Первую Нобелевскую премию по химии получил в 1901 г. Якоб Генрих Вант-Гофф за открытие законов химической динамики и осмотического давления. Этой высокой наградой была отмечена важность молодой области науки - физической химии.

Уже в первых работах Вант-Гофф привел веские доказательства положения: только применение физических и математических методов может обеспечить прогресс в фундаментальных и прикладных исследованиях по химии. Возникновение новых областей знания, таких, как стереохимия, стало возможно только в тесной связи с другими областями естествознания. Вант-Гофф стал основателем стереохимии. Он выступил с новыми воззрениями против всех неверных взглядов ярых агностиков и узколобых эмпириков и ввел в химию представления о пространственном строении веществ.

Вант-Гофф родился 30 августа 1852 г. в Роттердаме в семье врача. Роду Вант-Гоффа на протяжении ряда поколений принадлежало поместье вблизи голландского города Дортрехта. Члены этого семейства в течение многих десятилетий были бургомистрами или занимали другие выборные должности в городском самоуправлении.

Уже в начальной школе учителя заметили у юного Вант-Гоффа любовь к музыке и поэзии. В дальнейшем он проявил замечательные способности к точным естественным наукам. По окончании школы в 1869 г. будущий ученый поступил в политехникум в Дельфте. В годы учения Вант-Гофф особенно заинтересовался дифференциальным и интегральным исчислениями, которые в то время привлекали пристальное внимание многих.

Затем Вант-Гофф увлекся философией. Он основательно изучил "Курс позитивной философии" О. Конта, в котором обратил внимание на путь, приводящий к рациональному исследования) в химии. Вант-Гофф понял высказывание Конта как способ логического совершенствования химических знаний. Но Вант-Гофф не воспринял ни враждебности Конта к теории, ни его ограниченной механистической методологии. Напротив, Вант-Гофф признавал необходимость единства теории и практики; он никогда не придерживался односторонней эмпирической точки зрения, а позже защищал свои материалистические представления от "энергетизма" Оствальда.

В политехникуме Дельфта Вант-Гофф по уровню знаний значительно превосходил своих сокурсников и потому в 1871 г. без вступительного экзамена был принят в Лейденский университет. Позже в этом университете Вант-Гофф выдержал кандидатский экзамен. Помимо интереса к математике в нем опять вспыхнула "старая любовь к химии", и Вант-Гофф продолжил свое химическое образование в наиболее известных тогда центрах этой науки - в лабораториях Кекуле в Бонне и Вюрца в Париже. В это время Кекуле - автор теории строения бензола и создатель представлений о порядке расположения атомов в молекулах - считался одним из ведущих специалистов в области фундаментальных проблем химии. Восхищение личностью этого ученого и его работами вызвало у Вант-Гоффа интерес к изучению строения молекул. Но Вант-Гофф недолго пробыл в Бонне. Работая у Вюрца в Париже, он познакомился с Ле Белем, который одновременно с Вант-Гоффом и независимо от него создал известную тетраэдрическую модель углеродного атома на основе представлений Кекуле о пространственном расположении атомов в молекуле.

В декабре 1874 г. Вант-Гофф защитил докторскую диссертацию в университете Утрехта и в 1876 г. начал преподавательскую деятельность в местной ветеринарной школе. Осенью 1874 г, 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"37. Ни эта работа, опубликованная на голландском языке, ни ее перевод на французский язык (Роттердам, 1875) не привлекли внимания химиков. Подлинная известность пришла после того, как Вислиценус - решительный сторонник новой науки стереохимии 38 - познакомил ученых в 1877 г. с немецким переводом этой сильно переработанной статьи Вант-Гоффа, названной теперь "Расположение атомов в пространстве". Этот перевод был опубликован с предисловием Вислиценуса 39 .

Вант-Гофф ввел в науку положения, позволившие с новых позиций рассматривать строение химических соединений. Представление, согласно которому в молекуле метана СН 4 четыре атома водорода равномерно распределены в пространстве и поэтому можно говорить о тетраэдрической форме молекулы, возвращает нас к взглядам Кекуле 40 . Они нашли отражение в предложенной Вант-Гоффом модели: четыре валентности атома углерода направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится этот атом 41 . 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" 42 .

Явления оптической изомерии нельзя было понять, используя существовавшие в то время структурные формулы. Замечательным достижением Вант-Гоффа явилось установление связи между наличием в соединении асимметрического атома углерода и оптической изомерией вещества. Голландский ученый считал бесспорным, что оба оптических изомера соответствуют двум молекулярным моделям с зеркальной симметрией по отношению к асимметрическому атому углерода. Следовательно, каждое оптически активное соединение содержит асимметрический атом углерода. Это предположение легко можно было проверить экспериментально, Вант-Гофф подтвердил свою гипотезу о существовании пространственных структурных формул при экспериментальном изучении многочисленных оптически активных соединений.

В этой работе Вант-Гофф объяснил также другой вид изомерии, которую Вислиценус назвал "геометрической изомерией". Такова, например, изомерия кислот фумаровой (транс -бутендикарбоновой) и малеиновой (цис -бутендикарбоновой). Их структурные формулы одинаковы, а свойства различны. Для объяснения этого явления Вант-Гофф опять использовал тетраэдрическую модель атома углерода, связав тем самым пространственное строение и химические свойства веществ. Так было вновь доказана важное значение мысленных моделей в химии.

Несмотря на изучение философии Конта, Вант-Гофф был материалистом и стихийным диалектиком. Своими выступлениями и результатами исследований Вант-Гофф последовательно защищал атомно-молекулярное учение от нападок философов-идеалистов, а в 90-х годах и от сторонников энергетизма Оствальда. Наиболее сильный удар идеализму нанесло открытие Вант-Гоффом стереохимии. Еще в 1871 г. Эрнст Мах представил многочисленные и, по его мнению, неопровержимые доводы, что "химические элементы не могут существовать в пространстве из трех змерений". Вант-Гофф выступил как против этих идеалистических утверждений, так и против взглядов Кольбе, высказанных в рецензии на работы Вант-Гоффа.

Герман Кольбе (1818-1884); автор многочисленных статей в издаваемом под его редакцией "Журнале практической химии"; в которых он выступал против стереохимических представлений Вант-Гоффа

В 1877 г. вскоре после выхода немецкого перевода статьи Вант-Гоффа Кольбе в грубой полемической форме писал: "Некоему доктору Я. Г. Вант-Гоффу, занимающему должность в ветеринарной школе Утрехта, очевидно не по вкусу точные химические исследования. Он счел более приятным сесть на Пегаса (вероятно взятого напрокат из ветеринарной школы) и поведать миру то, что узрел с химического Парнаса в своем смелом полете-расположение атомов в мировом пространстве" 43 . В другом месте статьи Кольбе читаем: "Примечательно для нашего времени, бедного критиками и ненавидящего критику, что два почти неизвестных химика, один из которых работает в ветеринарной школе, а другой - в сельскохозяйственном институте 44 , с уверенностью обсуждают одну из наиболее сложных проблем химии, которую, пожалуй, никому не решить: вопрос о расположении атомов в пространстве - и объяснения даются с такой дерзостью, которая просто обескураживает подлинных естествоиспытателей" .

Неверие в возможность познания мира, презрение к теоретическому мышлению, диалектике и материализму привели Кольбе к борьбе против передовых идей в естествознании. Стереохимические воззрения Вант-Гоффа постепенно получили подтверждение и применение не только в органической химии 45 , но спустя 20 лет и в неорганической химии 46 . Соотношения, установленные для асимметрического атома углерода, были успешно использованы в 1890 г. Альфредом Вернером для объяснения случаев изомерии у асимметрического атома азота.

С 1877 по 1896 г. Вант-Гофф был профессором химии, минералогии и геологии в незадолго до того основанном Амстердамском университете. Там он выполнил многие ценные теоретические работы. При этом Вант-Гоффу удалось счастливо сочетать смелость в выдвижении идей и тщательность их разработки. Работы Вант-Гоффа показали, что изучение основополагающих химических закономерностей - процесс, требующий от исследователя не только настойчивости, но и фантазии. В лекции, прочитанной Вант-Гоффом при вступлении в должность профессора Амстердамского университета, ученый говорил, что без "фантазии в науке" не может обойтись ни подготовка эксперимента, ни объяснение полученных результатов. Для изучения этого вопроса Вант-Гофф прочитал более двухсот жизнеописаний математиков И естествоиспытателей. Такой стиль работы восхищал учеников и друзей Вант-Гоффа.

Интересы Вант-Гоффа к поискам наиболее общих закономерностей вновь проявились в его большой работе "Воззрения на органическую химию" (т. I-II, 1878-1881). Исходя из представлений об асимметрическом атоме углерода, он хотел в этой работе раскрыть наиболее общие закономерности соотношений между строением и химическими свойствами органических соединений. Однако решению этих вопросов в то время мешало явно недостаточное знание строения атомов и молекул. Даже в наши ни многие проблемы, важные для теоретических основ органической химии, пока не решены.

Вант-Гофф вскоре перешел к изучению химической динамики; позднее он изложил свои взгляды по этому вопросу в книге "Очерки по химической динамике"47 (1884 г.). Голландский физикохимик 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) 48, 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 отражена взаимосвязь температуры и теплоты реакции с константой равновесия. Эта закономерность сейчас известна как выведенное Вант-Гоффом уравнение изохоры реакции 49 .

В разработке учения о химическом равновесии на термодинамической основе значительную роль сыграли исследования Ле-Шателье, Горстмана и Гиббса.

Одним из наиболее значительных открытий этого времени было установление природы движущей силы реакции - химического сродства. Это понятие не было точно определено 50 . Томсен в 1854 г. и Бертло в 1868 г. пытались сделать это, но успеха не добились 51 .

Вант-Гофф в 1885 г. высказал мысль, что мерой сродства может служить работа реакции, и вывел для нее математическое выражение 52 . В него, однако, не входила константа равновесия из закона действия масс, сформулированного в общем виде в 1867 г. Гульдбергом и Вааге на основе представления о вероятности столкновения друг с другом реагирующих молекул. В 1885 г. Вант-Гоффу удалось вывести этот закон термодинамически, что сразу увеличило возможность его практического применения.

Последним 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 понижения точки замерзания растворов Вант-Гофф в 1885 г. разработал осмотическую теорию растворов. Он показал аналогию поведения растворенных веществ и газов и установил, что уравнение состояния идеальных газов PV = RT при его использовании для описания осмотического давления в растворах имеет вид PV = iRT (i > 1 - коэффициент, характеризующий отклонение поведения некоторых веществ) 53 , Осмотическое давление растворов было впервые измерено в 1877 г. ботаником Пфеффером, который пользовался искусственно приготовленными полупроницаемыми перепонками 54 . Вант-Гофф смог понять, что это явление характерно вообще для химических процессов. 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. Такое объяснение было дано найденным Пфеффером высоким значениям осмотического давления 55 . 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" (опубликована в Стокгольме на французском языке в 1886 г.56) природу зависимости между понижением температуры замерзания растворителя, давлением пара раствора и осмотическим давлением солей, кислот и оснований.

Совместно с Вильгельмом Оствальдом Вант-Гофф стал издавать с 1887 г. Журнал физической химии. В первом выпуске этого журнала кроме статьи Вант-Гоффа с изложением осмотической теории растворов была опубликована также работа Сванте Аррениуса, в которой подтверждались и развивались взгляды голландского ученого.

В 1890 г. Вант-Гофф сформулировал понятие о твердых растворах 57 .

В марте 1896 г. Вант-Гофф покинул Амстердам, переехав Берлин по приглашению Прусской Академии наук. В соответчик 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 Берлине он проводил обширные экспериментальные и теоретические работы, которые помогли установить условия образования месторождений калийных солей и создать рациональную технологию переработки таких веществ. Результаты этих исследований (проводившихся с 1897 по 1903 г.) были опубликованы в двух выпусках (1905 и 1909 гг.) под заглавием "К образованию океанических соляных месторождений" 58 .

Давняя тяжелая болезнь Вант-Гоффа помешала ему глубже изучить синтетическое действие ферментов в живом растительном организме. Сделанный ученым в 1900 г. прогноз "химик дойдет своими синтезами до клетки, которая как органическая материя сейчас изучается биологами" блестяще подтвердился в наши дни. Именно эта задача встала перед специалистами в новой области исследований, которую разрабатывают совместно химики и биологи.

Ученый, пользовавшийся всеобщим уважением, член пятидесяти двух научных обществ и академий 59 , первый лауреат Нобелевской премии по химии (1901 г.), кавалер медалей Дэви, Гельмгольца и других, прусского ордена "За заслуги в науках и искусствах", 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 Вант-Гоффа 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 60 .

(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.

Нидерландский химик Якоб Генрик Вант-Гофф родился в Роттердаме, в семье врача Якоба Генрика Вант-Гоффа. По настоянию родителей Вант-Гофф начал изучать инженерное дело в Политехнической школе в Дельфте. В ней Вант-Гофф за два года прошел трехлетнюю программу обучения и лучше всех сдал выпускной экзамен.

В 1871 г. Вант-Гофф стал студентом естественно-математического факультета Лейденского университета. На следующий год он перешел в Боннский университет, чтобы изучать химию под руководством Фридриха Августа Кекуле . Два года спустя Вант-Гофф продолжил свои занятия в Парижском университете, где и завершил работу над диссертацией. Вернувшись в Нидерланды, он представил ее к защите в Утрехтском университете.

В 1874 г. Вант-Гофф опубликовал небольшую статью «Предложение применять в пространстве современные структурно-химические формулы вместе с примечанием об отношении между оптической вращательной способностью и химической конструкцией органических соединений». В этой статье он предложил теорию асимметрического углеродного атома, объясняющую оптическую активность органических соединений. Вант-Гофф предположил, что оптическая активность 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.

Вант-Гофф распространил концепцию тетраэдрического атома углерода и на соединения, содержащие углерод-углеродные двойные связи (два тетраэдра с общим ребром) и тройные связи (два тетраэдра с общей гранью). Вант-Гофф не решился представить свою теорию в качестве докторской диссертации. Вместо этого он написал диссертацию о цианоуксусной и малоновой кислотах и в 1874 г. получил докторскую степень по химии.

Двумя месяцами позже во Франции к подобным же выводам пришел работавший над этой проблемой независимо от Вант-Гоффа его товарищ по Парижскому университету Жозеф Ашиль Ле Бель . Сначала теория Вант-Гоффа – Ле Беля была встречена химиками неоднозначно; Герман Кольбе , например, в своей статье 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 Вант-Гоффа шло медленно. Вначале ему приходилось давать частные уроки химии и физики, и только в 1876 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 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 Вант-Гофф 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 Вант-Гофф 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 Вант-Гофф изложил в «Очерках по химической динамике», опубликованных в 1884 г.

Вант-Гофф пришел к заключению, что закон Авогадро 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 Вант-Гоффом исследования разбавленных растворов явились обоснованием теории электролитической диссоциации Сванте Аррениуса . Впоследствии Аррениус переехал в Амстердам и работал вместе с Вант-Гоффом.

В 1887 г. Вант-Гофф и Вильгельм Оствальд приняли активное участие в создании «Журнала физической химии» ("Zeitschrift für Physikalische Chemie"). Оствальд незадолго до этого занял вакантное место профессора химии Лейпцигского университета. Вант-Гоффу тоже предлагали эту должность, но он отклонил предложение, так как Амстердамский университет заявил о своей готовности построить ученому новую химическую лабораторию. Однако, когда Вант-Гоффу 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, Вант-Гофф 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. Вант-Гофф начал также заниматься проблемами биохимии, в частности изучением ферментов, которые служат катализаторами химических изменений, необходимых для живых организмов.

В 1901 г. Вант-Гофф 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 Вант-Гоффа 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 1878 г. Вант-Гофф женился на дочери роттердамского купца Иоганне Франсине Меес. У них было две дочери и два сына. Через всю свою жизнь Вант-Гофф 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, Вант-Гофф 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. Вант-Гоффу были присвоены почетные степени Чикагского, Гарвардского и Йельского университетов.

Нидерландский химик Якоб Хендрик Вант-Гофф родился 30 августа 1852 г. в Роттердаме, в семье Алиды Якобы Колф 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 Вант-Гофф, 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 Вант-Гофф 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, Вант-Гофф 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, Вант-Гофф опубликовал статью под названием «Предложение применять в пространстве современные структурно-химические формулы вместе с примечанием об отношении между оптической вращательной способностью и химической конструкцией органических соединений». В этой статье он предложил альтернативный вариант двухмерных моделей, которые в то время использовались для изображения структур химических соединений. 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 оптических свойствах. Двумя месяцами позже во Франции к подобным же выводам пришел работавший над этой проблемой независимо от Вант-Гоффа 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), Вант- Гофф утверждал, что эти геометрические изомеры обобществляют края и грани тетраэдра. Поскольку теория Вант-Гоффа - Ле Беля была чрезвычайно противоречивой, Вант-Гофф не решился представить ее в качестве докторской диссертации. Вместо этого он написал диссертацию о циано-уксусной и малоновой кислотах и в 1874 г. получил докторскую степень по химии.

Соображения Вант-Гоффа 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 Вант-Гоффа шло медленно. Вначале ему приходилось давать по объявлениям частные уроки химии и физики, и только в 1876 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 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 Вант-Гофф 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 Вант-Гофф 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 Вант- Гофф изложил в «Очерках по химической динамике», 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. Вант-Гофф 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 Вант-Гоффом исследования разбавленных растворов явились обоснованием теории электролитической диссоциации Сванте Аррениуса. Впоследствии Аррениус переехал в Амстердам и работал вместе с Вант-Гоффом.

В 1887 г. Вант-Гофф и Вильгельм Оствальд приняли активное участие в создании «Журнала физической химии». Оствальд незадолго до этого занял вакантное место профессора химии Лейпцигского университета. Вант-Гоффу тоже предлагали эту должность, но он отклонил предложение, так как Амстердамский университет заявил о своей готовности построить ученому новую химическую лабораторию. Однако, когда Вант-Гоффу 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, Вант-Гофф занялся применением физической химии для решения геологических проблем, в частности, при анализе океанических соляных отложений в Стас- фурте. До первой мировой войны эти отложения почти полностью обеспечивали углекислым калием производство керамики, моющих средств, стекла, мыла и особенно удобрений. Вант-Гофф начал также заниматься проблемами биохимии, в частности изучением ферментов, которые служат катализаторами химических изменений, необходимых для живых организмов.

В 1901 г. Вант-Гофф 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». В представлении Вант- Гоффа от имени Шведской королевской академии наук он был назван основателем стереохимии и одним из создателей учения о химической динамике. Было также подчеркнуто, что исследования Вант-Гоффа «внесли значительный вклад в замечательные достижения физической химии».

В 1878 г. Вант-Гофф женился на дочери роттердамского купца Иоганне Франсине Меес. У них было две дочери и два сына. Через всю свою жизнь Вант-Гофф пронес живой интерес к философии, природе, поэзии. Он умер от туберкулеза легких 1 марта 1911 г. в Германии, в Стешице (теперь это часть Берлина).

Помимо Нобелевской премии Вант-Гофф 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. Вант-Гоффу были присвоены почетные степени Чикагского, Гарвардского и Иельского университетов.

Вант-Гофф (van"t Hoff)

Якоб Хендрик (30.8.1852, Роттердам, - 1.3.1911, Берлин), голландский химик, один из основателей современной физической химии и стереохимии. В 1871 окончил Политехническую школу в Делфте, после чего работал в Лейдене, Бонне (у А. Кекуле) и Париже (у А. Вюрца). В 1874 защитил в Утрехтском университете докторскую диссертацию. С 1876 доцент Ветеринарной школы в Утрехте, а с 1878 профессор химии, минералогии и геологии Амстердамского университета. С 1896 профессор Берлинского университета и член Прусской АН. С 1895 иностранный член-корреспондент Петербургской АН.

В 1874-75 В. впервые изложил теорию пространственного расположения атомов в молекулах органических соединений, лежащую в основе современной стереохимии (См. Стереохимия). Им были созданы или значительно расширены: химическая кинетика, термодинамика химических реакций, теория разбавленных растворов и учение о равновесиях в водно-солевых системах. Основываясь на исследованиях Н. А. Меншуткина, В. установил, что скорость реакции, в случае если превращение испытывает только одна молекула, пропорциональна концентрации реагирующего вещества, а в случае если в реакции участвуют 2 или 3 молекулы, - произведению их концентраций. В. принадлежит одно из основных уравнений химической термодинамики, которое выражает зависимость константы равновесия от температуры реакции и показывает, что эта зависимость определяется тепловым эффектом реакции. Он вывел формулу, выражающую константу равновесия через изменение свободной энергии (энергии Гиббса). Тем самым закон действующих масс для химического равновесия получил термодинамическое обоснование.

В 1885-89 появились работы В., посвященные разбавленным растворам. Он связал воедино наблюдения, относящиеся к осмотическому давлению, давлению пара над раствором, зависимости точки замерзания и точки кипения растворов от концентрации. Им было установлено, что осмотическое давление равно давлению, которое производило бы растворённое вещество, находясь в газообразном состоянии при той же температуре в объёме, равном объёму раствора. Однако оказалось, что электролиты производят более высокое осмотическое давление, чем можно ожидать на основе их молекулярной массы Для учёта этого В. ввёл в газовую формулу эмпирический коэффициент i . Впоследствии С. Аррениус пришёл к выводу, что коэффициент i указывает на степень диссоциации растворённого вещества. В 1890 В. распространил свои представления о растворах также и на твёрдые тела, введя новое понятие - Твёрдые растворы . Почти одновременно с работами по разбавленным растворам В. вместе со своими учениками начал ряд исследований насыщенных солевых растворов.

Эти наиболее обширные экспериментальные работы имели целью выяснить условия образования и использования стасфуртских соляных отложений.

Установленные В. закономерности, экспериментальные методы исследования и примененные им аналитические, термодинамические и геометрические принципы сыграли большую роль в дальнейшем развитии химии. Нобелевская премия (1901).

Соч.: Ansichten über die organische Chemie, Bd 1-2, Braunschweig, 1878-81; Vorlesungen über theoretische und physikalische Chemie, 2 Aufl., Н. 1-3, Braunschweig, 1901-1903; в рус. пер. - Химическое равновесие в системах газов и разведённых растворов, М., 1902; О теории растворов. Рига. 1903: Восемь лекций по физич. химии, Рига, 1903; Расположение атомов в пространстве, пер. с нем., под ред. Н. Д. Зелинского, М., 1911; Очерки по химической динамике, под ред. и со вступит. ст. акад. Н. Н. Семенова и с биографич. очерком М. А. Блоха, Л., 1936.

Лит.: Новые идеи в химии. Сб. 1 - Стереохимия, химическая механика, растворы, 2 изд., СПБ, 1914; Блох М. А., Жизнь и творчество Вант-Гоффа, П., 1923; Памяти Вант-Гоффа, «Успехи химии», 1937, т. 6, в. 1; Cohen Е., Jacobus Henricus van"t Hoff, Sein Leben und Wirken, Lpz., 1912.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Вант-Гофф" в других словарях:

Вант Гофф, Якоб Хендрик Якоб Хендрик Вант Гофф нидерл. Jacobus Henricus (Henry) van t Hoff Дата рождения: 30 августа 1852 … Википедия

- (van t Hoff) Якоб Хендрик (1852 1911), нидерландский химик, один из основателей стереохимии, физической химии. Сформулировал теорию пространственного расположения атомов в молекулах (1874). Открыл законы химической кинетики и осмотического… … Современная энциклопедия

- (Hoff) Якоб Хендрик (1852 1911), голландский химик неорганик, профессор университетов Амстердама, Лейпцига, а затем Берлина. Его исследования были направлены на изучение атома углерода, теории применимости газовых законов к растворенным веществам … Научно-технический энциклопедический словарь

Вант Гофф Я. Х. - ВАНТ ГОФФ (van t Hoff) Якоб Хендрик (1852–1911), нидерл. учёный, один из основателей стереохимии и физ. химии; ин. ч. к. Петерб. АН (1895). Сформулировал теорию пространств. расположения атомов в молекулах органич. соединений (1874) и осн.… … Биографический словарь

Якоб Хендрик Вант Гофф Дата рождения: 30 августа 1852 Место рождения: … Википедия

Вант-Гофф - Вант Г офф, а: зак он (пр авило) Вант Г оффа … Русский орфографический словарь

- (Якобус Гендрикус) нидерландский ученый; род. в 1852 г. в Роттердаме; учился в Дельфте, Лейдене, Бонне, Париже и Утрехте, был сперва профессором в Утрехте, потом в Амстердаме, а затем приглашен в Берлин. В. основатель стереохимии и один из самых… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

ВАНТ ГОФФ (van t Hoff) Якоб Хендрик (1852 1911), нидерландский ученый, один из основателей стереохимии, физической химии, иностранный член корреспондент Петербургской АН (1895). Сформулировал теорию пространственного расположения атомов в… … Энциклопедический словарь

Вант Гофф (van t Hoff) Якоб Хендрик (30.8.1852, Роттердам, ≈ 1.3.1911, Берлин), голландский химик, один из основателей современной физической химии и стереохимии. В 1871 окончил Политехническую школу в Делфте, после чего работал в Лейдене, Бонне… … Большая советская энциклопедия