Jacob Hendrik van't Hoff | |
---|---|
Henry van't Hoff | |
| |
Födelsedatum | 30 augusti 1852 |
Födelseort | Rotterdam , provinsen Sydholland , Nederländerna |
Dödsdatum | 1 mars 1911 (58 år) |
En plats för döden | Steglitz , tyska riket |
Land | Nederländerna |
Vetenskaplig sfär |
fysikalisk kemi , organisk kemi |
Arbetsplats |
veterinärhögskola i Utrecht, University of Amsterdam , University of Berlin |
Alma mater |
Leiden University Bonn University University of Paris |
Akademisk examen | Ph.D |
vetenskaplig rådgivare | Edward Mulder [d] [1] |
Studenter | Ernst Cohen |
Utmärkelser och priser |
Davy Medalj ( 1893 ) Nobelpriset i kemi ( 1901 ) |
Mediafiler på Wikimedia Commons |
Jacobus Henricus (Henry) van 't Hoff [2] ( holländsk. Jacobus Henricus (Henry) van 't Hoff ; 30 augusti 1852 , Rotterdam - 1 mars 1911 , Berlin ) - holländsk kemist , en av grundarna av stereokemin och kemisk kinetik , den första pristagaren av Nobelpriset i kemi (1901) med formuleringen "som ett erkännande av den stora betydelsen av upptäckten av lagarna för kemisk dynamik och osmotiskt tryck i lösningar."
Jacob Hendrik van't Hoff föddes den 30 augusti 1852 i Rotterdam . Hans familj tillhörde en gammal holländsk familj. Jacobs far, Jacob Hendrik van't Hoff Sr., var läkare, och hans mor, Alida Jacoba Kolf [3] , var hemmafru. Han var det tredje barnet i familjen och hade fyra bröder och två systrar [4] .
Vid åtta års ålder gick Jacob på en privat skola i närheten av Rotterdam. Det var en skola med ett brett program. Den lärde ut natur- och humanvetenskap, främmande språk, teckning och sång. Redan här började den framtida vetenskapsmannens enastående förmågor dyka upp. Han uppnådde störst framgång inom matematik och fysik [4] .
1867, vid femton års ålder, klarade Van't Hoff framgångsrikt inträdesproven och gick in i fjärde klass på en femårig gymnasieskola i staden. Denna skola fokuserade på studier av naturvetenskap och matematik. Det var här som den framtida vetenskapsmannen blev intresserad av kemi och började utföra sina första experiment [5] .
År 1869, efter att ha lämnat skolan, gick Jakob till Delft , där han gick in på Polytechnic School, för att få ett diplom i kemiteknik. van't Hoff ägnade större delen av sin tid åt kemi och matematik. Han var flitig i sina studier, vilket gjorde att han klarade skolan på två år istället för tre.
Under de första studentlovet går Van't Hoff på praktik. Det ägde rum i en sockerfabrik i Norra Brabant . Under praktiken var nybörjarforskaren engagerad i att bestämma koncentrationen av socker med hjälp av en polarimeter. Han fann detta arbete obetänksamt och monotont, men det var monotonin och rutin av tekniska operationer som väckte hos honom en önskan att förstå kemiska processer djupare [4] .
I oktober 1871 blir Van't Hoff student vid universitetet i Leiden . Han, som alltid, studerar flitigt, är förtjust i poesi och filosofi. Han har till och med idén att ägna sig helt åt poesin. Men hans första experiment i denna riktning misslyckades, och han återvänder åter till en forskningskemist [4] .
Van't Hoff inser snart att för att på allvar studera modern kemivetenskap borde han flytta till ett annat universitet. Han flyttar till Bonn och börjar arbeta vid universitetet i Bonn , där Friedrich August Kekule vid den tiden var professor i kemi [6] .
Efter att ha registrerat sig började van't Hoff genast experimentell forskning. Kekule uppmärksammar omedelbart van't Hoffs enastående flit, men snart uppstår en konflikt mellan professorn och praktikanten, orsakad av Kekules önskan att använda van't Hoffs kunskaper och förmågor för att utföra sin egen forskning. I ett av sina brev till sina föräldrar skrev van't Hoff [6] :
En liten dispyt med professor Kekule: han har nya idéer om kamfer och terpentin , och han vill använda flera laboratorieassistenter för att bearbeta dem, det vill säga han vill förvandla flera avlönade laboratorieassistenter till obetalda privata assistenter. Jag tackade inte ja till detta erbjudande och var tvungen att leta efter mitt eget ämne för utveckling, och nu när jag är upptagen med detta ämne behandlar professor Kekule mig annorlunda än tidigare och fortsätter att locka nya assistenter.
Som ett resultat beslutade van't Hoff att lämna Kekules laboratorium. Men för att framgångsrikt kunna fortsätta sitt arbete behövde han få ett certifikat från professorn som bekräftade framgången med hans experimentella arbete. Fallet slutade dock lyckligt. Efter mycket forskning presenterade Wang-Hoff sina resultat för en professor. Till den unga vetenskapsmannens förvåning sa professorn efter en kort dialog: "Du kommer att få ett certifikat och ett mycket bra sådant." Faktum är att den 17 juni 1873 fick Van't Hoff sitt certifikat från Kekule. Dessutom rådde professorn den unge vetenskapsmannen att fortsätta sina studier vid något annat universitet. Innan han följde Van't Hoffs råd åkte han till Utrecht , där han den 22 december 1873 klarade doktorsexamen, vilket gav honom rätt att söka doktorsexamen [5] .
I januari 1874 reste van't Hoff till Paris för att fortsätta sin forskning i organisk kemi i Charles Adolphe Wurtz laboratorium . I det här laboratoriet träffar van't Hoff A. R. Genninger och J. A. Le Bel , som senare blev hans nära vänner. Men redan i slutet av oktober 1874 återvände van't Hoff, efter att ha fått det lämpliga certifikatet från Wurtz, till Utrecht . Här avslutade han sin studentutbildning inom några månader och den 22 december 1874 disputerade han på sin doktorsavhandling om syntesen av cyanoättiksyra och malonsyra .
Strax innan han försvarade sin doktorsavhandling, i september 1874, publicerar han på nederländska en liten broschyr med den långa titeln "Förslag att representera de strukturella formler som för närvarande används i rymden och en relaterad anmärkning om förhållandet mellan den optiska rotationskraften och den kemiska konstitutionen av organiska föreningar." Senare, i slutet av 1875, utgavs denna pamflett i tysk översättning, i översättning av I. Visselius assistent F. Hermann [5] .
När van't Hoff förberedde ett nytryck av artikeln på franska var van't Hoff upptagen med att hitta arbete. I detta avseende hade han inte tur på länge, och han tvingades ge privatlektioner. Först i mars 1876 lyckades han få tjänsten som biträdande professor i kemi vid Veterinärskolan i Utrecht [6] .
Efter utgivningen av den tyska upplagan av Van't Hoffs broschyr kunde många forskare bekanta sig med den. Van't Hoffs åsikter fick dock oväntat skarp kritik av auktoritativa kemister. En av de viktigaste motståndarna till Van't Hoffs idéer var M. Berthelot och G. Kolbe . Den senare tillät sig till och med uttrycka sig ganska rakt och oförskämt i riktning mot van't Hoff. Men i slutet av 70-talet av XIX-talet erkände en betydande del av kemister den stereokemiska teorin. Många experiment har bekräftat dess tillämpbarhet i praktiken. Därefter fastställdes också förhållandet mellan molekylers optiska rotationsförmåga och närvaron av en asymmetrisk kolatom i dem exakt [5] .
Tack vare vänners rekommendationer fick Van't Hoff den 26 juni 1877 inbjudningar att tillträda tjänsten som lektor vid universitetet i Amsterdam . Ett år senare, vid 26 års ålder, blev han professor i kemi, mineralogi och geologi (och senare i fysikalisk kemi). Van't Hoff ägnade de första åren åt organisationen och arrangemanget av det kemiska laboratoriet. Under perioden 1878 till 1884 publicerade han endast ett fåtal artiklar, eftersom han var upptagen av undervisning och i organisationen av laboratoriet [6] .
En stor händelse i Van't Hoffs personliga liv är kopplad till flytten till Amsterdam. 1878 friade han till Johana Franzina Mees (dotter till en köpman från Rotterdam), som han länge älskat. Den 27 december samma år ägde deras bröllop rum. De fick 2 döttrar, Johana Franzina (1880) och Aleida Jacoba (1882), och 2 söner, Jacobs Hendrikus (1883) och Govert Jacob (1889). I mer än 30 år var hans fru hans trogna och älskade vän [4] .
1881 publicerades Van't Hoffs bok "Views on Organic Chemistry", ett arbete som han började på tillbaka i Utrecht . I den här boken försökte forskaren fastställa ett förhållande mellan strukturen hos ämnen och deras fysikaliska och kemiska egenskaper. Detta försök var dock inte särskilt framgångsrikt, och idag är denna bok föga känd. Men för Van't Hoff själv var denna bok ett viktigt steg i hans utveckling. Under arbetet med den här boken kom han till problemet med kemisk affinitet, till insikten om betydelsen av kemisk termodynamik och till problemen med kemisk jämvikt och hastigheten för kemiska reaktioner. Vi kan anta att från det ögonblicket började Van't Hoff studera fysikalisk kemi [4] .
1884 publicerades Van't Hoffs mest kända bok "Essays on Chemical Dynamics" [7] . Utseendet på den här boken markerade födelsen av fysikalisk kemi. Van't Hoff var den första som i stor utsträckning använde termodynamikens principer och matematiska metoder för att analysera och förklara observerade kemiska processer. I en mycket liten bok presenterade van't Hoff i koncentrerad form ett stort och mycket viktigt material för att förstå kemiska reaktioners natur och mekanism. Trots detta orsakade utseendet på denna bok initialt ingen reaktion i den kemiska världen. Kemister lade inte bara märke till utseendet på denna bok, utan några av dess bestämmelser visade sig vara oklara för dem [5] .
Ett år senare, den 14 oktober 1885, presenterar van't Hoff för publicering ett nytt teoretiskt verk "Chemical Equilibrium in Systems of Gases and Dilute Solutions" [8] , publicerat 1886. Detta arbete är en fortsättning och detaljering av idéerna uttryckt av i allmän form i "Essays on Chemical Dynamics". Kort efter uppkomsten av verket "Chemical Equilibrium in Systems of Gases and Dilute Solutions" lade den svenske vetenskapsmannen Svante Arrhenius fram sin berömda teori om elektrolytisk dissociation. Framväxten av denna teori är mest direkt relaterad till van't Hoffs arbete [5] .
År 1887 grundade W. Ostwald tillsammans med J. G. van't Hoff och S. A. Arrhenius den internationella "Journal of Physical Chemistry" (Zeitschrift fur phys. Chemie) i Leipzig , som fick bred spridning och erkännande bland kemister. Denna tidskrift har fått stor betydelse för utvecklingen och främjandet av nya idéer inom fysikalisk kemi . De viktigaste artiklarna av van't Hoff och Arrhenius [4] dök upp redan i den första volymen av denna tidskrift .
Efter publiceringen av arbeten om kemisk dynamik och jämvikt blev namnet van't Hoff allmänt känt i den vetenskapliga världen. Samtidigt tillbringade han fortfarande mycket tid med undervisning vid universitetet i Amsterdam. Förutom föreläsningar ledde han forskningen i det laboratorium han skapade, där med tiden ett stort antal praktikanter och vetenskapsmän drogs till arbete under ledning av den berömda vetenskapsmannen [5] .
Under perioden 1888 till 1895 var van't Hoff huvudsakligen engagerad i utvecklingen av tidigare uttryckta idéer, främst inom området för lösningsteorin. Samtidigt publicerade han flera artiklar om stereokemi och termodynamik. Av stort intresse är verket "Om fasta lösningar och om bestämning av molekylvikt i fast tillstånd [9] ", där van't Hoff försökte visa att de mönster han erhållit för flytande lösningar i vissa fall kan appliceras på fasta blandningar. Med denna artikel lade van't Hoff grunden för teorin om solida lösningar, som han utvecklade senare [5] .
I mitten av 1890-talet började undervisningsuppgifterna tynga Van't Hoff. I önskan om att förse sig med bekväma villkor för att bedriva forskning, accepterade han 1895 ett mycket hedervärt erbjudande från Berlins vetenskapsakademi och universitetet i Berlin om att övergå till tjänsten som en universitetsprofessor som inte var skyldig att hålla föreläsningskurser. Den 30 januari 1896 valdes Van't Hoff till fullvärdig medlem av den preussiska vetenskapsakademin [6] .
I mars 1896 flyttade van't Hoff till Berlin , där han omedelbart började forska inom ett nytt område - studien av villkoren för bildandet av naturliga saltavlagringar av oceaniskt ursprung. Först och främst var forskaren intresserad av orsakerna och mekanismerna för bildandet av de berömda Stassfurt - saltavlagringarna som ligger nära staden Magdeburg . Denna uppsats är ett djärvt försök att använda fysikalisk kemins lagar för att förklara geokemiska processer. Utvecklingen av detta ämne gjorde det möjligt att experimentellt och teoretiskt belysa ett av geologins viktigaste områden [4] .
Omfattande forskning för att belysa förutsättningarna för bildandet av saltfyndigheter från Stassfurt- fyndigheten, van't Hoff, utförd i samarbete med hans student och vän Wilhelm Meyerhofer, född i Ryssland , en begåvad och helt oberoende vetenskapsman som tidigare sysslat med salt jämvikter, kännetecknade av originalitet och i teoretiska synsätt [5] .
1896 grundade Meyerhoffer tillsammans med van't Hoff ett litet privat laboratorium i Berlin, där huvuddelen av forskningen om Stassfurtfyndigheterna utfördes. Arbetet fortsatte i cirka 10 år och resultaten publicerades i den preussiska vetenskapsakademins rapporter . Det var totalt 52 meddelanden. Studier av förutsättningarna för bildandet av oceaniska saltavlagringar och de erhållna resultaten har fått stor betydelse inom geologi och mineralogi, såväl som inom kemi. De blev startpunkten för en bredare forskning som hittills har pågått i denna riktning [5] .
1901 var Van't Hoff den första kemisten som fick Nobelpriset "som ett erkännande av den enorma betydelsen av att upptäcka lagarna för kemisk dynamik och osmotiskt tryck i lösningar."
Van't Hoffs och Meyerhoffers gemensamma arbete, som varade i tio år, var oerhört fruktbart. Men 1905 avbröts det plötsligt på grund av Meyerhofers allvarliga sjukdom. 21 april 1906 dog Meyerhofer. Van't Hoff tog sin väns och medarbetares död hårt. Vid det här laget började han själv må dåligt: det fanns tecken på en allvarlig lungsjukdom - tuberkulos [5] .
Van't Hoff ville inte ge upp. Han letade efter ett nytt område för att bedriva omfattande systematisk forskning. I slutet av 1905 bestämde han sig för att ägna sig åt studiet av enzymers syntetiska verkan . Efter att ha lång erfarenhet av studier av stereokemi och osmotiskt tryck, ville forskaren nu ta itu med biokemifrågor [6] .
Men sjukdomens framsteg hindrade hans avsikter. Planerad forskning fick avbrytas. De sista åren av hans liv överskuggades av förlusten av flera personer som stod honom nära - släktingar och kollegor [6] .
Den 15 december 1910 blev Van't Hoff äntligen sjuk. Hans försök att komma tillbaka till jobbet några veckor senare var förgäves. Den 1 mars 1911 dog han [6] .
Van't Hoff är en av grundarna av stereokemin . Hans broschyr "Förslag att representera för närvarande använda strukturformler i rymden och en relaterad anmärkning om förhållandet mellan den optiska rotationskraften och den kemiska konstitutionen av organiska föreningar" [10] , publicerad 1874 på holländska och därefter översatt till tyska och franska [ 11 ] , kritiserades hårt av den tidens berömda kemister. Men med tiden blev idéerna som van't Hoff beskrev i denna broschyr utbredd [12] .
Van't Hoff föreslog att representera den fyrvärda kolatomen i form av tetraedrar [13] [14] . Baserat på denna idé, föreslog forskaren att utseendet på den optiska rotationsförmågan hos molekyler kan associeras med närvaron i dem av en asymmetrisk kolatom [15] (en kolatom associerad med fyra olika substituenter) [16] . Detta antagande är den viktigaste idén i den stereokemiska teorin. Därefter utfördes många experiment som bekräftade denna idé [17] [18] .
1884 publicerade Van't Hoff sin bok Essays on Chemical Dynamics [7] . Utseendet på den här boken markerar födelsen av fysikalisk kemi som sådan. Van't Hoff, i huvudsak, använde här för första gången i stor utsträckning termodynamikens principer och matematiska metoder i tolkningen av kemiska processer. När van't Hoff började arbeta med boken förstod han att han skulle behöva ge ett grundläggande schema för en kvantitativ beskrivning av en kemisk process på grundval av separata, olikartade och få fakta fastställda av hans föregångare [4] .
I detta arbete formulerar van't Hoff begreppet "molekylär transformation" och ger, baserat på molekylär-kinetiska begrepp, en klassificering av sådana transformationer efter antalet molekyler som deltar i reaktionen . Han introducerar begreppen reaktionshastighetskonstanter , mono-, di- och trimolekylära reaktioner och formulerar en viktig ståndpunkt: "Förloppet av en kemisk omvandling kännetecknas uteslutande av antalet molekyler , under vars interaktion transformationen sker" [5 ] .
Med hjälp av specifika exempel på reaktioner avslöjar van't Hoff mönstren för mono-, bi- och multimolekylära reaktioner och ger uttryck för deras hastigheter i form av en välkänd formel [7]
där är koncentrationen av reagens , är antalet molekyler som är involverade i reaktionen ( = 1 - monomolekylär, = 2 - bimolekylär, etc.), är reaktionshastighetskonstanten .
Van't Hoff överväger inverkan av reaktionskärlens form och storlek på reaktionsförloppet, sätten att välja ett lämpligt medium och verkan av kärlväggar. I synnerhet ges resultaten av experiment på effekten av beläggningar på apparatens innerväggar (till exempel med olja). Han ger också en översikt över sätten och metoderna för att bestämma antalet molekyler som är involverade i en kemisk omvandling [5] .
Van't Hoff tar också hänsyn till temperaturens inverkan på kemisk omvandling. I synnerhet, med hjälp av exemplet med en reversibel reaktion , härleder han den välkända ekvationen som relaterar temperaturen till hastighetskonstanterna för framåt- och bakåtreaktionerna :
där är antalet kalorier som frigörs under övergången av en enhet av det andra ämnet till det första vid en konstant volym [19] .
Baserat på erhållna data analyserar van't Hoff noggrant olika fall av kemisk jämvikt . van't Hoff noterar ett nära samband mellan transformationshastigheterna och jämvikten . Han betraktar jämvikt som ett resultat av två motsatta reaktioner som inträffar med vissa hastigheter , och kommer till en annan viktig formel:
var . Således kopplar han jämviktskonstanten med hastighetskonstanterna för framåt- och bakåtreaktionerna [20] .
Fysikalisk kemi för utspädda lösningar1886 publicerades Van't Hoffs verk under titeln "Kemisk jämvikt i system av gaser och utspädda lösningar" [8] . Huvudsyftet med detta arbete var ett försök att etablera angiologi i de lagar som beskriver beteendet hos gasformiga system och lösningar [21] .
van't Hoff överväger förhållandet mellan osmotiskt tryck och andra fysikalisk-kemiska parametrar [22] . Efter att ha beskrivit Pfeffers enhet och den metod han föreslog för tillverkning av semipermeabla skiljeväggar , uttryckte van't Hoff en viktig idé om reversibiliteten av förändringar i osmotiskt tryck [23] . Med hjälp av begreppen semipermeabla skiljeväggar visade det sig vara möjligt att genomföra reversibla cirkulära processer för lösningar och därigenom etablera en analogi mellan gaser och lösningar [24] [25] . Därmed blev det ganska uppenbart att lagarna för det gasformiga tillståndet också är tillämpliga på beskrivningen av det osmotiska trycket i utspädda lösningar [26] .
Van't Hoff bevisade teoretiskt och experimentellt tillämpligheten av Boyles lagar , Gay-Lussacs och Clapeyrons formel för att späda ut lösningar. Av detta drog van't Hoff slutsatsen att Avogadro-principen är ganska tillämplig på utspädda lösningar, och isotoniska lösningar måste vara ekvimolekylära [27] .
För utspädda lösningar beräknade van't Hoff värdet på gaskonstanten i Clapeyrons ekvation . Det värde som erhölls av honom från mätningar av osmotiskt tryck visade sig vara nära värdet som erhölls för ideala gaser. Men i vissa fall (lösningar av mineralsyror och salter) var värdet på gaskonstanten annorlunda. I detta avseende skrev van't Hoff om Clapeyrons ekvation i formen [8]
där - tryck ; - volym ; - temperatur ; - gaskonstant , som har samma värde som för gaser; - en korrektionsfaktor nära enhet och beroende på typen av ämnet som ekvationen avser (Vant Hoff kallade denna koefficient för "aktivitetskoefficienten").
Van't Hoff visade också [28] det
var är ämnets molekylvikt ; - den mängd med vilken närvaron av ett ämne (1:100) minskar trycket av vattenånga. Van't Hoff föreslog också andra metoder för att bestämma koefficienten , till exempel genom kryoskopiska eller ebullioskopiska konstanter. Således föreslog van't Hoff en metod för att bestämma molekylvikten för ett ämne baserat på de fysikaliska egenskaperna hos dess lösning [29] .
Tillsammans med sin vän Wilhelm Meyerhofer genomförde van't Hoff omfattande forskning för att belysa förutsättningarna för bildandet av saltavlagringar i Stassfurtfyndigheten . Dessa fyndigheter är av marint ursprung. Kemisk analys av Stassfurt- avlagringarna visade att deras kemiska sammansättning är ganska komplex [30] . De består huvudsakligen av klorider , sulfater och borater av natrium , kalium , magnesium och kalcium [31] .
Van't Hoff, tillsammans med Meyerhofer, fastställde att huvudfaktorn i bildandet av saltavlagringar är temperaturen . I vissa fall spelar tiden också en viktig roll . Vissa av de omvandlingar som forskarna genomförde tog flera månader. Samtidigt visade sig effekten av tryck på kristallisationen av salter från flerkomponentlösningar vara obetydlig [32] .
Som ett resultat av forskningen visade det sig att vissa mineraler inte kunde bildas vid en temperatur på 25°C. Således kunde blandningar av kieserit ( ) och sylvit ( ) med en blandning av natriumklorid , bildad av karnalit ( ) [33] och kieserit , isoleras endast vid mycket högre temperaturer [34] . Trots tvivel om möjligheten av saltavlagringar vid temperaturer över 70 °C , genom att jämföra sammansättningen av mineraler i avlagringarna, fann man att deras bildning skedde i två temperaturområden - vid 25 °C och 83 °C [35] .
Som ett resultat av bestämning av temperaturerna för omvandlingar i sådana komplexa blandningar erhölls flera syntetiska mineraler , både inkluderade i Stassfurt-avlagringarna och inte i dem [36] .
1970 döptes en krater på månen efter Jacob Hendrik van't Hoff [40] .
Ett av de syntetiska mineralerna som erhölls under Van't Hoffs arbete med Meyerhofer vid Stassfurts saltfyndighet fick sitt namn efter den store vetenskapsmannen Vanthoffite [5 ] .
Tematiska platser | ||||
---|---|---|---|---|
Ordböcker och uppslagsverk |
| |||
Släktforskning och nekropol | ||||
|
Nobelpristagare från Nederländerna | |
---|---|
Nobels fredspris |
|
Nobelpriset i fysik |
|
Nobelpriset i kemi |
|
Nobelpriset i ekonomi |
|
Nobelpriset i fysiologi eller medicin |
|
_ _ | Nobelpristagare 1901|
---|---|
Fysiologi eller medicin | Emil Adolf von Behring ( Tyskland ) |
Fysik | Wilhelm Conrad Röntgen ( GER ) |
Kemi | Jacob Hendrik van't Hoff ( Nederländerna ) |
Litteratur | Sully Prudhomme ( Frankrike ) |
Värld |
|
i kemi 1901-1925 | Nobelpristagare|
---|---|
| |
|