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第7章 范霍夫

姓名:范霍夫

出生地:荷兰鹿特丹

生卒年:1852—1911年

历史评价LiShiPingJia:范霍夫是荷兰化学家,是第一位荣获诺贝尔化学奖的人。

1852年8月30日出生于荷兰鹿特丹。这个医学博士的儿子,从小就聪明过人。他在中学读书时,对化学实验很感兴趣。经常在放学以后或假日里,偷偷地溜进学校,从地下室的窗户钻进实验室里去做化学实验。少年的好奇心,使他专门乐于选用那些易燃易爆和剧毒的危险药品做实验。一天。该校的霍克维尔夫先生发现了他的秘密,责备了他的违纪行为。范霍夫请求这位老师不要去报告校长。但他还是被带去见他的父亲。鹿特丹的这位名医了解了事情的经过后,对自己儿子不规矩的举动深为尴尬和愤慨。但转念一想,儿子的肯钻好学不该过分去责备。于是,他把自己原来的一间医疗室让给了儿子。范霍夫有了自己这一间简陋的实验室,干得更加起劲了。想不到少年时代的这种爱好,注定了后来范霍夫成为化学家的命运。

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范霍夫的贡献

气体分子运动学说发展到溶液领域,以用来解释稀薄溶液的各项原理。这些都是范霍夫的贡献。范霍夫在考察了浦菲弗所进行的渗透压的实验结果后发现,溶液的渗透压和气体的气压在性质上有着完全相同的含义,并且在温度或浓度的条件相同的状况之下,甚至发现它们的数值都是相等的。他从此而得出了气体和液体的相似论,也就是像用各种定律处理气体一样,对稀薄溶液的各种现象也进行了物理学的研究,如对溶液的凝固点下降、沸点上升和蒸气压的下降等,都用热力学的观点做了解释。这些都是范霍夫的丰功伟绩。

在荷兰,当时人们普遍存在着轻视化学的偏见。父亲反对儿子当化学家,17岁那年,范霍夫中学毕业,还是听从了父亲的意见。在上大学前,1869年他先到德尔夫特高等工艺学校学习工业技术。在那里,他以优异的成绩博得了在该校任教的化学家奥德曼斯和物理学家范德·桑德·巴克胡依仁的器重,两年就学完了规定三年学习的内容。这段学习,更增强了范霍夫毕生从事化学的信心和决心。

1872年,范霍夫在莱顿大学毕业后,为了在化学上得到深造,他先后到柏林拜德国著名有机化学家凯库勒为师。次年凯库勒又推荐他去巴黎医学院的武兹实验室。在著名化学家武兹的指导下,范霍夫与他法国的同窗好友勒·贝尔得到了深造。此后他们双双成为新的立体化学学科的创立者。19世纪中叶,关于有机化合物的经典结构理论,已经由凯库勒和俄国化学家布特列洛夫等人基本上建立起来了。但同时,人们越来越多地发现了某些有机化合物具有旋光现象。法国人巴斯德首先发现酒石酸、葡萄酸具有左旋和右旋两种不同结构。后来,德国化学家威利森努斯也发现了乳酸的旋光异构现象。范霍夫在巴黎由武兹指导,同勒·贝尔分别对某些有机化合物为什么会有旋光异构现象的问题,进行了广泛的实验和探索。1874年,范霍夫和勒·贝尔分别提出了关于碳的正四面体构型学说。

范霍夫认为,在已经建立起来的经典有机结构理论中,由于人们还不了解原子所处的实际位置,所以原有的化学结构式不能反映出某些有机化合物的异构现象。他根据自己的研究,于1875年发表了《空间化学》一文。首次提出了一个“不对称碳原子”的新概念。不对称碳原子的存在,使酒石酸分子产生两个变体——右旋酒石酸和左旋酒石酸;二者混合后,可得到光学上不活泼的外消旋酒石酸。范霍夫用他所提出的“正四面体模型”解释了这些旋光现象。

范霍夫关于分子的空间立体结构的假说,不仅能够解释旋光异构现象,而且还能解释诸如顺丁烯二酸和反丁烯二酸、顺甲基丁烯二酸和反甲基丁烯二酸等另一类非旋光异构现象。分子的空间结构假说的诞生,立刻在整个化学界引起了巨大的反响,一些有识之士看到了新假说的深刻含义,纷纷称赞范霍夫这一创举。然而在当时,许多人还不了解新学说的真正含义,他们甚至激烈反对范霍夫的观点。但是,这些反对意见不仅没有损害范霍夫的新理论,反而为这一理论的推广和传播起了宣传作用,因为那些凡是读过柯尔贝等人的尖锐评论文章的人,都会对范霍夫的理论产生兴趣,都要去了解一下他论文的内容。于是,反倒使新理论在科学界迅速传播开来。正如拜伦说过的话一样“一朝醒来,名声大噪。”柯尔贝等人的批评竟使范霍夫成了显赫一时的人物。不久,范霍夫就被阿姆斯特丹大学聘为讲师,1878年又成为化学教授。

因此,范霍夫首创的“不对称碳原子”概念,以及碳的正四面体构型假说(有时又称为范霍夫-勒·贝尔模型)的建立,尽管学术界对其褒贬不一,但往后的实践却证明,这个假说成了立体化学诞生的标志。1878到1896年间,范霍夫在阿姆斯特丹大学先后担任过化学教授,矿物学、地质学教授,并曾任化学系主任。这期间,他又集中精力研究了物理化学问题。他对化学热力学与化学亲合力、化学动力学和稀溶液的渗透压及有关规律等问题进行了探索。

因此,从1877年之后,范霍夫开始注意研究化学动力学和化学亲合力问题。1884年,他出版了《化学动力学研究》一书。书中他不仅阐明了反应速度等化学动力学问题,而且还专门论述了化学平衡理论和以自由能为基础的亲合力理论。

范霍夫关于电解质溶液的渗透压的文章在斯德哥尔摩发表后,引起了德国科学家威廉·奥斯特瓦尔德的极大兴趣。几个月后,他专程来到阿姆斯特丹,同范霍夫进行了长时间的交谈。他俩一致认为阿累尼乌斯的电离学说是一种了不起的创造。1887年8月初,他们共同创办的《物理化学杂志》第一期在莱比锡问世。这标志着一门新兴的边缘学科——物理化学的诞生。范霍夫同阿累尼乌斯、奥斯特瓦尔德的友谊与协作,使他们突破了国界和学科的局限,共同为新学科的创立奠基、为新兴的基本理论的确立进行了顽强的战斗。因此,他们被誉为“物理化学的三剑客”。范霍夫毕生从事有机立体化学与物理化学的广泛研究,取得了累累硕果,使他成为世界上第一个诺贝尔化学奖的获得者。

——传世佳言——

一种理论,只有在它的全部预测能被实验证实的时候才能成立。

自1885年以后,范霍夫一直被选为荷兰皇家科学院成员。还先后当选为哥根廷皇家科学院、伦敦化学会、美国化学会以及德国研究院的外籍成员,获得了许多荣誉奖章。1901年他在接受了诺贝尔化学奖以后,应邀访问了美国、德国等一些经济、文化先进国家,多次得到荣誉博士学位。但他始终念念不忘报效自己的祖国。当科研工作遇到困难时,他也曾多次出国从事研究。然而,外国的高薪聘请、优越舒适的生活条件都没能挽留住这位荷兰人。一旦国内有了适当的设备条件,他就毅然返回祖国。他以罕见的热情与干劲勤奋终生,他常常废寝忘食,夜以继日地每天工作10多个小时。

年近花甲时,范霍夫长期积劳成疾,被越来越重的肺结核病困扰着。在当时,这是种使人类束手无策的“不治之症”,使他日趋虚弱,身体消瘦,呼吸不畅。在朋友们的劝说下,他在柏林做了手术治疗,却仍不能恢复昔日的工作能力。顽强的范霍夫每天躺在病床上仍离不了看书、整理资料和写日记。精神稍好一点,他就躺不住了,要求医生允许他去工作。一离开病床,他仿佛忘了病痛,又沉浸在研究工作之中。1911年3月1日,年仅59岁的范霍夫不幸早逝。一颗科学巨星的陨落,震惊了世界化学界。荷兰人民经受了失去一位忠实儿子的痛苦。为了永远地怀念他,范霍夫的遗体火化后,人们将他的骨灰安放在柏林达莱姆公墓,供后人瞻仰。

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