ВАНТ-ГОФФ, ЯКОБ ХЕНРИК

ВАНТ-ГОФФ, ЯКОБ ХЕНРИК (Vant-Hoff, Jacobus Henricus) (1852–1911) (Нидерланды). Нобелевская премия по химии, 1901.

Родился 30 августа 1852 в Роттердаме в семье врача Якоба Хендрика Вант-Гоффа и Алиды Якобы Колф третьим из семи детей. После окончания в 1869 городской средней школы Вант-Гофф стал изучать инженерное дело в Политехнической школе в Дельфте, где за два года прошел трехлетнюю программу и лучше всех сдал выпускной экзамен. С детства и на всю жизнь он заинтересовался философией и поэзией, особенно произведениями Джорджа Байрона. Занялся он и математикой, однако увлечение химией перевесило все. Он столько просиживал в лаборатории, что ему запретили в ней работать. Тогда он оборудовал домашнюю лабораторию и приглашал желающих посмотреть на его опыты. На вопрос, как далеко может пойти органический синтез, юноша отвечал: «До клетки».

В 1871 Вант-Гофф стал студентом Лейденского университета. На следующий год он перешел в Боннский университет, чтобы изучать химию под руководством Фридриха Августа Кекуле. Кекуле отмечал, что Якоб «выделялся прекрасными знаниями». Два года спустя будущий ученый перешел в Парижский университет, где под руководством Шарля Адольфа Вюрца выполнил и защитил в 1874 диссертацию о цианоуксусной и малоновой кислотах.

Еще до поездки в Париж Вант-Гофф недолго работал на сахарном заводе, где измерял оптическую активность образцов сахара. Задумавшись над природой явления, Вант-Гофф в том же 1874 опубликовал статью, в которой предложил вариант трехмерных моделей молекул. Атом углерода находится в центре тетраэдра, а в четырех его углах располагаются группы атомов, отличающиеся друг от друга. Взаимообмен расположенных в углах тетраэдра групп может вызвать появление изомеров, являющихся зеркальным отображением друг друга. Этим и объясняются различия в оптических свойствах. Через пару месяцев к подобным же выводам пришел, независимо от Вант-Гоффа, его коллега по учебе Жозеф Ашиль Ле Бель (1847–1930). Сначала теория Вант-Гоффа и Ле Беля была отвергнута специалистами. Немецкий химик Адольф Вильгельм Герман Кольбе назвал ее «фантастической чепухой, напрочь лишенной какого бы то ни было фактического основания и совершенно непонятной серьезному исследователю». «Настоящих исследователей поражает, как почти не известные химики берутся так уверенно судить о высочайшей проблеме химии – вопросе о пространственном положении атомов, – добавил Кольбе, – который, пожалуй, никогда не будет решен». Однако со временем теория Вант-Гоффа легла в основу современной стереохимии – области химии, изучающей пространственное строение молекул.

Вант-Гофф после возвращения в Нидерланды два года занимался частными уроками химии и физики. В 1876 он получил должность лектора физики в Королевской ветеринарной школе в Утрехте. В следующем году становится лектором (а позднее профессором) теоретической и физической химии Амстердамского университета, где в течение 18 лет еженедельно читал пять лекций по органической химии и одну лекцию по минералогии, кристаллографии, геологии и палеонтологии, а также руководил химической лабораторией.

Математическая подготовка пригодилась Вант-Гоффу, когда он взялся за сложную задачу изучения кинетики и химического равновесия. Результаты своих исследований Вант-Гофф изложил в Очерках по химической динамике, опубликованных в 1884. Нобелевская премия была присуждена Вант-Гоффу за его работы 1880-х в этой области, в которых он сформулировал основные постулаты химической кинетики и впервые ввел оценку скорости реакции с помощью константы скорости реакции. Он классифицировал химические реакции как мономолекулярные, бимолекулярные и полимолекулярные в зависимости от числа участвующих в них молекул, а также определил порядок некоторых реакций.

Тогда же Вант-Гофф применил положения термодинамики к принципам подвижного равновесия, возникающего в результате изменения температуры. Он ввел и общепринятое обозначение обратимости реакции двумя стрелками, направленными в противоположные стороны.

Вант-Гофф пришел к заключению, что закон Авогадро справедлив и для разбавленных растворов. Он экспериментально установил, что осмотическое давление, представляющее собой меру стремления двух различных растворов по обе стороны мембраны к выравниванию концентрации, в слабых растворах зависит не только от концентрации, но и от температуры и, следовательно, подчиняется законам термодинамики газов. Вант-Гофф выразил осмотическое давление формулой РV = iRT, где Р означает осмотическое давление вещества, растворенного в жидкости; V – объем; R – газовую постоянную; Т – температуру и i – коэффициент, который для газов часто равен 1, а для растворов, содержащих соли, – больше единицы. Вант-Гофф смог объяснить, почему изменяется значение i, связав этот коэффициент с числом ионов, находящихся в растворе. Проведенные Вант-Гоффом исследования разбавленных растворов явились обоснованием теории электролитической диссоциации С.Аррениуса. Впоследствии Аррениус приехал в Амстердам и работал вместе с Вант-Гоффом.

Исследования Вант-Гоффа объединили в единую теорию различные направления химической статики: термохимию, электрохимию и учение о равновесии. Возник единый теоретический фундамент химии.