Зависимость скорости протекания химической реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа.

Голландский химик Вант-Гофф Якоб Хендрик, основатель стереохимии, в 1901 г. стал первым лауреатом Нобелевской премии по химии. Она была присуждена ему за открытие законов химической динамики и осмотического давления. Вант-Гофф ввёл представления о пространственном строении химических веществ. Он был уверен, что прогресса в фундаментальных и прикладных исследованиях по химии можно достичь, применяя физические и математические методы. Разработав учение о скорости реакций, он создал химическую кинетику.

Скорость химической реакции

Итак, кинетикой химических реакций называют учение о скорости протекания, о том, какое химической взаимодействие происходит в процессе реакций, и о зависимости реакций от различных факторов. У различных реакций скорость протекания различна.

Скорость химической реакции напрямую зависит от природы химических веществ, вступающих в реакцию. Некоторые вещества, такие как NаОН и НCl, способны реагировать за доли секунды. А некоторые химические реакции длятся годами. Пример такой реакции – ржавление железа.

Скорость реакции зависит также и от концентрации реагирующих веществ. Чем выше концентрация реагентов, тем выше и скорость реакции. В ходе реакции концентрация реагентов уменьшается, следовательно, замедляется и скорость реакции. То есть, в начальный момент скорость всегда выше, чем в любой последующий.

V = (C кон – С нач)/(t кон – t нач)

Концентрации реагентов определяют через определённые промежутки времени.

Правило Вант-Гоффа

Важным фактором, от которого зависит скорость протекания реакций, является температура.

Все молекулы сталкиваются с другими. Число соударений в секунду очень велико. Но, тем не менее, химические реакции не протекают с огромной скоростью. Так происходит, потому что в ходе реакции молекулы должны собраться в активированный комплекс. А образовать его могут только активные молекулы, кинетической энергии которых достаточно для этого. При малом количестве активных молекул реакция протекает медленно. При повышении температуры увеличивается число активных молекул. Следовательно, и скорость реакции будет выше.

Вант-Гофф считал, что скорость химической реакции – это закономерное изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Но оно не всегда является равномерным.

Правило Вант-Гоффа гласит, что при повышении температуры на каждые 10 о скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза .

Математически правило Вант-Гоффа выглядит так:

где V 2 t 2 , а V 1 – скорость протекания реакции при температуре t 1 ;

ɣ - температурный коэффициент скорости реакции. Этот коэффициент есть отношение констант скоростей при температуре t+10 и t .

Так, если ɣ = 3, а при 0 о С реакция длится 10 минут, то при 100 о С она будет продолжаться всего 0,01 сек. Резкое увеличение скорости протекания химической реакции объясняется увеличением количества активных молекул при повышении температуры.

Правило Вант-Гоффа применимо только в температурном диапазоне 10-400 о С. Не подчиняются правилу Вант-Гоффа и реакции, в которых участвуют большие молекулы.

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.

Лучшие дня

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.

ЯКОБ ВАНТ-ГОФФ

Вант- Гофф получил первую Нобелевскую премию по химии за открытие законов химической динамики и осмотического давления. Этой высокой наградой была отмечена важность молодой области науки -физической химии.

Ученый, пользовавшийся всеобщим уважением, член пятидесяти двух научных обществ и академий, почетный доктор многих высших учебных заведений, Вант-Гофф оставил после себя ряд основополагающих теорий, которые и в наши дни имеют непреходящее значение для химии. Представления, идеи и взгляды ученого сыграли большую роль в разработке основ современной минералогии, а также для развития биологии. В историю науки Вант-Гофф вошел как один из основателей стереохимии, учения о химическом равновесии и химической кинетике, осмотической теории растворов и химической геологии.

Якоб Хенрик Вант-Гофф родился 30 августа 1852 года в Голландии, в Роттердаме, в семье врача. Члены этого семейства неоднократно выбирались бургомистрами, занимали и другие выборные должности в городском самоуправлении.

Уже в начальной школе учителя заметили у мальчика любовь к музыке и поэзии. В дальнейшем он проявил замечательные способности к точным естественным наукам. По окончании школы в 1869 году Якоб поступил в политехникум в Дельфте. И здесь он по уровню знаний значительно превосходил своих сокурсников и потому в 1871 году без вступительного экзамена был принят в Лейденский университет. Позже в этом университете Вант-Гофф выдержал кандидатский экзамен.

Но в Лейдене ему не понравилось, и он уехал в Бонн к знаменитому химику Кекуле. После открытия молодым ученым пропионовой кислоты Кекуле порекомендовал своему ученику поехать в Париж к профессору Вюрцу, специалисту по органическому синтезу.

В Париже Якоб сблизился с французским химиком-технологом Жозефом Ашилем Ле Белем. Оба с интересом следили за исследованиями в области оптической изомерии, которые проводил Пастер.

В декабре 1874 года Вант-Гофф защитил докторскую диссертацию в университете Утрехта и в 1876 году начал преподавательскую деятельность в местной ветеринарной школе. Осенью 1874 года он опубликовал в Утрехте небольшую работу с длинным заглавием: «Предложение применять в пространстве современные структурные химические формулы вместе с примечаниями об отношении между оптической вращательной способностью и химической конституцией органических соединений».

Вант- Гофф ввел в науку положения, позволившие с новых позиций рассматривать строение химических соединений. Представление, согласно которому в молекуле метана четыре атома водорода равномерно распределены в пространстве и поэтому можно говорить о тетраэдрической форме молекулы, возвращает нас к взглядам Кекуле. В предложенной Вант-Гоффом модели четыре валентности атома углерода направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится этот атом. Используя такую модель, Вант-Гофф предположил, что за счет связи атомов или атомных групп с углеродом тетраэдр может быть несимметричным, и высказал представление об асимметрическом атоме углерода. Он писал: «В случае, когда четыре сродства атома углерода насыщены четырьмя различными одновалентными группами, можно получить два и только два различных тетраэдра, которые представляют собой зеркальное отражение один другого и мысленно никак не могут быть совмещены, то есть мы имеем дело с двумя структурными формулами в пространстве».

Новая статья Вант-Гоффа «Химия в пространстве» (1875), где он высказал все эти соображения, послужила началом нового этапа в развитии органической химии. Вскоре он получил письмо от профессора Вислиценуса, одного из известнейших специалистов в этой области: «Я хотел бы получить согласие на перевод Вашей статьи на немецкий язык моим ассистентом доктором Германом. Ваша теоретическая разработка доставила мне большую радость. Я вижу в ней не только чрезвычайно остроумную попытку объяснить до сих пор непонятные факты, но верю также, что она в нашей науке… приобретет эпохальное значение».

Перевод статьи вышел в свет в 1876 году. К этому времени Вант-Гофф получил место ассистента физики в Ветеринарном институте в Утрехте.

Большая роль в популяризации новых взглядов Вант-Гоффа невольно досталась профессору Г. Кольбе из Лейпцига. В резкой форме он высказал свои замечания по поводу статьи голландского ученого: «Какой-то доктор Я.Г. Вант-Гофф из Ветеринарного института в Утрехте, видимо, не имеет вкуса к точным химическим исследованиям. Ему значительно удобнее воссесть на Пегаса (вероятно, взятого напрокат в Ветеринарном институте) и провозгласить в своей "Химии в пространстве", что, как ему показалось во время смелого полета к химическому Парнасу, атомы расположены в межпланетном пространстве». Естественно, каждого, кто прочел эту резкую отповедь, заинтересовала теория Вант-Гоффа. Так началось ее быстрое распространение в научном мире. Теперь Вант-Гофф мог бы повторить слова своего кумира Байрона: «Однажды утром я проснулся знаменитостью». Через несколько дней после опубликования статьи Кольбе Вант-Гоффу была предложена должность преподавателя в Амстердамском университете, а с 1878 года он стал профессором химии.

С 1877 по 1896 год Вант-Гофф был профессором химии, минералогии и геологии в незадолго до того основанном Амстердамском университете. Всегда рядом с ним была его жена Женни Вант-Гофф-Меес. Она успевала заниматься не только домом и детьми, но и сумела создать своему мужу настоящую творческую атмосферу.

Интересы Вант-Гоффа к поискам наиболее общих закономерностей вновь проявились в его большой работе «Воззрения на органическую химию». Но вскоре ученый перешел к изучению химической динамики. Свои взгляды по этому вопросу он изложил в книге «Очерки по химической динамике» (1884).

Вант- Гофф разработал учение о скорости реакций и тем самым создал основания химической кинетики. Он определял скорость реакции как закономерное, но далеко не всегда равномерное изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Ему удалось эту закономерность сформулировать в общем математическом виде. Установление зависимости скорости реакции от числа взаимодействующих молекул, а также тесно связанные с этим новые представления Вант-Гоффа о природе химического равновесия существенно способствовали значительному прогрессу теоретической химии.

При этом было выяснено, что химическое равновесие, рассматриваемое Вант-Гоффом как результат двух противоположно направленных реакций, идущих с одинаковой скоростью (обратимый процесс), зависит от температуры. Представления о химическом равновесии Вант-Гофф связал с уже известными в то время двумя началами термодинамики. Важнейшим результатом этой работы был вывод Вант-Гоффом математической формулы, в которой была отражена взаимосвязь температуры и теплоты реакции с константой равновесия. Эта закономерность сейчас известна как выведенное Вант-Гоффом уравнение изохоры реакции.

Еще одним крупным вкладом Вант-Гоффа в теоретическую химию во время амстердамского периода его деятельности было открытие аналогии осмотического и газового давления. На основании сформулированных Раулем эмпирических закономерностей о повышении точки кипения и понижении точки замерзания растворов Вант-Гофф в 1885 году разработал осмотическую теорию растворов.

К. Манолов рассказывает в своей книге, как ученый пришел к этому открытию: «Почему бы не представить систему в осмометре "вода - полупроницаемая перегородка - раствор" в виде цилиндра с поршнем? Раствор находится на дне цилиндра, поршень представляет собой перегородку, а над ним - вода. Это же основной метод термодинамики. Принципы газовой термодинамики применимы также к свойствам разбавленных растворов».

Вант- Гофф нарисовал цилиндр с поршнем, в пространстве под поршнем он написал «Раствор», а над поршнем -«Вода». Стрелки, направленные из раствора к воде, показывали, что в растворе существует давление, которое стремится поднять поршень вверх.

«Сначала надо рассчитать, какая работа требуется, чтобы поршень под действием осмотического давления передвинулся вверх, но можно и наоборот - выяснить, какая работа необходима, чтобы вернуть поршень вниз, преодолев осмотическое давление».

Вант- Гофф провел математические расчеты, заполняя лист формулами, и вот он, конечный результат!

«Невероятно! Зависимость точно такая же, как и для газов! Выражение абсолютно идентично уравнению Клапейрона-Клаузиуса!» Вант-Гофф взял лист и повторил все расчеты. «Тот же результат! Законы осмотического давления идентичны газовым законам. Если и константа имеет то же самое значение, тогда можно рассматривать молекулы разбавленного вещества как молекулы газа, представив себе, что растворитель удален из сосуда. Константу можно вычислить по данным Пфеффера». Он снова взял тетрадь, и перо быстро заскользило по бумаге. Для сахарных растворов константа имела такое же значение, что и газовая постоянная. Аналогия была полной».

Вант- Гофф установил, что растворенные молекулы производят осмотическое давление, равное тому давлению, которое оказывали бы те же молекулы, если бы они в газообразном состоянии заняли объем, равный объему раствора. Это фундаментальное открытие показало единство законов физики и химии (хотя причины возникновения осмотического давления не были вскрыты).

Вант- Гофф оказал также большое влияние на дальнейшее развитие теории диссоциации, изучив в своей работе «Химическое равновесие в системах газов и разбавленных растворов» (1886).

В марте 1896 года Вант-Гофф покинул Амстердам, переехав в Берлин по приглашению Прусской академии наук. В соответствии с предложением Макса Планка и Эмиля Фишера для Вант-Гоффа была создана специальная исследовательская лаборатория в Академии наук, а сам ученый был сразу же избран ее действительным членом и почетным профессором Берлинского университета.

В Германии он провел обширные экспериментальные и теоретические работы, которые помогли установить условия образования месторождений калийных солей и создать рациональную технологию их переработки.

Ученый был в Америке, когда узнал, что получил первую Нобелевскую премию по химии «в знак признания огромной важности открытия им законов химической динамики и осмотического давления в растворах». 10 декабря 1901 года в Стокгольме собрались выдающиеся ученые мира. Торжественная церемония в празднично освещенном зале Шведской Академии наук была действительно незабываема.

Вечером на банкете Вант-Гофф получил возможность выразить свою сердечную благодарность за большую честь, которой его удостоили, Комитету по Нобелевским премиям в области химии и лично его председателю, профессору П. Клеве.

Представляя ученого 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 Вант-Гоффа «внесли значительный вклад в замечательные достижения физической химии».

В последующие дни, согласно требованиям Нобелевского комитета, награжденные должны были выступить с сообщениями о научных достижениях, за которые им была присуждена премия. Вант-Гофф в своей лекции говорил о теории растворов.

Ученый продолжал работать, но давняя тяжелая болезнь помешала Вант-Гоффу глубже изучить синтетическое действие ферментов в живом растительном организме.

(1852-1911) голландский химик и физик

Развитие химии не представимо без открытий Якоба Хендрика Вант-Гоффа, который создал целую систему наук - стереохимию, химическую кинетику, физическую химию. Одним из первых он понял, что именно объединение двух фундаментальных наук - физики и химии - дает возможность по-новому взглянуть на самые простые явления и объекты.

Якоб Хендрик Вант-Гофф родился в Роттердаме, в семье преуспевающего врача, который к тому же был известным в Голландии знатоком Шекспира. Якоб был третьим по счету из семи родившихся в семье детей. Первоначально он проявлял способности к математике и лишь в городской средней школе изменил этой привязанности. Якоб подружился с преподавателем химии и стал завсегдатаем небольшой школьной лаборатории. А в последнем классе он уже работал в домашней лаборатории, которую сам оборудовал в сарае.

Заканчивая школу, Якоб мечтал о карьере химика. Однако родители, считая научно-исследовательскую работу неперспективной, уговорили сына начать изучать инженерное дело в Политехнической школе в Дельфте. Всего за два года Вант-Гофф прошел трехлетнюю программу обучения и лучше всех сдал выпускной экзамен. Там же он увлекся философией, математикой и поэзией (особенно произведениями Джорджа Байрона).

Проработав недолгое время на сахарном заводе, юноша понял, что должен продолжить образование. Он отправился в Лейден и в 1871 году стал студентом естественно-математического факультета Лейденского университета. Однако уже на следующий год перешел в Боннский университет, чтобы изучать химию под руководством Фридриха Августа Кекуле. Два года спустя будущий ученый продолжил свои занятия в Парижском университете у Л. Вюрца, где и завершил работу над диссертацией. Вернувшись в Нидерланды, он представил ее к защите в Утрехтском университете.

Якоб Вант-Гофф увлекся исследованием явления поляризации света. Еще в самом начале XIX века французский физик Жан-Батист Био заметил, что кристаллические формы некоторых химических веществ могут изменять направление проходящих через них лучей поляризованного света.

Наблюдения показали, 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.

Стремясь объяснить причину этого явления, Луи Пастер еще в 1848 году выдвинул гипотезу, что такие молекулы являются зеркальным отображением друг друга и что атомы в них расположены в трех измерениях. Многие ученые не согласились с Пастером, считая его гипотезу слишком фантастической. Ее проверкой и решил заняться Якоб Вант-Гофф.

В 1874 году, за несколько месяцев до защиты диссертации, молодой ученый опубликовал небольшую статью, где не только обосновал справедливость теории Пастера, но и предложил ее уточненный вариант.

Якоб Вант-Гофф 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 их оптических свойствах.

Вначале на эту статью никто не обратил внимания. Разочарование было так велико, что Вант-Гофф даже хотел отказаться от защиты диссертации.

Однако всего через два месяца во Франции вышла аналогичная работа знакомого Вант-Гофа по Парижскому университету Ж. Ле Беля. Независимо от Вант-Гоффа он пришел к таким же выводам. Получение одинаковых результатов придало Якобу Вант-Гоффу уверенность в своих силах, и он возобновил исследования.

Проведенные эксперименты не только подтверждали правильность его выводов, но и позволили построить цельную концепцию поляризации, получившую название теории Вант-Гоффа - Ле Беля. Но убедить ученых в ее правильности оказалось непросто.

Прочитав статью Якоба Хендрика Вант-Гоффа, известный немецкий химик Герман Кольбе назвал ее «фантастической чепухой, напрочь лишенной какого бы то ни было фактического основания и совершенно непонятной серьезному исследователю».

В результате Вант-Гофф, всегда болезненно переживавший любую критику, так и не решился представить ее в качестве докторской диссертации. Он отложил исследования поляризации и написал диссертацию о цианоуксусной и малоновой кислотах и в 1874 году получил за нее докторскую степень по химии.

Открытие ученого признали только через два года. Именно тогда работа Якоба Вант-Гоффа была переведена на французский и немецкий языки. Ученые стали повторять его опыты и один за другим признавали правильность теории. Со временем она легла в основу современной стереохимии - области химии, изучающей пространственное строение молекул.

Становление научной карьеры Якоба Хендрика Вант-Гоффа шло медленно. Вначале ему приходилось давать частные уроки химии и физики, и только в 1876 году он получил должность лектора физики в Королевской ветеринарной школе в Утрехте.

В следующем году ученый становится лектором (а позднее профессором) теоретической и физической химии Амстердамского университета. Здесь в течение последующих 18 лет Вант-Гофф каждую неделю читал пять лекций по органической химии и одну лекцию по минералогии, кристаллографии, геологии и палеонтологии, а также руководил химической лабораторией.

В отличие от большинства химиков своего времени, Якоб Вант-Гофф 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 ученый классифицировал химические реакции в зависимости от числа участвующих в них молекул как мономолекулярные, бимолекулярные и многомолекулярные, а также определил порядок прохождения химических реакций для многих соединений.

Якоб Хендрик Вант-Гофф стал первым химиком, который применил в этой науке принципы термодинамики. Этот прием позволил объяснить причину 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 Вант-Гофф изложил в книге «Очерки но химической динамике», опубликованной в 1884 году.

В 1811 году итальянский физик Амедео Авогадро установил, что в равных объемах любых газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. Ван-Тофф экспериментально проверил этот закон и пришел к заключению, что он справедлив и для разбавленных растворов. Сделанное им открытие было очень важным, поскольку все химические реакции и реакции обмена внутри живых существ происходят именно в растворах.

Проводя опыты, ученый установил некоторые закономерности, свойственные осмотическому давлению. Оказалось, что с его помощью можно охарактеризовать поведение двух различных растворов, находящихся по обе стороны мембраны, стремящихся к выравниванию концентрации. Ученый также установил, что и разбавленные растворы подчиняются теории электролитической диссоциации.

В 1878 году Якоб Вант-Гофф женился на дочери роттердамского купца Иоганне Франсине Меес. У них родилось две дочери и два сына.

Известность Вант-Гоффа росла, и многие университеты предлагали ему должность профессора. Теперь ученый мог выбирать наиболее удобное и престижное место работы. Но он отказался покинуть Голландию. В знак благодарности руководство Амстердамского университета выделило средства на постройку для него новой химической лаборатории.

Но через несколько лет Якоб Вант-Гофф понял, что лекции и исполнение административных обязанностей мешают полноценной научной работе. Поэтому он принял предложение Берлинского университета и занял место профессора экспериментальной физики.

Однако вскоре по многочисленным просьбам студентов ему пришлось возобновить чтение лекций. Обычно он уделял лекторской работе один день в неделю, а все остальные дни работал в специально оборудованной лаборатории. Хотя Вант-Гофф не был блестящим лектором, на его занятия собирались толпы студентов и молодых ученых со всей Европы. Ведь в лекциях ученого всегда содержались новые идеи и информация для научного поиска.

В Берлине Якоб Хендрик Вант-Гофф занялся применением физической химии для решения геологических проблем. Он использовал свою методику, например, при анализе океанических соляных отложений в Стасфурте.

Изучая процессы их образования, ученый начал заниматься проблемами биохимии, в частности, изучением ферментов, которые служили катализаторами химических изменений, необходимых для деятельности живых организмов.

В свободное время Вант-Гофф отдавал предпочтение своим первым увлечениям, интересовался поэзией и философией. Единственным видом отдыха для него было общение с природой: каждый выходной ученый стремился выбраться из города.

В 1901 году Якоб Хендрик Вант-Гофф стал первым в истории лауреатом Нобелевской премии по химии, которая была присуждена ему «в знак признания огромной важности открытия им законов химической динамики и осмотического давления в растворах».

Сейчас мы можем сказать, что идеи Якоба Вант-Гоффа определили развитие этой науки на много лет вперед. Возможно, он обогатил бы химию новыми открытиями, но неожиданно заболел туберкулезом и умер в больнице в пригороде Берлина.

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.