Ιάκωβος Ερρίκος βαν’τ Χοφ
gigatos | 14 Νοεμβρίου, 2021
Σύνοψη
Ο Γιάκομπ Χέντρικ (Jakob Hendrik, 30 Αυγούστου 1852 (1852-08-30), Ρότερνταμ – 1 Μαρτίου 1911, Βερολίνο) ήταν Ολλανδός χημικός, ένας από τους θεμελιωτές της στερεοχημείας και της χημικής κινητικής, πρώτος νικητής του βραβείου Νόμπελ Χημείας (1901) με τη διατύπωση “σε αναγνώριση της μεγάλης σημασίας της ανακάλυψης των νόμων της χημικής δυναμικής και της οσμωτικής πίεσης στα διαλύματα”.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Γκρέις Κέλι
Τα πρώτα χρόνια
Ο Jacob Hendrik Wann Goff γεννήθηκε στις 30 Αυγούστου 1852 στο Ρότερνταμ. Η οικογένειά του ανήκε σε μια παλιά ολλανδική οικογένεια. Ο πατέρας του Jakob, Jakob Hendrik Vant-Goff ο πρεσβύτερος, ήταν γιατρός και η μητέρα του, Alida Jakob Kolf, ήταν νοικοκυρά. Ήταν το τρίτο παιδί της οικογένειας και είχε τέσσερα αδέλφια και δύο αδελφές.
Σε ηλικία οκτώ ετών, ο Jacob πήγε σε δημόσιο σχολείο κοντά στο Ρότερνταμ. Ήταν ένα σχολείο με ευρύ πρόγραμμα σπουδών. Δίδασκε επιστήμες, ανθρωπιστικές επιστήμες, ξένες γλώσσες, ζωγραφική και τραγούδι. Ήδη εδώ άρχισαν να φαίνονται οι εξαιρετικές ικανότητες του μελλοντικού μελετητή. Οι μεγαλύτερες επιτυχίες του ήταν στα μαθηματικά και τη φυσική.
Το 1867, σε ηλικία δεκαπέντε ετών, ο Vant-Goff πέρασε με επιτυχία τις εισαγωγικές εξετάσεις και μπήκε στην τέταρτη τάξη ενός πεντατάξιου γυμνασίου της πόλης. Σε αυτό το σχολείο, η εστίαση ήταν στις φυσικές επιστήμες και τα μαθηματικά. Εδώ ήταν που ο μελλοντικός επιστήμονας άρχισε να ενδιαφέρεται για τη χημεία και άρχισε να διεξάγει τα πρώτα του πειράματα.
Το 1869, αφού τελείωσε το σχολείο, ο Γιάκομπ πήγε στο Ντελφτ, όπου γράφτηκε στην Πολυτεχνική Σχολή, επιθυμώντας να αποκτήσει πτυχίο χημικού μηχανικού. Ο Vant-Goff ασχολήθηκε κυρίως με τη χημεία και τα μαθηματικά. Σπούδασε σκληρά, γεγονός που του επέτρεψε να αποφοιτήσει σε δύο αντί για τρία χρόνια.
Κατά τη διάρκεια των πρώτων του φοιτητικών διακοπών, ο Vant-Goff πηγαίνει για πρακτική άσκηση. Έγινε σε ένα εργοστάσιο ζάχαρης στο Βόρειο Μπράμπαντ. Κατά τη διάρκεια της πρακτικής άσκησης, ο εκκολαπτόμενος επιστήμονας ασχολήθηκε με τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων σακχάρων χρησιμοποιώντας ένα πολωσίμετρο. Βρήκε την εργασία αυτή απερίσκεπτη και μονότονη, αλλά η μονοτονία και η ρουτίνα της διαδικασίας ήταν αυτή που του ξύπνησε την επιθυμία για βαθύτερη κατανόηση των χημικών διεργασιών.
Διαβάστε επίσης, ιστορία – Φραγκλίνος Ντελάνο Ρούσβελτ
Τα φοιτητικά χρόνια
Τον Οκτώβριο του 1871 ο Vant-Goff γίνεται φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Leiden. Σπουδάζει σκληρά, όπως έκανε πάντα, και γοητεύεται από την ποίηση και τη φιλοσοφία. Είχε μάλιστα την ιδέα να αφιερωθεί εξ ολοκλήρου στην ποίηση. Όμως τα πρώτα του πειράματα προς αυτή την κατεύθυνση είναι ανεπιτυχή και επιστρέφει στην πορεία του ερευνητή χημικού.
Σύντομα ο Vant-Goff συνειδητοποιεί ότι για να σπουδάσει σοβαρά τη σύγχρονη χημεία θα πρέπει να μετακομίσει σε άλλο πανεπιστήμιο. Μετακομίζει στη Βόννη και αρχίζει να εργάζεται στο Πανεπιστήμιο της Βόννης, όπου ο Friedrich August Kekule ήταν τότε καθηγητής χημείας.
Μετά την εγγραφή του, ο Vant-Goff ξεκίνησε αμέσως πειραματική έρευνα. Ο Kekule παρατήρησε αμέσως την εξαιρετική επιμέλεια του Vant-Goff, αλλά σύντομα υπήρξε σύγκρουση μεταξύ του καθηγητή και του εκπαιδευόμενου, η οποία προκλήθηκε από την επιθυμία του Kekule να χρησιμοποιήσει τις γνώσεις και τις ικανότητες του Vant-Goff για να πραγματοποιήσει τη δική του έρευνα. Σε μια από τις επιστολές του προς τους γονείς του, ο Vant-Goff έγραφε:
“Μια μικρή διαφωνία με τον καθηγητή Kekule: έχει κάποιες νέες ιδέες σχετικά με την καμφορά και την τερεβινθίνη και θέλει να χρησιμοποιήσει μερικούς εργαστηριακούς βοηθούς για να τις χειριστεί, δηλαδή θέλει να μετατρέψει τους λίγους αμειβόμενους εργαστηριακούς βοηθούς σε απλήρωτους ιδιωτικούς βοηθούς. Δεν αποδέχτηκα αυτή την προσφορά και αναγκάστηκα να αναζητήσω δικό μου θέμα για να αναπτύξω, και τώρα που είμαι απασχολημένος με αυτό το θέμα, ο καθηγητής Kekule δεν μου φέρεται όπως πριν και συνεχίζει να προσλαμβάνει νέους βοηθούς”.
Τελικά ο Vant-Goff αποφάσισε να εγκαταλείψει το εργαστήριο του Kekule. Για να συνεχίσει όμως το έργο του με επιτυχία, χρειαζόταν ένα πιστοποιητικό από τον καθηγητή που να πιστοποιεί την επιτυχία του πειραματικού του έργου. Ωστόσο, η υπόθεση έληξε με ασφάλεια. Μετά από πολλή έρευνα ο Wang Goff παρουσίασε τα αποτελέσματά του στον καθηγητή. Προς έκπληξη του νεαρού επιστήμονα, ο καθηγητής είπε μετά από έναν σύντομο διάλογο: “Θα πάρετε ένα πιστοποιητικό και μάλιστα πολύ καλό”. Πράγματι, ο Vant-Goff έλαβε το πιστοποιητικό του από τον Kekule στις 17 Ιουνίου 1873. Ο καθηγητής συμβούλευσε επίσης τον νεαρό επιστήμονα να συνεχίσει την έρευνά του σε άλλο πανεπιστήμιο. Πριν ακολουθήσει τις συμβουλές του, ο Vant-Goff ταξίδεψε στην Ουτρέχτη όπου, στις 22 Δεκεμβρίου 1873, πέρασε με επιτυχία τις διδακτορικές εξετάσεις που του έδιναν το δικαίωμα να συνεχίσει τη διδακτορική του διατριβή.
Τον Ιανουάριο του 1874, ο Vant-Goff ταξίδεψε στο Παρίσι για να συνεχίσει την έρευνά του στην οργανική χημεία στο εργαστήριο του Charles Adolphe Wurz. Σε αυτό το εργαστήριο ο Vant-Goff γνώρισε τους A.R. Genninger και J.A. Le Bel, οι οποίοι στη συνέχεια έγιναν στενοί του φίλοι. Ωστόσο, ήδη από τα τέλη Οκτωβρίου 1874 ο Vant-Hoff επέστρεψε στην Ουτρέχτη αφού έλαβε πιστοποιητικό από τον Würtz. Εδώ ολοκλήρωσε τις σπουδές του μέσα σε λίγους μήνες και στις 22 Δεκεμβρίου 1874 υποστήριξε τη διδακτορική του διατριβή σχετικά με τη σύνθεση του κυανοοξικού και του μηλονικού οξέος.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Αντόνιο Βιβάλντι
Ξεκινώντας την επιστήμη
Λίγο πριν από τη διδακτορική του διατριβή, τον Σεπτέμβριο του 1874, δημοσίευσε ένα μικρό φυλλάδιο στα ολλανδικά με μακροσκελή τίτλο “Πρόταση για την αναπαράσταση των δομικών τύπων που χρησιμοποιούνται σήμερα στο χώρο και ένα σχόλιο που σχετίζεται με αυτήν για τη σχέση μεταξύ της οπτικής περιστροφικότητας και της χημικής σύστασης των οργανικών ενώσεων”. Αργότερα, στα τέλη του 1875, το φυλλάδιο αυτό δημοσιεύτηκε στα γερμανικά, μεταφρασμένο από τον F. Hermann, βοηθό του I. Wisselius.
Ενώ ετοίμαζε την ανατύπωση του άρθρου στα γαλλικά, ο Vant-Goff ήταν απασχολημένος με την εύρεση εργασίας. Εδώ και καιρό δεν είχε καμία τύχη σε αυτό το θέμα και αναγκάστηκε να παραδίδει ιδιαίτερα μαθήματα. Μόλις τον Μάρτιο του 1876 κατάφερε να λάβει μια θέση βοηθού καθηγητή χημείας στην Κτηνιατρική Σχολή της Ουτρέχτης.
Μετά τη δημοσίευση της γερμανικής έκδοσης του φυλλαδίου του Vant-Hoff, πολλοί επιστήμονες μπόρεσαν να το διαβάσουν. Ωστόσο, οι απόψεις του Vant-Goff επικρίθηκαν ξαφνικά έντονα από τους καθιερωμένους χημικούς. Μερικοί από τους ισχυρότερους αντιπάλους των ιδεών του Vincent-Hoff ήταν ο M. Bertleau και ο H. Kolbe. Ο τελευταίος μάλιστα πήρε το θάρρος να εκφραστεί μάλλον ωμά και ωμά προς την κατεύθυνση του Vant-Goff. Ωστόσο, μέχρι το τέλος της δεκαετίας του ”70 του ΧΙΧ αιώνα, ένα μεγάλο μέρος των χημικών αναγνώρισε τη στερεοχημική θεωρία. Πολλά πειράματα επιβεβαίωσαν τη δυνατότητα εφαρμογής του στην πράξη. Επίσης, η σύνδεση της οπτικής περιστροφικότητας των μορίων με την παρουσία ενός ασύμμετρου ατόμου άνθρακα σε αυτά καθορίστηκε στη συνέχεια με ακρίβεια.
Διαβάστε επίσης, σημαντικά-γεγονότα – Μαύρος Θάνατος
Εργασία στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ (1877-1895)
Χάρη στις συστάσεις φίλων, στις 26 Ιουνίου 1877 ο Vant-Goff καλείται να αναλάβει θέση λέκτορα στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. Ένα χρόνο αργότερα, σε ηλικία 26 ετών, έγινε καθηγητής χημείας, ορυκτολογίας και γεωλογίας (και αργότερα φυσικής χημείας). Ο Vant-Goff πέρασε τα πρώτα χρόνια οργανώνοντας και δημιουργώντας ένα χημικό εργαστήριο. Μεταξύ 1878 και 1884 δημοσίευσε ελάχιστα άρθρα, καθώς ήταν απασχολημένος με τη διδασκαλία και τη δημιουργία του εργαστηρίου.
Η μετακόμιση στο Άμστερνταμ συνδέθηκε με ένα σημαντικό γεγονός στην προσωπική ζωή του Vant-Goff. Το 1878 έκανε πρόταση γάμου στην Johanna Franzina Mees (κόρη ενός εμπόρου του Ρότερνταμ), την οποία είχε ερωτευτεί από καιρό. Στις 27 Δεκεμβρίου του ίδιου έτους παντρεύτηκαν. Είχαν 2 κόρες, την Johanna Francina (1880) και την Aleida Jacob (1882), και 2 γιους, τον Jacobs Hendrikus (1883) και τον Govert Jacob (1889). Για πάνω από 30 χρόνια η σύζυγός του ήταν η πιστή και αγαπημένη του φίλη.
Το 1881, ο Vant-Goff δημοσίευσε το βιβλίο του “Insights into Organic Chemistry”, το οποίο άρχισε να επεξεργάζεται ενώ βρισκόταν ακόμα στην Ουτρέχτη. Σε αυτό το βιβλίο, ο επιστήμονας προσπάθησε να καθορίσει τη σχέση μεταξύ της δομής των ουσιών και των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων τους. Ωστόσο, η προσπάθεια αυτή δεν ήταν ιδιαίτερα επιτυχής και μέχρι στιγμής το βιβλίο δεν έχει γίνει γνωστό σε πολλούς ανθρώπους. Ωστόσο, για τον ίδιο τον Vant-Goff, το βιβλίο ήταν ένα σημαντικό βήμα. Κατά την εργασία του σε αυτό το βιβλίο έφτασε στο πρόβλημα της χημικής συγγένειας, στην αναγνώριση της σημασίας της χημικής θερμοδυναμικής και στα προβλήματα της χημικής ισορροπίας και του ρυθμού των χημικών αντιδράσεων. Από αυτό το σημείο και μετά, ο Vant-Goff μπορεί να θεωρηθεί ότι ασχολήθηκε με τη φυσική χημεία.
Το 1884 εκδόθηκε το πιο διάσημο βιβλίο του Vant-Goff, Essays on Chemical Dynamics. Η εμφάνιση αυτού του βιβλίου σηματοδότησε τη γέννηση της φυσικής χημείας. Ο Vant-Goff ήταν ο πρώτος που έκανε εκτεταμένη χρήση των αρχών της θερμοδυναμικής και των μαθηματικών μεθόδων για να αναλύσει και να εξηγήσει τις παρατηρήσιμες χημικές διεργασίες. Σε ένα πολύ μικρό βιβλίο, ο Vant-Goff παρουσίασε, σε συμπυκνωμένη μορφή, μια μεγάλη και πολύ σημαντική συμβολή στην κατανόηση της φύσης και του μηχανισμού των χημικών αντιδράσεων. Παρόλα αυτά, η εμφάνιση του βιβλίου δεν προκάλεσε αρχικά καμία αντίδραση στον κόσμο της χημείας. Οι χημικοί όχι μόνο δεν παρατήρησαν την εμφάνιση του βιβλίου, αλλά και ορισμένες από τις ιδέες του βιβλίου αποδείχθηκαν δυσνόητες γι” αυτούς.
Ένα χρόνο αργότερα, στις 14 Οκτωβρίου 1885, ο Vant-Goff υπέβαλε προς δημοσίευση μια νέα θεωρητική εργασία με τίτλο “Χημικές ισορροπίες σε συστήματα αερίων και αραιών διαλυμάτων”, η οποία δημοσιεύθηκε το 1886. Η εργασία αυτή συνέχισε και επέκτεινε τις ιδέες που εκφράστηκαν στην “Περίληψη της χημικής δυναμικής”, η οποία απέκτησε εντελώς ανεξάρτητη σημασία. Αμέσως μετά την “Χημική ισορροπία σε συστήματα αερίων και αραιών διαλυμάτων”, ο Σουηδός επιστήμονας Svante Arrhenius παρουσίασε τη διάσημη θεωρία του για την ηλεκτρολυτική διάσπαση. Η εμφάνιση αυτής της θεωρίας συνδέεται πιο άμεσα με το έργο του Vant-Hoff.
Το 1887 ο W. Ostwald, μαζί με τον J. G. Vant-Goff και S. Ο A. Arrhenius ίδρυσε στη Λειψία τη διεθνή “Εφημερίδα της Φυσικής Χημείας” (Zeitschrift fur phys. Chemie), η οποία έγινε ευρέως διαδεδομένη και αναγνωρισμένη μεταξύ των χημικών. Το περιοδικό αυτό απέκτησε μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη και την προώθηση νέων ιδεών στη φυσική χημεία. Ήδη στον πρώτο τόμο αυτού του περιοδικού εμφανίστηκαν τα σημαντικότερα άρθρα των Want-Hoff και Arrhenius.
Μετά τη δημοσίευση του έργου του για τη χημική δυναμική και ισορροπία, ο Vant-Goff έγινε γνωστό όνομα στον επιστημονικό κόσμο. Ταυτόχρονα, εξακολουθούσε να διδάσκει στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. Εκτός από τις διαλέξεις, επέβλεπε την έρευνα στο εργαστήριο που είχε δημιουργήσει, το οποίο τελικά προσέλκυσε μεγάλο αριθμό εκπαιδευόμενων και επιστημόνων που εργάζονταν υπό την καθοδήγηση του διάσημου επιστήμονα.
Μεταξύ του 1888 και του 1895 ο Vant-Goff εργάστηκε κυρίως για την ανάπτυξη προηγούμενων ιδεών, κυρίως στον τομέα της θεωρίας λύσεων. Παράλληλα δημοσίευσε αρκετές εργασίες για τη στερεοχημεία και τη θερμοδυναμική. Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει η εργασία του “On solid solutions and on the determination of molecular weight in solids”, στην οποία ο Vant-Goff προσπάθησε να δείξει ότι οι κανονικότητες που είχε επιτύχει για τα υγρά διαλύματα θα μπορούσαν σε ορισμένες περιπτώσεις να εφαρμοστούν και στα στερεά μίγματα. Με το άρθρο αυτό ο Vant-Goff έθεσε τα θεμέλια για τη θεωρία των στερεών διαλυμάτων, την οποία ανέπτυξε στη συνέχεια.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Διογένης ο Λαέρτιος
Εργασία στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου
Στα μέσα της δεκαετίας του 1890, τα διδακτικά καθήκοντα άρχισαν να επιβαρύνουν τον Wann Goff. Θέλοντας να εξασφαλίσει άνετες συνθήκες για την έρευνα, το 1895 δέχτηκε μια ιδιαίτερα τιμητική προσφορά από την Ακαδημία Επιστημών του Βερολίνου και το Πανεπιστήμιο του Βερολίνου να αναλάβει τη θέση του καθηγητή πανεπιστημίου χωρίς να χρειάζεται να δίνει μαθήματα διαλέξεων. Στις 30 Ιανουαρίου 1896 ο Want-Hoff εξελέγη πλήρες μέλος της Πρωσικής Ακαδημίας Επιστημών.
Τον Μάρτιο του 1896 ο Wandt-Hoff μετακόμισε στο Βερολίνο, όπου άρχισε αμέσως να ερευνά έναν νέο τομέα – τον σχηματισμό φυσικών κοιτασμάτων άλατος ωκεάνιας προέλευσης. Τον ενδιέφερε ιδιαίτερα ο σχηματισμός των περίφημων αλατοφόρων πεδίων Stassfurt κοντά στο Μαγδεμβούργο και οι μηχανισμοί σχηματισμού τους. Το έργο αυτό ήταν μια τολμηρή προσπάθεια να χρησιμοποιηθούν οι νόμοι της φυσικής χημείας για την εξήγηση των γεωχημικών διεργασιών. Η ανάπτυξη αυτού του θέματος επέτρεψε να φωτιστεί πειραματικά και θεωρητικά ένας από τους σημαντικότερους τομείς της γεωλογίας.
Ο Vandt-Hoff διεξήγαγε εκτεταμένη έρευνα σχετικά με τον σχηματισμό των αποθέσεων στο αλατούχο κοίτασμα του Stassfurt σε συνεργασία με τον ρωσικής καταγωγής μαθητή και φίλο του Wilhelm Meierhoffer. Ήταν ένας πολύ ταλαντούχος και ανεξάρτητος επιστήμονας που είχε εργαστεί προηγουμένως σε θέματα ισορροπίας αλάτων και ήταν πολύ πρωτότυπος και στις θεωρητικές του απόψεις.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Αττίλας
Τα τελευταία χρόνια της ζωής, θάνατος
Το 1896 ο Meyerhoffer, μαζί με τον Want-Hoff, δημιούργησαν ένα μικρό ιδιωτικό εργαστήριο στο Βερολίνο, όπου πραγματοποιήθηκε το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας για τα κοιτάσματα του Stassfurt. Οι εργασίες διήρκεσαν περίπου 10 χρόνια και τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν σε εκθέσεις της Πρωσικής Ακαδημίας Επιστημών. Δημοσιεύθηκαν συνολικά 52 εργασίες. Η έρευνα για το σχηματισμό των ωκεάνιων κοιτασμάτων άλατος και τα αποτελέσματα που προκύπτουν έχουν μεγάλη σημασία για τη γεωλογία και την ορυκτολογία, καθώς και για τη χημεία. Διαμόρφωσαν τη βάση για ένα ευρύτερο φάσμα ερευνών που διεξάγονται στον τομέα αυτό μέχρι σήμερα.
Το 1901. Ο Vant-Goff ήταν ο πρώτος χημικός που έλαβε το βραβείο Νόμπελ “σε αναγνώριση της μεγάλης σημασίας της ανακάλυψης των νόμων της χημικής δυναμικής και της οσμωτικής πίεσης στα διαλύματα”.
Η συνεργασία μεταξύ του Vant-Goff και του Meyerhoffer, η οποία διήρκεσε δέκα χρόνια, ήταν εξαιρετικά καρποφόρα. Αλλά το 1905 διακόπηκε ξαφνικά από τη σοβαρή ασθένεια του Meyerhoffer. Στις 21 Απριλίου 1906 ο Meyerhoffer πέθανε. Ο θάνατος του φίλου και συνεργάτη του έπληξε πολύ τον Vant-Goff. Μέχρι τότε ο ίδιος άρχισε να αισθάνεται άσχημα: υπήρχαν σημάδια μιας σοβαρής πνευμονικής νόσου – φυματίωσης.
Ο Vant-Goff δεν ήθελε να τα παρατήσει. Αναζητούσε ένα νέο πεδίο για εκτεταμένη συστηματική έρευνα. Στα τέλη του 1905 αποφάσισε να αφιερωθεί στη μελέτη της συνθετικής δράσης των ενζύμων. Με την εκτεταμένη εμπειρία του στη στερεοχημεία και την έρευνα της οσμωτικής πίεσης, ο επιστήμονας ήθελε τώρα να ασχοληθεί με θέματα βιοχημείας.
Ωστόσο, μια προοδευτική ασθένεια ματαίωσε τις προθέσεις του. Η προγραμματισμένη έρευνα έπρεπε να διακοπεί. Τα τελευταία του χρόνια επισκιάστηκαν από την απώλεια πολλών κοντινών του ανθρώπων – συγγενών και συναδέλφων.
Στις 15 Δεκεμβρίου 1910. Ο Vant-Goff τελικά αρρώστησε. Οι προσπάθειές του να επιστρέψει στην εργασία του λίγες εβδομάδες αργότερα αποδείχθηκαν μάταιες. Την 1η Μαρτίου 1911 πέθανε.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Νέρων
Στερεοχημεία
Ο Vant-Goff είναι ένας από τους θεμελιωτές της στερεοχημείας. Η μπροσούρα του “Πρόταση για την αναπαράσταση των δομικών τύπων που χρησιμοποιούνται σήμερα στο χώρο και η σχετική παρατήρηση για τη σχέση μεταξύ της οπτικής περιστροφικότητας και της χημικής σύστασης των οργανικών ενώσεων”, που δημοσιεύθηκε το 1874 στα ολλανδικά και μεταφράστηκε στη συνέχεια στα γερμανικά και στα γαλλικά, δέχτηκε αυστηρή κριτική από τους διάσημους χημικούς της εποχής. Με την πάροδο του χρόνου, ωστόσο, οι ιδέες που εξέθεσε ο Vant-Goff σε αυτό το φυλλάδιο διαδόθηκαν ευρέως.
Ο Vant-Goff πρότεινε ότι το τετραπλό άτομο άνθρακα θα μπορούσε να αναπαρασταθεί ως τετράεδρο. Με βάση αυτή την ιδέα, ο επιστήμονας πρότεινε ότι η εμφάνιση της οπτικής περιστροφικότητας των μορίων θα μπορούσε να οφείλεται στην παρουσία ενός ασύμμετρου ατόμου άνθρακα (ένα άτομο άνθρακα συνδεδεμένο με τέσσερις διαφορετικούς υποκαταστάτες). Αυτή η υπόθεση είναι η πιο σημαντική ιδέα της στερεοχημικής θεωρίας. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν πολλά πειράματα για να επιβεβαιωθεί αυτή η ιδέα.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Σαρλ-Μωρίς ντε Ταλλεϋράν-Περιγκόρ
Φυσική χημεία
Το 1884, ο Vant-Goff δημοσιεύει το βιβλίο του Essays on Chemical Dynamics. Η εμφάνιση αυτού του βιβλίου σηματοδοτεί τη γέννηση της ίδιας της φυσικής χημείας. Ο Vannt-Goff χρησιμοποίησε ουσιαστικά τις αρχές της θερμοδυναμικής και τις μαθηματικές μεθόδους για πρώτη φορά στην επεξεργασία των χημικών διεργασιών. Όταν ξεκίνησε τις εργασίες του για το βιβλίο, ο Vant-Goff συνειδητοποίησε ότι θα έπρεπε να βασιστεί στα μεμονωμένα, ανομοιογενή και λίγα στοιχεία που είχαν καθιερωθεί από τους προκατόχους του για να παράσχει ένα βασικό πλαίσιο για την ποσοτική περιγραφή της χημικής διαδικασίας.
Στο έργο αυτό, ο Vant-Goff διατυπώνει την έννοια του “μοριακού μετασχηματισμού” και, με βάση τις ιδέες της μοριακής κινητικής, δίνει μια ταξινόμηση των μετασχηματισμών αυτών ανάλογα με τον αριθμό των μορίων που συμμετέχουν στην αντίδραση. Εισάγει τις έννοιες της σταθεράς ταχύτητας της αντίδρασης, των μονο-, δι- και τριμοριακών αντιδράσεων και διατυπώνει τη σημαντική δήλωση: “Η πορεία ενός χημικού μετασχηματισμού χαρακτηρίζεται αποκλειστικά από τον αριθμό των μορίων που αλληλεπιδρούν στο μετασχηματισμό”.
Χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα παραδείγματα αντιδράσεων, ο Vant-Goff προσδιορίζει τις κανονικότητες των μονο-, δι- και πολυμοριακών αντιδράσεων και δίνει εκφράσεις για τους ρυθμούς τους με τη μορφή του γνωστού τύπου:
dcdt=kcn{displaystyle dcdt=kc^{n}}
όπου c{displaystyle c} είναι η συγκέντρωση των αντιδρώντων, n{displaystyle n} είναι ο αριθμός των μορίων που συμμετέχουν στην αντίδραση (n{displaystyle n} = 1 για μονομοριακό, n{displaystyle n} = 2 για διμοριακό κ.λπ.), k{displaystyle k} – είναι η σταθερά του ρυθμού αντίδρασης.
Ο Vant-Goff αναλύει την επίδραση του σχήματος και του μεγέθους των δοχείων αντίδρασης στην πορεία των αντιδράσεων, τους τρόπους επιλογής του κατάλληλου μέσου και την επίδραση των τοιχωμάτων των δοχείων. Συγκεκριμένα, παραθέτει τα αποτελέσματα πειραμάτων σχετικά με την επίδραση της επικάλυψης των εσωτερικών τοιχωμάτων της συσκευής (π.χ. με λάδι). Δίνει επίσης μια επισκόπηση των τρόπων και των μεθόδων για τον προσδιορισμό του αριθμού των μορίων που εμπλέκονται στον χημικό μετασχηματισμό.
Ο Vant-Goff εξετάζει επίσης την επίδραση της θερμοκρασίας στη χημική μετατροπή. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιώντας την αντιστρεπτή αντίδραση N2O4↽–⇀2NO2{displaystyle {ce {N2O4 <=> 2 NO2}}} εξάγει τη γνωστή εξίσωση που συνδέει τη θερμοκρασία με τις σταθερές ταχύτητας των αντιδράσεων forward k′{displaystyle k”} και reverse k″{displaystyle k””}:
dlnk′dT-dlnk″dT=q2T2{displaystyle dln k”dT-dln k””dT=q2T^{2}}
όπου q{{displaystyle q} είναι ο αριθμός των θερμίδων που απελευθερώνονται όταν μια μονάδα της δεύτερης ουσίας μετατρέπεται στην πρώτη ουσία σε σταθερό όγκο.
Με βάση τα δεδομένα που προέκυψαν, ο Vant-Goff αναλύει προσεκτικά τις διάφορες περιπτώσεις χημικής ισορροπίας. Ο Vannt-Goff επισημαίνει τη στενή σχέση μεταξύ των ποσοστών μετασχηματισμού και της ισορροπίας. Βλέπει την ισορροπία ως το αποτέλεσμα δύο αντίθετων αντιδράσεων που εξελίσσονται με συγκεκριμένες ταχύτητες και καταλήγει σε έναν άλλο σημαντικό τύπο:
dlnk′dT-dlnk″dT=dlnKdT=q2T2{displaystyle dln k”dT-dln k””dT=dln KdT=q2T^{2}}
όπου K=k′k″{displaystyle K=k”k”}. Με τον τρόπο αυτό συνδέει τη σταθερά ισορροπίας με τις σταθερές ταχύτητας της εμπρόσθιας και της αντίστροφης αντίδρασης.
Το 1886 δημοσιεύτηκε ένα έργο του Vant-Goff με τίτλο Chemical Equilibrium in Systems of Gases and Dilute Solutions. Ο κύριος σκοπός αυτής της εργασίας ήταν να προσπαθήσει να καθιερώσει αγγειολογίες στους νόμους που περιγράφουν τη συμπεριφορά των αέριων συστημάτων και των διαλυμάτων.
Ο Vant-Goff εξέτασε τη σχέση της οσμωτικής πίεσης με άλλες φυσικοχημικές παραμέτρους. Περιγράφοντας τη συσκευή του Pfeffer και την προτεινόμενη από αυτόν μέθοδο κατασκευής ημιπερατών διαχωριστικών, ο Vant-Goff διατύπωσε τη σημαντική ιδέα της αντιστρεψιμότητας των μεταβολών της οσμωτικής πίεσης. Χρησιμοποιώντας τις έννοιες των ημιπερατών διαχωριστικών ήταν δυνατόν να πραγματοποιηθούν αντιστρεπτές κυκλικές διεργασίες για διαλύματα και έτσι να δημιουργηθεί μια αναλογία μεταξύ αερίων και διαλυμάτων. Έτσι, έγινε αρκετά προφανές ότι οι νόμοι της κατάστασης των αερίων είναι εφαρμόσιμοι και για την περιγραφή της οσμωτικής πίεσης σε αραιά διαλύματα.
Ο Vant-Goff απέδειξε θεωρητικά και πειραματικά τη δυνατότητα εφαρμογής των νόμων Boyle και Gay-Lussac και του τύπου Clapeyron σε αραιά διαλύματα. Από αυτό, ο Vannt-Goff κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η αρχή του Avogadro ισχύει και για τα αραιά διαλύματα και ότι τα ισοτονικά διαλύματα πρέπει να είναι ισομοριακά.
Για αραιά διαλύματα, ο Vant-Goff υπολόγισε την τιμή της σταθεράς αερίου R{displaystyle R} στην εξίσωση Clapeyron. Η τιμή R{displaystyle R} που έλαβε από τις μετρήσεις της οσμωτικής πίεσης ήταν κοντά στην τιμή που λαμβάνεται για τα ιδανικά αέρια. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις (διαλύματα ορυκτών οξέων και αλάτων) η τιμή της σταθεράς αερίου διέφερε. Συνεπώς, ο Vannt-Goff ξαναέγραψε την εξίσωση Clapeyron στη μορφή
PV=iRT{displaystyle PV=iRT}
όπου P{displaystyle P} είναι η πίεση- V{displaystyle V} είναι ο όγκος- T{displaystyle T} είναι η θερμοκρασία- R{displaystyle R} είναι η σταθερά των αερίων, η οποία έχει την ίδια τιμή όπως για τα αέρια- i{displaystyle i} είναι ένας διορθωτικός παράγοντας κοντά στο ένα και εξαρτάται από τη φύση της ουσίας στην οποία εφαρμόζεται η εξίσωση (ο VanT-Goff ονόμασε αυτόν τον παράγοντα “παράγοντα ενεργότητας”).
Επίσης, ο Vant-Goff έδειξε ότι
i=5.6mΔ{displaystyle i=5.6mDelta }
όπου m{displaystyle m} είναι η μοριακή μάζα της ουσίας- Δ{displaystyle Delta } είναι η ποσότητα κατά την οποία η παρουσία της ουσίας (1 : 100) μειώνει την πίεση υδρατμών. Ο Vant-Goff πρότεινε άλλους τρόπους για τον προσδιορισμό του συντελεστή i{displaystyle i}, π.χ. μέσω κρυοσκοπικών ή εβουλοσκοπικών σταθερών. Έτσι, ο Vant-Goff πρότεινε μια μέθοδο για τον προσδιορισμό του μοριακού βάρους μιας ουσίας με βάση τις φυσικές ιδιότητες του διαλύματός της.
Διαβάστε επίσης, ιστορία – Aπόβαση στη Νορμανδία
Ισορροπίες αλατιού
Μαζί με τον φίλο του Wilhelm Meyerhoffer, ο Vant-Goff διεξήγαγε εκτεταμένες έρευνες σχετικά με τον σχηματισμό των αλατοφόρων κοιτασμάτων Stassfurth. Τα ιζήματα αυτά είναι θαλάσσιας προέλευσης. Η χημική ανάλυση των κοιτασμάτων Stassfurth έδειξε ότι η χημική τους σύνθεση είναι αρκετά πολύπλοκη. Αποτελούνται κυρίως από χλωριούχα, θειικά και βορικά άλατα νατρίου, καλίου, μαγνησίου και ασβεστίου.
Μαζί με τον Meyerhoff, ο Vant-Goff διαπίστωσε ότι η θερμοκρασία ήταν ο κύριος παράγοντας για το σχηματισμό των αποθέσεων αλάτων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο χρόνος παίζει επίσης σημαντικό ρόλο. Ορισμένοι από τους μετασχηματισμούς που πραγματοποίησαν οι ερευνητές χρειάστηκαν αρκετούς μήνες. Η επίδραση της πίεσης στην κρυστάλλωση αλάτων από διαλύματα πολλαπλών συστατικών αποδείχθηκε αμελητέα.
Ως αποτέλεσμα αυτών των μελετών αποδείχθηκε ότι ορισμένα ορυκτά δεν μπορούν να σχηματιστούν στους 25°C. Έτσι, μίγματα κιζερίτη (MgSO4⋅H2O{displaystyle {ce {MgSO4*H2O}}) και σιλβίνης (KCl{displaystyle {ce {KCl}}}) με πρόσμιξη χλωριούχου νατρίου που σχηματίζεται από καρναλλίτη (KCl⋅MgCl2⋅6H2O{displaystyle {ce {KCl*MgCl2*6H2O}}) και κιζερίτη, θα μπορούσε να απελευθερωθεί μόνο σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες. Παρά τις αμφιβολίες σχετικά με τη δυνατότητα απόθεσης αλάτων σε θερμοκρασίες άνω των 70 °C, οι συγκρίσεις της σύνθεσης των ορυκτών στα ιζήματα έδειξαν ότι ο σχηματισμός τους πραγματοποιήθηκε σε δύο θερμοκρασιακά διαστήματα – στους 25 °C και στους 83 °C.
Διάφορα συνθετικά ορυκτά, τόσο εκείνα που περιέχονται στα ιζήματα του Stassfurt όσο και εκείνα που δεν περιέχονται, προέκυψαν από τον προσδιορισμό των θερμοκρασιών μετασχηματισμού σε τέτοια πολύπλοκα μείγματα.
Το 1970, ένας κρατήρας στο φεγγάρι πήρε το όνομα του Jakob Hendrik van Goff.
Ένα από τα συνθετικά ορυκτά που Vanthoffite, Na5Mg(SO4)4{displaystyle {ce {Na5Mg(SO4)4}}, πήρε το όνομά του από τον μεγάλο επιστήμονα, Vanthoffite.
Πηγές
