范霍夫（物理化学家）

　　范霍夫简介

　　雅可比·亨利克·范霍夫(Jacobus Henricus Van't Hoff1852一1911)是荷兰物理化学家。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。

　　范霍夫留学经历

　　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、葡萄酸等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。

　　范霍夫科研经历

　　一天，范霍夫坐在乌德勒支大学的图书馆里，认真地阅读着威利森努斯研究乳酸的一篇论文，他随手在纸上画出了乳酸的化学式，当他把视线集中到分子中心的一个碳原子上时，他立即联想到，如果将这个碳原子上的不同取代基都换成氢原子的话，那么这个乳酸分子就变成了一个甲烷分子。由此他想像，甲烷分子中的氢原子和碳原子若排列在同一个平面上，情况会怎样呢?这个偶然产生的想法，使范霍夫激动地奔出了图书馆。他在大街上边走边想，让甲烷分子中的4个氢原子部与碳原子排列在一个平面上是否可能呢?这时，具有广博的数学、物理学等知识的范霍夫突然想起，在自然界中一切都趋向于最小能量的状态。这种情况，只有当氢原子均匀地分布在一个碳原子周围的空间时才能达到。那么在空间里甲烷分子是个什么样子呢?

　　范霍夫猛然领悟，正四面体!当然应该是正四面体!这才是甲烷分子最恰当的空间排列方式，他由此进一步想象出，假如用4个不同的取代基换去碳原子周围的氢原子，显然，它们可能在空间有两种不同的排列方式。想到这里，范霍夫重新跑回图书馆坐下来，在乳酸的化学式旁画出了两个正四面体，并且一个是另一个的镜像。他把自己的想法归纳了一下，惊奇地发现，物质的旋光特性的差异，是和它们的分子空间结构密切相关的。这就是物质产生旋光异构的秘密所在。 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。

　　例如，荷兰乌德勒支大学的物理学教授毕易·巴洛称“这是一个出色的假说!我认为，它将在有机化学方面引起变革。”著名有机化学家咸利森努斯教授写信给范霍夫说：“您在理论方面的研究成果使我感到非常高兴。我在您的文章中，不仅看到了说明迄今未弄清楚的事实的极其机智的尝试，而且我也相信，这种尝试在我们这门科学中……将具有划时代的意义。”他们都积极支持和鼓励范霍夫把自己的论文译成法文、德文等多种文字予以广泛传播。 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。德国莱比锡的赫尔曼·柯尔贝教授写文章尖锐地讽刺说：“有一位乌德勒支兽医学院的范霍夫博士，对精确的化学研究不感兴趣。在他的《立体化学》中宣告说，他认为最方便的是乘上他从兽医学院租来的飞马，当他勇敢地飞向化学的帕纳萨斯山的顶峰时，他发现，原子是如何自行地在宇宙空间中组合起来的。”而菲谛格等人却断言范霍夫的假说与物理定律不相容。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·范霍夫的理论发生兴趣，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(有时又称为范霍夫一勒·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。

　　物质能否发生化学反应以及它们反应能力的大小，这是一个古老的化学理论课题。早期的化学家们一直以含糊不清的“化学亲合力”“化学力”、“作用力”等概念来表述和解释这些问题。因此，在早期的化学文献中，关于化学反应时间或反应速度的概念总是同“亲合力”“化学力”一类的概念分不开的。直到19世纪初，人们仍不能正确区分物质发生化学反应的可能性和实际发生时的化学反应速度。