это позволило Якобу в 1871 году поступить в престижный Лейденский университет, не сдавая вступительных экзаменов. Но, проучившись здесь на естественно-математическом факультете, Якоб понял, что изучение математики - не его путь. Поэтому по прошествии всего одного года обучения Вант-Гофф принимает решение перевестись в университет в Бонне, чтобы изучать столь любимую им химию. Руководителем молодого студента стал талантливый и уже сделавший себе имя ученый Фридрих Кекуле.

Начало научной карьеры

Два года, проведенные в Бонне в научных изысканиях под руководством Кекуле, принесли молодому химику Якобу Вант-Гоффу первое значительное достижение - им была открыта пропионовая кислота, которую сейчас используют для производства некоторых лекарственных препаратов и гербицидов. Видя в Вант-Гоффе перспективного ученого, Кекуле советует ему продолжить свою научную деятельность уже в Париже, под началом профессора Шарля Адольфа Вюрца, известного специалиста в области органического синтеза.

Результатом работы в Париже стало написание докторской диссертации, которую Вант-Гофф успешно защитил в университете города Утрехта, став в возрасте 22-х лет доктором наук.

Большой резонанс в научном мире того времени произвела написанная Вант-Гоффом статья, в которой он объяснял открытое еще в начале 19 века явление изменения направленности движения светового луча при прохождении через некоторые химические вещества, имеющие форму кристаллов. По мнению Вант-Гоффа, такое изменение потока света в молекуле вызвано появлением особых изомеров, которые являются зеркальными по отношению друг к другу. Как это часто случается в научном мире, почти одновременно с Вант-Гоффом такую теорию предложил и его коллега Ля Бель, при этом к одинаковым выводам оба ученых пришли, работая независимо друг от друга. Некоторым химикам такая теория показалась почти что смехотворной и оторванной от реальности, но, несмотря на это, в итоге именно она послужила одной из основ для новой науки стереохимии, областью изучения которой является пространственное строение молекул.

Преподавательская деятельность и дальнейшая научная работа

Несмотря на очень незаурядные способности и нестандартный подход к исследованиям, карьера Вант-Гоффа как ученого-химика развивалась не слишком стремительно. Некоторое время основным источником его дохода были частные уроки физики и химии, что никак не способствовало процветанию Вант-Гоффа как серьезного научного деятеля. Позже, в том же Утрехте, он получает приглашение на должность преподавателя физики в школе, а по истечении года он занимает место лектора в университете Амстердама, немного позже становится в нем профессором. Работе здесь он посвятил много лет своей жизни, регулярно читая лекции и проводя исследования.

Надо сказать, что успеху и достижениям Вант-Гоффа очень поспособствовали его основательные профессиональные знания в области математики, которыми располагал далеко не каждый химик. Это позволяло ученому с новой стороны подходить к решению многих задач, в итоге достигнув столь значительных высот в научной деятельности. Присужденная ему в 1901 году Нобелевская премия была результатом признания неоценимой важности его работы в 80-х годах 19 века в области химической динамики, на тему которой Вант-Гофф создал один из самых знаменитых своих трудов «Очерки по химической динамике».

В конце 80-х годов Вант-Гофф стал одним из основателей «Журнала физической химии». В это время уже известный ученый был желаемой кандидатурой на профессорские посты в разных университетах, в частности, он получал предложение стать профессором процветающего университета Лейпцига.

Однако Вант-Гофф не спешил с решением, поскольку руководство университета в Амстердаме в то время планировало строительство новой химической лаборатории. Однако вскоре ученый решает все-таки принять одно из предложений, в итоге переехав в Берлин, на работу в престижный и известный университет столицы Германии. Здесь Вант-Гофф получил в полное распоряжение отличное лабораторное оборудование и смог беспрепятственно и всецело отдаться любимой работе.

Областью научных исследований именитого голландца в это время была физическая химия, занимался он также и работой по изучению ферментов. Результаты всех его трудов сильно повлияли на становление химии как науки, а полученная Нобелевская премия была первой, врученной химику.

Семья

Еще в 1878 году Вант-Гофф женился на Иоганне Франсине Меес, которая так же, как и он, была родом из Роттердама. У них родилось четверо детей - два сына и две дочери.

Последние годы

Всю оставшуюся жизнь ученый провел, живя и работая в Германии. Он был членом многих научных организаций и имел почетные степени не только в европейских, но и в американских университетах. Помимо научной деятельности, которой была посвящена вся его жизнь, Якоб Вант-Гофф никогда не переставал восхищаться искусством, в частности, столь горячо им любимой поэзией. Также очень любил философию, обожал проводить время на природе.

ричиной смерти ученого стал туберкулез, на то время одно из очень распространенных и опаснейших заболеваний. Скончался великий ученый 1 марта 1911 года в германском Стеглице (сегодня - один из районов Берлина).

Для нас важна актуальность и достоверность информации. Если вы обнаружили ошибку или неточность, пожалуйста, сообщите нам. Выделите ошибку и нажмите сочетание клавиш Ctrl+Enter .

Нидерландский химик Якоб Хендрик Вант-Гофф родился в Роттердаме, в семье Алиды Якобы (Колф) Вант-Гофф и Якоба Хендрика Вант-Гоффа, врача и знатока Шекспира. Он был третьим по счету ребенком из семи родившихся у них детей. Свои первые химические опыты В.-Г., ученик роттердамской городской средней школы, которую он окончил в 1869 г., ставил дома. Он мечтал о карьере химика. Однако родители, считая научно-исследовательскую работу неперспективной, уговорили сына начать изучать инженерное дело в Политехнической школе в Дельфте. В ней В.-Г. за два года прошел трехлетнюю программу обучения и лучше всех сдал выпускной экзамен. Там же он увлекся философией, поэзией (особенно произведениями Джорджа Байрона) и математикой, интерес к которым пронес через всю жизнь.

Проработав недолгое время на сахарном заводе, В.-Г. в 1871 г. стал студентом естественно-математического факультета Лейденского университета. Однако уже на следующий год он перешел в Боннский университет, чтобы изучать химию под руководством Фридриха Августа Кекуле. Два года спустя будущий ученый продолжил свои занятия в Парижском университете, где и завершил работу над диссертацией. Вернувшись в Нидерланды, он представил ее к защите в Утрехтском университете.

Еще в самом начале XIX в. французский физик Жан Батист Био заметил, что кристаллические формы некоторых химических веществ могут изменять направление проходящих через них лучей поляризованного света. Научные наблюдения показали также, что некоторые молекулы (их назвали оптическими изомерами) вращают плоскость света в направлении, противоположном тому, в котором его вращают другие молекулы, хотя и первые, и вторые представляют собой молекулы одного типа и состоят из одинакового числа атомов. Наблюдая этот феномен в 1848 г., Луи Пастер выдвинул гипотезу, что такие молекулы являются зеркальным отображением друг друга и что атомы таких соединений расположены в трех измерениях.

В 1874 г., за несколько месяцев до защиты диссертации, В.-Г. опубликовал статью на 11 страницах под названием «Предложение применять в пространстве современные структурно-химические формулы вместе с примечанием об отношении между оптической вращательной способностью и химической конструкцией органических соединений» ("An Attempt to Extend to Space the Present Structural Chemical Formulae. With an Observation on the Relation Between Optical Activity and the Chemical Constituents of Organic Compounds").

В этой статье он предложил альтернативный вариант двухмерных моделей, которые в то время использовались для изображения структур химических соединений. В.-Г. предположил, что оптическая активность органических соединений связана с асимметрической молекулярной структурой, причем атом углерода находится в центре тетраэдра, а в четырех его углах располагаются атомы или группы атомов, отличающиеся друг от друга. Таким образом, взаимообмен расположенных в углах тетраэдра атомов или групп атомов может приводить к появлению молекул, идентичных по химическому составу, но являющихся зеркальным отображением друг друга по структуре. Этим и объясняются различия в оптических свойствах.

Двумя месяцами позже во Франции к подобным же выводам пришел работавший над этой проблемой независимо от В.-Г. его товарищ по Парижскому университету Жозеф Ашиль Ле Бель. Распространив концепцию тетраэдрального асимметрического атома углерода на соединения, содержащие углерод-углеродные двойные связи (общие края) и тройные связи (общие грани), В.-Г. утверждал, что эти геометрические изомеры обобществляют края и грани тетраэдра. Поскольку теория Вант-Гоффа – Ле Беля была чрезвычайно противоречивой, В.-Г. не решился представить ее в качестве докторской диссертации. Вместо этого он написал диссертацию о цианоуксусной и малоновой кислотах и в 1874 г. получил докторскую степень по химии.

Соображения В.-Г. об асимметрических атомах углерода были опубликованы в нидерландском журнале и не произвели большого впечатления до тех пор, пока двумя годами позднее его статья не была переведена на французский и немецкий языки. Сначала теория Вант-Гоффа – Ле Беля была высмеяна известными химиками, такими, как А.В. Герман Кольбе, который назвал ее «фантастической чепухой, напрочь лишенной какого бы то ни было фактического основания и совершенно непонятной серьезному исследователю». Однако со временем она легла в основу современной стереохимии – области химии, изучающей пространственное строение молекул.

Становление научной карьеры В.-Г. шло медленно. Вначале ему приходилось давать по объявлениям частные уроки химии и физики, и только в 1976 г. он получил должность лектора физики в Королевской ветеринарной школе в Утрехте. В следующем году он становится лектором (а позднее профессором) теоретической и физической химии Амстердамского университета. Здесь в течение последующих 18 лет он каждую неделю читал по пять лекций по органической химии и по одной лекции по минералогии, кристаллографии, геологии и палеонтологии, а также руководил химической лабораторией.

В отличие от большинства химиков своего времени В.-Г. имел основательную математическую подготовку. Она пригодилась ученому, когда он взялся за сложную задачу изучения скорости реакций и условий, влияющих на химическое равновесие. В результате проделанной работы В.-Г. в зависимости от числа участвующих в реакции молекул классифицировал химические реакции как мономолекулярные, бимолекулярные и многомолекулярные, а также определил порядок химической реакции для многих соединений.

После наступления химического равновесия в системе с одинаковой скоростью протекают и прямые, и обратные реакции без каких бы то ни было конечных превращений. Если в такой системе увеличивается давление (меняются условия или концентрация ее компонентов), точка равновесия сдвигается таким образом, чтобы давление уменьшилось. Этот принцип был сформулирован в 1884 г. французским химиком Анри Луи Ле Шателье. В том же году В.-Г. применил принципы термодинамики при формулировании принципа подвижного равновесия, возникающего в результате изменения температуры. Тогда же он ввел общепринятое сегодня обозначение обратимости реакции двумя стрелками, направленными в противоположные стороны. Результаты своих исследований В.-Г. изложил в «Очерках по химической динамике» ("Etudes de dynamique chimique"), опубликованных в 1884 г.

В 1811 г. итальянский физик Амедео Авогадро установил, что в равных объемах любых газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. В.-Г. пришел к заключению, что этот закон справедлив и для разбавленных растворов. Сделанное им открытие было очень важным, поскольку все химические реакции и реакции обмена внутри живых существ происходят в растворах. Ученый также экспериментально установил, что осмотическое давление, представляющее собой меру стремления двух различных растворов по обе стороны мембраны к выравниванию концентрации, в слабых растворах зависит от концентрации и температуры и, следовательно, подчиняется газовым законам термодинамики. Проведенные В.-Г. исследования разбавленных растворов явились обоснованием теории электролитической диссоциации Сванте Аррениуса. Впоследствии Аррениус переехал в Амстердам и работал вместе с В.-Г.

В 1887 г. В.-Г. и Вильгельм Оствальд приняли активное участие в создании «Журнала физической химии» ("Zeitschrift fur Physikalische Chemie"). Оствальд незадолго до этого занял вакантное место профессора химии Лейпцигского университета. В.-Г. тоже предлагали эту должность, но он отклонил предложение, так как Амстердамский университет заявил о своей готовности построить ученому новую химическую лабораторию. Однако, когда В.-Г. стало очевидно, что осуществляемая им в Амстердаме педагогическая работа, а также исполнение административных обязанностей мешают его исследовательской деятельности, он принял предложение Берлинского университета занять место профессора экспериментальной физики. Было оговорено, что здесь он будет читать лекции только раз в неделю и в его распоряжение будет отдана полностью оборудованная лаборатория. Это произошло в 1896 г.

Работая в Берлине, В.-Г. занялся применением физической химии для решения геологических проблем, в частности при анализе океанических соляных отложений в Стасфурте. До первой мировой войны эти отложения почти полностью обеспечивали углекислым калием производство керамики, моющих средств, стекла, мыла и особенно удобрений. В.-Г. начал также заниматься проблемами биохимии, в частности изучением ферментов, которые служат катализаторами химических изменений, необходимых для живых организмов.

В 1901 г. В.-Г. стал первым лауреатом Нобелевской премии по химии, которая была ему присуждена «в знак признания огромной важности открытия им законов химической динамики и осмотического давления в растворах». Представляя В.-Г. от имени Шведской королевской академии наук, С.Т. Однер назвал ученого основателем стереохимии и одним из создателей учения о химической динамике, а также подчеркнул, что исследования В.-Г. «внесли значительный вклад в замечательные достижения физической химии».

В 1878 г. В.-Г. женился на дочери роттердамского купца Иоганне Франсине Меес. У них было две дочери и два сына.

Через всю свою жизнь В.-Г. пронес живой интерес к философии, природе, поэзии. Он умер от туберкулеза легких 1 марта 1911 г. в Германии, в Стеглице (теперь это часть Берлина).

Помимо Нобелевской премии, В.-Г. был награжден медалью Дэви Лондонского королевского общества (1893) и медалью Гельмгольца Прусской академии наук (1911). Он был членом Нидерландской королевской и Прусской академий наук, Британского и Американского химических обществ, американской Национальной академии наук и Французской академии наук. В.-Г. были присвоены почетные степени Чикагского, Гарвардского и Йельского университетов.

ВАНТ-ГОФФ Якоб-Хендрик
(van"t Hoff J.H.)

(30.VIII.1852 - 1.III.1911)

Голландский химик. Родился в Роттердаме. Окончил Политехническую школу в Делфте (1871 г.). Совершенствовал образование в Лейденском и Боннском (у Ф. Кекуле) университетах, Высшей медицинской школе в Париже (у Ш. Вюрца) и Утрехтском университете (доктор философии, 1874 г.).
С 1876 г. работал в Ветеринарной школе в Утрехте, в 1878 -1896 гг. - профессор Амстердамского, в 1896 - 1911 гг. - Берлинского университетов.

Один из основателей физической химии и стереохимии.

Рассмотрев различные случаи оптической изомерии органических соединений, впервые одновременно с Ж. Ле-Белем и независимо от него сформулировал (1874 г.) теорию пространственного расположения атомов в молекулах органических соединений, лежащую в основе современной стереохимии.
Выдвинул идеи о направленности единиц сродства атома углерода по углам тетраэдра, о наличии двух стереоизомеров у соединения, содержащего атом углерода с четырьмя разными заместителями, и о реберном соединении тетраэдров при наличии двойной связи.
Предсказал изомерию алленовых соединений.
Вывел правило, по которому молекулярное вращение соединения с несколькими асимметрическими центрами представляет собой алгебраическую сумму долей молекулярных вращений асимметрических центров, так называемых ротофоров (принцип оптической аддитивности Вант-Гоффа ).
Исследовал (с 1880-х гг.) кинетику реакций и химическое сродство.
Предложил классификацию химических реакций. Установил, что при повышении температуры на 10 °С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза (правило Вант-Гоффа ).
Вывел одно из основных уравнений химической термодинамики - уравнение изохоры , выражающее зависимость константы равновесия от температуры и теплового эффекта, а также уравнение химической изотермы, выражающее зависимость химического сродства от константы равновесия реакции при постоянной температуре.
Опубликовал (1884 г.) работу "Очерки химической динамики", в которой сформулировал основные постулаты химической кинетики.
Впервые предложил оценивать реакционную способность веществ с помощью константы скорости реакций, что переводило основной тезис структурной химии - о зависимости реакционной способности от строения - на количественные рельсы в рамках химической кинетики.
Заложил (1886 - 1889 гг.) основы количественной теории разбавленных растворов, показав, что растворенные вещества аналогичны веществам в газообразном состоянии и что к разбавленным растворам могут быть применены простые законы (включая закон Авогадро).
Вывел закон осмотического давления (закон Вант-Гоффа ).
Распространил (1890 г.) свои представления о растворах на однородные твердые смеси, заложив основы теории твердых растворов. Распространил аналогию между полиморфными превращениями и переходом из одного агрегатного состояния в другое на двойные соли.

Член ряда академий наук и научных обществ. Иностранный чл.-кор. Петербургской АН (с 1895 г.).

Биография

Ранние годы

Якоб Хендрик Вант-Гофф родился 30 августа 1852 г. в Роттердаме . Его семья принадлежала к старинному нидерландскому роду. Отец Якоба, Якоб Хендрик Вант-Гофф старший, был врачом, а мать, Алида Якоба Кольф , - домохозяйкой. Он был третьим ребёнком в семье и имел четырёх братьев и двух сестер .

В возрасте восьми лет Якоб пошел в частную школу, расположенную вблизи Роттердама . Это была школа с широкой программой. В ней преподавали естественные и гуманитарные науки, иностранные языки, рисование и пение. Уже здесь начали проявляться выдающиеся способности будущего учёного. Наибольших успехов он добился в области математики и физики .

В 1867 году, в возрасте пятнадцати лет, Вант-Гофф успешно прошел вступительные испытания и поступил в четвёртый класс пятиклассной высшей городской школы. В этой школе основное внимание уделялось изучению естественных наук и математики. Именно здесь будущий учёный увлекся химией и начал проводить свои первые эксперименты .

В 1869 году, после окончания школы, Якоб отправился в Делфт , где поступил в Политехническую школу, желая получить диплом химика-технолога. Больше всего времени Вант-Гофф уделял химии и математике. Он усердно занимался учёбой, что позволило ему закончить школу за два года вместо трёх.

Во время первых студенческих каникул Вант-Гофф отправляется на практику. Она проходила на сахарном заводе в Северном Брабанте . Во время практики начинающий ученый занимался определением концентрации сахара с помощью поляриметра. Эту работу он находил бездумной и однообразной. но именно однообразие и рутина технологических операций пробудили в нём желание более глубоко понимать химические процессы .

Студенческие годы

В октябре 1871 г. Вант-Гофф становится студентом Лейденского университета . Он, как и всегда усердно занимается, увлекается поэзией и философией. У него даже появляется мысль целиком посвятить себя поэзии. Но его первые опыты в этом направлении оказываются неудачными, и он вновь возвращается на путь химика-исследователя .

Вскоре Вант-Гофф понимает, что для серьезного изучения современной химической науки ему следует перейти в другой университет. Он переезжает в Бонн и начинает работу в Боннском университете , где в то время профессором химии был Фридрих Август Кекуле .

После зачисления Вант-Гофф немедленно приступил к экспериментальным исследованиям. Кекуле сразу обращает внимание на выдающееся трудолюбие Вант-Гоффа, Однако вскоре между профессором и практикантов возникает конфликт вызванный желанием Кекуле использовать знания и способности Вант-Гоффа для выполнения собственных исследований. В одном из своих писем к родителям Вант-Гофф писал:

«Маленький спор с профессором Кекуле: у него возникли новые идеи о камфоре и терпентине , и он хочет использовать нескольких лаборантов для обработки их, то есть он хочет нескольких внесших плату лаборантов превратить в неоплачиваемых частных ассистентов. Я этого предложения не принял и был вынужден искать собственную тему для разработки, и теперь, когда я занят этой темой, профессор Кекуле ко мне относится не так, как прежде, и продолжает привлекать новых ассистентов» .

В итоге Вант-Гофф решил покинуть лабораторию Кекуле . Но для успешного продолжения работы ему было необходимо получить от профессора удостоверение об успешности своей экспериментальной работы. Однако, дело закончилось благополучно. После долгих исследований Ванг-Гофф представил свои результаты профессору. К удивлению, молодого ученого, профессор после недолгого диалога сказал: «Удостоверение вы получите и очень хорошее». Действительно 17 июня 1873 г. Вант-Гофф получил от Кекуле свое удостоверение. Кроме того, профессор посоветовал молодому ученому продолжить свои исследования в каком-нибудь другом университете. Прежде чем последовать совету Вант-Гофф отправился в Утрехт , где 22 декабря 1873 г. успешно сдал докторский экзамен, дающий ему права добиваться докторской степени .

В январе 1874 г. Вант-Гофф отправился в Париж для продолжения своих исследований в области органической химии в лаборатории Шарля Адольфа Вюрца . В этой лаборатории Вант-Гофф знакомится с А. Р. Геннингером и Ж. А. Ле-Белем , которые впоследствии стали его близкими друзьями. Однако уже в конце октября 1874 г. Вант-Гофф, получив соответствующее удостоверение от Вюрца , возвращается в Утрехт . Здесь он в течение нескольких месяцев заканчивает студенческое образование и 22 декабря 1874 г., защищает докторскую диссертацию, посвященную синтезу цианоуксусной и малоновой кислот.

Начало научной деятельности

Незадолго до защиты докторской диссертации, в сентябре 1874 г., публикует на голландском языке небольшую брошюру под длинным названием «Предложение изображать применяемые в настоящее время структурные формулы в пространстве и связанное с этим замечание о соотношении между· оптической вращательной способностью и химической конституцией органических соединений». Позднее, в конце 1875 г., эта брошюра вышла в переводе на немецком языке, в переводе ассистента И. Висцелиуса Ф. Германа .

Занимаясь подготовкой переиздания статьи на французском языке, Вант-Гофф был озабочен поисками работы. В этом отношении ему долго не везло, и он был вынужден давать частные уроки. Лишь в марте 1876 г. ему удалось получить должность доцента химии Ветеринарной школы в Утрехте .

После выхода немецкого издания брошюры Вант-Гоффа, с ней смогли ознакомится многие ученые. Однако Взгляды Вант-Гоффа неожиданно подверглись резкой критике со стороны авторитетных химиков. Одними из наиболее весомых противников идей Вант-Гоффа были М. Бертло и Г. Кольбе . Последний даже позволил себе довольно прямолинейно и грубо выражаться в сторону Вант-Гоффа. Однако уже к концу 70-х годов XIX века значительная часть химиков признала стереохимическую теорию. Многие эксперименты подтвердили её применимость на практике. Также впоследствии была точно установлена связь оптической вращательной способности молекул с присутствием в них асимметрического атома углерода .

Работа в Амстердамском университете (1877-1895)

Благодаря рекомендациям друзей 26 июня 1877 г. Вант-Гофф получает приглашения занять должность лектора Амстердамского университета . Уже через год, в возрасте 26 лет, он становится профессором химии, минералогии и геологии (а впоследствии и физической химии). Первые несколько лет Вант-Гофф посвятил организации и обустройству химической лаборатории. В период с 1878 по 1884 г. Он опубликовал лишь несколько статей, так как был поглощен преподавательской работой и устройством лаборатории

С переездом в Амстердам связано большое событие в личной жизни Вант-Гоффа. В 1878 г. он сделал предложение Йохане Францине Меес (дочери купца из Роттердама), которую давно любил. 27 декабря того же года состоялась их свадьба. У них родилось 2 дочери Йохана Францина (1880 год) и Алейда Якоба (1882 год) и 2 сына Якобс Хендрикус(1883 год) и Говерт Якоб (1889 год). Более 30 лет жена была его верным и любимым другом .

В 1881 году вышла книга Вант-Гоффа «Воззрения по органической химии», работу над которой он начал ещё в Утрехте . В этой книге ученый попытался установить взаимную связь между строением веществ и их физическими и химическими свойствами. Однако эта попытка не имела особого успеха, и на сегодняшний день эта книга мало кому известна. Однако для самого Вант-Гоффа эта книга стала важной ступенью развития. При работе над этой книгой он пришел к проблеме химического сродства, к признанию значения химической термодинамики и к проблемам химического равновесия и скорости химических реакций. Можно считать что с этого момента Вант-Гофф начал заниматься физической химией .

В 1884 году выходит наиболее известная книга Вант-Гоффа «Очерки по химической динамике» . Появление этой книги ознаменовало рождение физической химии. Вант-Гофф впервые широко использовал принципы термодинамики и математические методы для анализа и объяснения наблюдаемых химических процессов. В весьма небольшой по объёму книге Вант-Гофф представил в концентрированной форме большой и весьма важный для понимания природы и механизма химических реакций материал. Несмотря на это появление этой книги по началу не вызвало не вызвало никакой реакции в химическом мире. Химики не просто не заметили появления этой книги, а некоторые её положения оказались для них малопонятными .

Через год, 14 октября 1885 г., Вант-Гофф представляет для публикации новую теоретическую работу «Химическое равновесие в системах газов и разбавленных растворов» , опубликованную в 1886 г.. Эта работа является продолжением и детализацией, получивших вполне самостоятельное значение, представлений, высказанных в общей форме в «Очерках по химической динамике». Вскоре после появления работы «Химическое равновесие в системах газов и разбавленных растворов» шведский ученый Сванте Аррениус выдвинул свою знаменитую теорию электролитической диссоциации. Появление этой теории самым непосредственным образом связано с работой Вант-Гоффа .

После опубликования работ по химической динамике и равновесию имя Вант-Гоффа получило широкую известность в ученом мире. В то же время он по-прежнему тратил много времени на преподавание в Амстердамском университете. Помимо лекций он руководил исследованиями в созданной им лаборатории, куда со временем потянулось большое число практикантов и ученых, чтобы работать под руководством знаменитого ученого .

В период с 1888 по 1895 г. Вант-Гофф в основном занимается развитием ранее высказанных идей, в основном в области теории растворов. В то же время он опубликовал несколько статей по стереохимии и термодинамике. Большой интерес вызывает работа «О твердых растворах и об определении молекулярного веса в твердом состоянии », в которой Вант-Гофф пытается показать, что закономерности, полученные им для жидких растворов, могут быть в некоторых случаях применены и к твердым смесям. Этой статьей Вант-Гофф положил начало теории твердых растворов, которую он разрабатывал в дальнейшем .

Работа в Берлинском университете

К середине 1890-х годов преподавательские обязанности начинают тяготить Вант-Гоффа, Желая обеспечить себе комфортные условия для проведения исследований, в 1895 г. он принимает весьма почетное предложение Бернинской академии наук и Берлинского университета перейти на должность профессора университета, не обязанного читать курсы лекций. 30 января 1896 г. Вант-Гофф был избран действительным членом Прусской академии наук .

В марте 1896 г. Вант-Гофф переезжает в Берлин , где он сразу же приступает к исследованиям в новой области - к изучению условий образования природных залежей солей океанического происхождения. В первую очередь ученого интересовали причины и механизмы образования известных Стассфуртских месторождений солей , расположенных около города Магдебург . Данная работа представляет собой смелую попытку использовать законы физической химии для объяснения геохимических процессов. Развитие этой темы позволило осветить экспериментально и теоретически одну из важнейших областей геологии .

Обширные исследования по выяснению условий образования отложений солей Стассфуртского месторождения Вант-Гофф вел в сотрудничестве со своим учеником и другом Вильгельмом Мейергоффером родившимся в России , талантливым и вполне самостоятельным ученым, ранее занимавшимся солевыми равновесиями, отличавшимся оригинальностью и в теоретических воззрениях .

Последние годы жизни. Смерть

В 1896 г. Мейергоффер вместе с Вант-Гоффом основал небольшую частную лабораторию в Берлине, где и была выполнена основная исследований, посвященных Стассфуртским месторождениям. Работы продолжались около 10 лет и полученные результаты публиковались в докладах Прусской академии наук . Всего появилось 52 сообщения. Исследования условий образования океанических отложений солей и полученные результаты приобрели большое значение в геологии и минералогии, а также и в химии. Они стали исходными для более широких исследований, ведущихся в этом направлении до настоящего времени .

В 1901 г. Вант-Гофф первым из химиков получил Нобелевскую премию «в признание огромной важности открытия законов химической динамики и осмотического давления в растворах».

Совместная работа Вант-Гоффа и Мейергоффера, продолжавшаяся в течение десяти лет, была исключительно плодотворной. Но в 1905 г. она внезапно прервалась из за серьезной болезни Мейергоффера. 21 апреля 1906 г. Мейергоффер скончался. Вант-Гофф тяжело пережил смерть своего друга и сотрудника. К этому моменту он сам начал чувствовать недомогание: появились признаки тяжелого легочного заболевания - туберкулеза .

Вант-Гофф не хотел сдаваться. Он искал новую область для проведения широких систематических исследований. В конце 1905 г. он принял решение посветить себя изучению синтетического действия энзимов . Имея большой опыт в исследованиях стереохимии и осмотическому давлению ученый хотел теперь заняться решением вопросов биохимии .

Однако прогрессировавшая болезнь воспрепятствовала его намерениям. Запланированные исследования пришлось прервать. Последние годы его жизни были омрачены потерей нескольких близких ему людей - родственников и коллег .

15 декабря 1910 г. Вант-Гофф окончательно слег. Его попытки через несколько недель снова взяться за работу оказались тщетными. 1 марта 1911 г. он умер .

Научная деятельность

Стереохимия

Вант-Гофф является одним из основателей стереохимии . Его брошюра «Предложение изображать применяемые в настоящее время структурные формулы в пространстве и связанное с этим замечание о соотношении между оптической вращательной способностью и химической конституцией органических соединений» , опубликованная в 1874 году на голландским языке и впоследствии переведенная на немецкий и французский языки , подверглась жесткой критике со стороны прославленных химиков того времени. Однако со временем идеи, которые Вант-Гофф изложил в этой брошюре, получили широкое распространение .

Вант-Гофф предложил представлять четырёхвалентный атом углерода в виде тетраэдров . На основании этой идеи ученый предположил, что появление оптической вращательной способности молекул может быть связанно с присутствием в них асимметрического атома углерода (атома углерода связанного с четырьмя разными заместителями) . Эта предположение является наиболее важной идеей стереохимической теории. Впоследствии было проведено множество экспериментов подтверждающих эту идею .

Физическая химия

Химическая динамика и кинетика

В 1884 году Вант-Гофф выпускает свою книгу «Очерки по химической динамике» . Появление этой книги знаменует рождение физической химии как таковой. Вант-Гофф, по существу, впервые широко использовал здесь при трактовке химических процессов принципы термодинамики и математические методы. Приступая к работе над книгой, Вант-Гофф понимал, что ему придется на основе отдельных, разрозненных и немногочисленных фактов, установленных его предшественниками, дать принципиальную схему количественного описания химического процесса .

В этой работе Вант-Гофф формулирует понятие «молекулярное превращение» и, базируясь на молекулярно-кинетических представлениях, дает классификацию таких превращений по числу молекул , принимающих участие в реакции . Он вводит понятия константы скорости реакции , моно-, ди- и тримолекулярных реакцией и формулирует важное положение: «Ход химического превращения характеризуется исключительно числом молекул , при взаимодействии которых происходит превращение» .

Пользуясь конкретными примерами реакций, Вант-Гофф выявляет закономерности моно-, би- и многомолекулярных реакций и дает выражения для их скоростей в виде хорошо известной формулы :

D c / d t = k c n {\displaystyle dc/dt=kc^{n}}

где c {\displaystyle c} - концентрация реагентов , n {\displaystyle n} - число молекул участвующих в реакции ( n {\displaystyle n} = 1 - мономолекулярные, n {\displaystyle n} = 2 - бимолекулярные и т. д.), k {\displaystyle k} - константа скорости реакции .

Вант-Гофф рассматривает влияние формы и размеров реакционных сосудов на ход реакций, пути подбора подходящей среды, действие стенок сосудов. В частности, приведены результаты опытов о влиянии покрытий внутренних стенок аппаратуры (например, маслом). Также он дает обзор путей и методов определения числа молекул, принимающих участие в химическом превращении .

Вант-гофф рассматривает и влияние температуры на химическое превращение. В частности, на примере обратимой реакции N 2 O 4 ↽ − − ⇀ 2 NO 2 {\displaystyle {\ce {N2O4 <=> 2 NO2}}} он выводит известное уравнение связывающее температуру с константами скоростей прямой k ′ {\displaystyle k"} и обратной k ″ {\displaystyle k""} реакций:

D ln ⁡ k ′ / d T − d ln ⁡ k ″ / d T = q / 2 T 2 {\displaystyle d\ln k"/dT-d\ln k""/dT=q/2T^{2}}

где q {\displaystyle q} - число калорий , выделившихся при переходе единицы второго вещества в первое при постоянном объёме .

На основании полученных данных Вант-Гофф тщательно анализирует различные случаи химического равновесия . Вант-Гофф отмечает тесную связь между скоростями превращений и равновесием . Он рассматривает равновесие как результат двух противоположных реакций, протекающих с определёнными скоростями и приходит к ещё одной важной формуле:

D ln ⁡ k ′ / d T − d ln ⁡ k ″ / d T = d ln ⁡ K / d T = q / 2 T 2 {\displaystyle d\ln k"/dT-d\ln k""/dT=d\ln K/dT=q/2T^{2}}

где K = k ′ / k ″ {\displaystyle K=k"/k""} . Этим самым он связывает константу равновесия с константами скоростей прямой и обратной реакции .

Физическая химия разбавленных растворов.

В 1886 г. публикуется работа Вант-Гоффа под названием «Химическое равновесие в системах газов и разбавленных растворов» . Основной целью данной работы была попытка установить ангиологии в законах, описывающих поведение газообразных систем и растворов .

Вант-Гофф рассматривает связь осмотического давления с другими физико-химическими параметрами . Описав прибор Пфеффера и предложенный им способ изготовления полупроницаемых перегородок , Вант-Гофф высказал важную идею об обратимости изменения осмотического давления . Используя представления о полупроницаемых перегородках, оказалось возможным осуществить для растворов обратимые круговые процессы и тем самым установить аналогию между газами и растворами . Таким образом, стало вполне очевидным, что законы газового состояния применимы и к описанию осмотического давления в разбавленных растворах .

Вант-Гофф теоретически и экспериментально доказал применимость законов Бойля , Гей-Люссака и формулы Клапейрона к разбавленным растворам. Из этого Вант-Гофф заключил, что и принцип Авогадро вполне применим к разбавленным растворам, а изотонические растворы должны быть эквимолекулярными .

Для разбавленных растворов Вант-Гофф вычислил значение газовой постоянной R {\displaystyle R} в уравнении Клапейрона . Полученное им из измерений осмотического давления значение R {\displaystyle R} оказалось близким к значению, полученному для идеальных газов. Однако в некоторых случаях (растворы минеральных кислот и солей) значение газовой постоянной отличалось. В связи с этим Вант-Гофф переписал уравнение Клапейрона в виде:

P V = i R T {\displaystyle PV=iRT}

где P {\displaystyle P} - давление ; V {\displaystyle V} - объем ; T {\displaystyle T} - температура ; R {\displaystyle R} - газовая постоянная , имеющая такое же значение что и для газов; i {\displaystyle i} - поправочный коэффициент, близкий к единице и зависящий от природы вещества, к которому уравнение относится (Вант-Гофф назвал этот коэффициент - «коэффициент активности»).

Так же Вант-Гофф показал, что

I = 5.6 m Δ {\displaystyle i=5.6m\Delta }

где - молекулярная масса вещества ; Δ {\displaystyle \Delta } - величина, на которую присутствие вещества (1: 100) уменьшает давление водяного пара. Вант-Гофф предложил и другие способы определения коэффициента i {\displaystyle i} , например через криоскопические или эбулиоскопические константы. Таким образом Вант-Гофф предложил метод определения молекулярной массы вещества на основании физических свойств его раствора .

Солевые равновесия

Вместе со своим другом Вильгельмом Мейергоффером, Вант-Гофф вел обширные исследования по выяснению условий образования отложений солей Стассфуртского месторождения. Данные отложения имеют морское происхождение. Химический анализ Стассфуртских отложений показал, что их химический состав довольно сложен . Они в основном состоят из хлоридов , сульфатов и боратов натрия , калия , магния и кальция .

Вант-Гофф вместе с Мейергоффером установил, что главным фактором образования отложений солей является температура . В ряде случаев большую роль играет и время . Некоторые превращения, которые осуществлялись исследователями, требовали несколько месяцев. При этом влияние давления на кристаллизацию солей из многокомпонентных растворов оказалось незначительным .

В результате проведенных исследований было показано, что некоторые минералы не могли образоваться при температуре 25°С. Так, смеси кизерита ( MgSO 4 ⋅ H 2 O {\displaystyle {{\ce {MgSO4*H2O}}}} ) и сильвина ( KCl {\displaystyle {\ce {KCl}}} ) с примесью хлорида натрия , образующиеся из карналлита ( KCl ⋅ MgCl 2 ⋅ 6 H 2 O {\displaystyle {{\ce {KCl*MgCl2*6H2O}}}} ) и кизерита , могли выделиться лишь при значительно более высоких температурах . Несмотря на возникшие сомнения в возможности отложений солей при температурах выше 70 °С , путем сопоставлений состава минералов в отложениях было установлено, что их образование происходило в двух интервалах температур - при 25 °С и 83 °С .

В результате определений температур превращений в таких сложных смесях было получено несколько синтетических минералов , как содержащихся в Стассфуртских отложениях, так и не содержащихся в них.

Наиболее важные труды Вант-Гоффа

Награды и почётные звания

Память

В 1970 году в честь Якоба Хендрика Вант-Гоффа был назван кратер на Луне .

Один из синтетических минералов, полученных во время работы Вант-Гоффа с Мейергоффером на Стассфуртском солевом месторожденияи, был назван в честь великого ученого - вантгоффит (Vanthoffite, Na 5 Mg (SO 4) 4 {\displaystyle {{\ce {Na5Mg(SO4)4}}}} )

Вант-Гоффа

(1852- 1911)

Нидерландский химик, один из основателей физической теории химии и стереохимии, Якоб Вант - Гофф родился 30 августа 1852 г. в Роттердаме в семье врача.
В 1869 г. Вант - Гофф закончил среднюю школу. И хотя он с детства мечтал про карьеру химика, но из-за желания родителей, начал изучать инженерное дело и даже проработал некоторое время на сахарном заводе.
В 1871 г. Вант - Гофф поступил на природно-математический факультет Лейденского университета, потом перешел в Боннский университет, что бы изучать химию. Вант-Гофф улучшал свои знания в Париже, через некоторое время вернулся в Нидерланды и в 1874 р. Защитил докторскую диссертацию по химии в Утрехтском университете.
Развитие научной карьеры Якоба шло очень медленно, хотя именно он первым (в 1874- 1875г .) развил теорию пространственного размещения атомов в молекулах органических соединений, которая вскоре была положена в основу современной стереохимии. Только лишь в 1876г . он занял должность лектора физики в Королевской ветеринарной школе в Утрехте. В 1878г . Вант - Гофф становится профессором теоретической и физической химии в Амстердамском университете. В этом же году Якоб Вант - Гофф женился на дочке роттердамского купца Иоганной Франсиной Меес. У этой счастливой семейной пары было две дочки и два сына.
В 1896 г. Вант - Гофф перешел на пост профессора экспериментальной физики в Берлинский университет, где он имел в своем полном распоряжении полностью оборудованную лабораторию, и в то же время возможность заниматься исследовательской деятельностью.
В результате своих исследований Вант -Гофф вывел одно из основных уравнений термодинамики - уравнение изохоры, а также формулу зависимости химического способа от константы равновесия химической реакции при постоянной температур, то есть уравнение изотермы. Он разработал теорию разведенных розлогов, исходя из аналогии между веществами в газоподобном и растворимом состояниях, расширил закон идеалных газов на разведенные растворы и вывел закон осмотического давления (закон Вант - Гоффа). В 1890 г. ввел понятие твердых растворов, использовав свои представления к твердым телам.
В 1901 г. Вант - Гофф стал первым лауреатом Нобелевской премии по химии в знак признания огромной важности открытия им закона осмотического давления в растворах.
Кроме Нобелевской премии, Вант - Гофф был награжден медалями научных обществ разных стран, был членом европейских и американских химических и академий наук, ему было присвоено по ступени университетов Великой Британии и Америки.