Jacobus Henricus van ‘t Hoff

gigatos | Novembro 15, 2021

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Resumo

Jacob Hendrik Wann Goff nasceu a 30 de Agosto de 1852 em Roterdão. A sua família pertencia a uma antiga família holandesa. O pai de Jakob, Jakob Hendrik Vant-Goff, o mais velho, era médico e a sua mãe, Alida Jakob Kolf, era dona de casa. Ele era o terceiro filho da família e tinha quatro irmãos e duas irmãs.

Trabalho na Universidade de Amesterdão (1877-1895)

A mudança para Amesterdão foi associada a um grande acontecimento na vida pessoal de Vant-Goff. Em 1878 propôs a Johanna Franzina Mees (filha de um comerciante de Roterdão), por quem há muito se encontrava apaixonado. No dia 27 de Dezembro do mesmo ano, casaram-se. Tiveram 2 filhas, Johanna Francina (1880) e Aleida Jacob (1882), e 2 filhos, Jacobs Hendrikus (1883) e Govert Jacob (1889). Durante mais de 30 anos a sua esposa foi a sua fiel e amada amiga.

Em 1887 W. Ostwald, juntamente com J. G. Vant-Goff e S. A. Arrhenius fundou o “Journal of Physical Chemistry” (Zeitschrift fur phys. Chemie) internacional em Leipzig, que se tornou generalizado e reconhecido entre os químicos. Esta revista tornou-se de grande importância no desenvolvimento e promoção de novas ideias em físico-química. Já no primeiro volume desta revista apareceram os artigos mais importantes de Want-Hoff e Arrhenius.

Vandt-Hoff realizou uma extensa pesquisa sobre a formação de depósitos no Depósito de Sal de Stassfurt em colaboração com o seu aluno nascido na Rússia e amigo Wilhelm Meierhoffer. Era um cientista muito talentoso e independente que tinha trabalhado anteriormente no equilíbrio do sal e era também muito original nas suas opiniões teóricas.

Últimos anos de vida, morte

Em 1896 Meyerhoffer, juntamente com Want-Hoff, estabeleceu um pequeno laboratório privado em Berlim, onde foi realizada a maior parte da investigação sobre os depósitos de Stassfurt. O trabalho durou cerca de 10 anos e os resultados foram publicados em relatórios da Academia Prussiana de Ciências. Foram publicados um total de 52 artigos. A investigação sobre a formação de depósitos de sal oceânico e os resultados obtidos são de grande importância em geologia e mineralogia, bem como em química. Formaram a base para uma gama mais vasta de investigação levada a cabo neste campo até aos dias de hoje.

Em 1901. Vant-Goff foi o primeiro químico a receber o Prémio Nobel “em reconhecimento da grande importância da descoberta das leis da dinâmica química e da pressão osmótica nas soluções”.

A colaboração entre Vant-Goff e Meyerhoffer, que durou dez anos, foi extremamente frutuosa. Mas em 1905 foi subitamente interrompido pela grave doença de Meyerhoffer. Em 21 de Abril de 1906, Meyerhoffer morreu. Vant-Goff levou a morte do seu amigo e colaborador de forma dolorosa. Nessa altura, ele próprio começou a sentir-se mal: havia sinais de uma doença pulmonar grave – tuberculose.

Vant-Goff não quis desistir. Estava à procura de um novo campo de investigação sistemática extensiva. No final de 1905, decidiu dedicar-se ao estudo da acção sintética das enzimas. Com a sua vasta experiência em estereoquímica e investigação da pressão osmótica, o cientista queria agora abordar questões de bioquímica.

No entanto, uma doença progressiva frustrou as suas intenções. A investigação planeada teve de ser interrompida. Os seus últimos anos foram ensombrados pela perda de várias pessoas que lhe eram próximas – familiares e colegas.

Em 15 de Dezembro de 1910. Vant-Goff finalmente ficou doente. As suas tentativas de regressar ao trabalho algumas semanas mais tarde revelaram-se inúteis. A 1 de Março de 1911, morreu.

Estereoquímica

Vant-Goff é um dos fundadores da estereoquímica. O seu panfleto “Proposta para representar as fórmulas estruturais actualmente utilizadas no espaço e a respectiva observação sobre a relação entre a rotatividade óptica e a constituição química dos compostos orgânicos”, publicado em 1874 em holandês e posteriormente traduzido para alemão e francês, foi severamente criticado pelos químicos de renome da época. Com o tempo, porém, as ideias que Vant-Goff expôs neste panfleto foram-se generalizando.

Vant-Goff sugeriu que o átomo de carbono quádruplo poderia ser representado como um tetraedro. Com base nesta ideia, o cientista sugeriu que o aparecimento da rotatividade óptica das moléculas poderia ser devido à presença de um átomo de carbono assimétrico (um átomo de carbono ligado a quatro substitutos diferentes). Este pressuposto é a ideia mais importante da teoria estereoquímica. Posteriormente, muitas experiências têm sido levadas a cabo para confirmar esta ideia.

Físico-química

Em 1884, Vant-Goff publica o seu livro Essays on Chemical Dynamics. O aparecimento deste livro marca o nascimento da própria físico-química. Vannt-Goff utilizou essencialmente os princípios da termodinâmica e métodos matemáticos pela primeira vez no seu tratamento de processos químicos. Quando começou o seu trabalho no livro, Vant-Goff percebeu que teria de se basear nos factos isolados, díspares e poucos factos estabelecidos pelos seus antecessores para fornecer um quadro de princípios para a descrição quantitativa do processo químico.

Neste trabalho, Vant-Goff formula o conceito de “transformação molecular” e, com base em ideias molecular-cinéticas, dá uma classificação de tais transformações de acordo com o número de moléculas envolvidas na reacção. Ele introduz os conceitos da taxa de reacção constante, mono, di- e trimolecular e formula a importante afirmação: “O curso de uma transformação química é caracterizado exclusivamente pelo número de moléculas que interagem na transformação”.

Utilizando exemplos concretos de reacções, Vant-Goff identifica as regularidades das reacções mono, bi- e multimoleculares e dá expressões para as suas taxas sob a forma da conhecida fórmula:

dcdt=kcn{displaystyle dcdt=kcc^{n}}}

onde c{displaystyle c} é a concentração dos reagentes, n{displaystyle n} é o número de moléculas envolvidas na reacção (n{displaystyle n} = 1 para monomolecular, n{displaystyle n} = 2 para bimolecular, etc.), k{displaystyle k} é o número de moléculas envolvidas na reacção (n{displaystyle n} = 1 para monomolecular, n{displaystyle n} = 2 para bimolecular, etc.) – é a taxa de reacção constante.

Vant-Goff discute a influência da forma e tamanho dos vasos de reacção no curso das reacções, formas de seleccionar um meio adequado, e o efeito das paredes dos vasos. Em particular, dá os resultados das experiências sobre o efeito do revestimento das paredes interiores do aparelho (por exemplo, com óleo). Também dá uma visão geral das formas e métodos para determinar o número de moléculas envolvidas na transformação química.

Vant-Goff também considera o efeito da temperatura sobre a transformação química. Em particular, usando a reacção reversível N2O4↽–⇀2NO2{displaystyle {ce {N2O4 <=> 2 NO2}}} deriva a conhecida equação relativa à temperatura relativa às constantes de taxa das reacções forward k′{displaystyle k”} e reverse k″{displaystyle k””}:

dlnk′dT-dlnk″dT=q2T2{displaystyle dln k”dT-dln k””dT=q2T^{2}}}

onde q{{{displaystyle q} é o número de calorias libertadas quando uma unidade da segunda substância é convertida na primeira substância a um volume constante.

Com base nos dados obtidos, Vant-Goff analisa cuidadosamente os vários casos de equilíbrio químico. Vannt-Goff assinala a estreita ligação entre as taxas de transformação e o equilíbrio. Ele vê o equilíbrio como o resultado de duas reacções opostas que prosseguem a determinadas velocidades e chega a outra fórmula importante:

dlnk′dT-dlnk″dT=dlnKdT=q2T2{displaystyle dln k”dT-dln k””dT=dln KdT=q2T^{2}}

onde K=k′k″{displaystyle K=k”k”k”}. Ao fazer isto ele liga a constante de equilíbrio às constantes de taxa da reacção frente e inversa.

Em 1886, foi publicada uma obra de Vant-Goff intitulada Chemical Equilibrium in Systems of Gases and Dilute Solutions (Equilíbrio Químico em Sistemas de Gases e Soluções Diluídas). O principal objectivo deste trabalho foi o de tentar estabelecer angiologias nas leis que descrevem o comportamento dos sistemas e soluções gasosas.

Vant-Goff considerou a relação da pressão osmótica com outros parâmetros físico-químicos. Descrevendo o aparelho de Pfeffer e o seu método proposto para fazer partições semi-permeáveis, Vant-Goff apresentou a importante ideia da reversibilidade das alterações na pressão osmótica. Utilizando noções de partições semi-permeáveis foi possível realizar processos circulares reversíveis para soluções e assim estabelecer uma analogia entre gases e soluções. Assim, tornou-se bastante óbvio que as leis do estado do gás são também aplicáveis à descrição da pressão osmótica em soluções diluídas.

Vant-Goff provou teoricamente e experimentalmente a aplicabilidade das leis de Boyle e Gay-Lussac e da fórmula de Clapeyron para diluir soluções. A partir disto, Vannt-Goff concluiu que o princípio da Avogadro é também bastante aplicável a soluções diluídas e que as soluções isotónicas devem ser equimoleculares.

Para soluções diluídas, Vant-Goff calculou o valor da constante de gás R{displaystyle R} na equação de Clapeyron. O valor de R{displaystyle R} que obteve das medições de pressão osmótica foi próximo do valor obtido para os gases ideais. No entanto, em alguns casos (soluções de ácidos minerais e sais) o valor da constante de gás diferia. Vannt-Goff reescreveu portanto a equação de Clapeyron na forma

PV=iRT{displaystyle PV=iRT}

onde P{displaystyle P} é a pressão; V{displaystyle V} é o volume; T{displaystyle T} é a temperatura; R{displaystyle R} é a constante de gás, que tem o mesmo valor que para os gases; i{displaystyle i} é um factor de correcção próximo de um e dependendo da natureza da substância à qual a equação se aplica (VanT-Goff chamou a este factor “factor de actividade”).

Além disso, Vant-Goff mostrou que

i=5.6mΔ{displaystyle i=5.6mDelta }

onde m é a massa molecular da substância; Δ é a quantidade pela qual a presença da substância (1 : 100) reduz a pressão de vapor de água. Vant-Goff sugeriu outras formas de determinar o coeficiente i{displaystyle i}, por exemplo, através de constantes crioscópicas ou ebulloscópicas. Assim, Vant-Goff propôs um método para determinar o peso molecular de uma substância com base nas propriedades físicas da sua solução.

Balanços de sal

Juntamente com o seu amigo Wilhelm Meyerhoffer, Vant-Goff realizou uma extensa pesquisa sobre a formação dos depósitos de sal de Stassfurth. Estes sedimentos são de origem marinha. A análise química dos depósitos de Stassfurth mostrou que a sua composição química é bastante complexa. Consistem principalmente em cloretos, sulfatos e boratos de sódio, potássio, magnésio e cálcio.

Com Meyerhoff, Vant-Goff descobriu que a temperatura era o principal factor na formação de depósitos de sal. Em alguns casos, o tempo também desempenha um papel importante. Algumas das transformações que foram levadas a cabo pelos investigadores levaram vários meses. O efeito da pressão sobre a cristalização de sais de soluções multicomponentes provou ser negligenciável.

Como resultado destes estudos, foi demonstrado que alguns minerais não se poderiam formar a 25°C. formado de carnalite (KCl⋅MgCl2⋅6H2O{displaystyle {ce {KCl*MgCl2*6H2O}}) e kieserite, só poderia ser libertado a temperaturas muito mais elevadas. Apesar das dúvidas sobre a possibilidade de deposição de sais a temperaturas superiores a 70 °C, as comparações da composição dos minerais nos sedimentos revelaram que a sua formação ocorreu em dois intervalos de temperatura – a 25 °C e 83 °C.

Vários minerais sintéticos, tanto os contidos nos sedimentos Stassfurt como os não, foram obtidos através da determinação das temperaturas de transformação em misturas tão complexas.

Em 1970, uma cratera na lua recebeu o nome de Jakob Hendrik van Goff.

Um dos minerais sintéticos que Vanthoffite, Na5Mg(SO4)4{i1}, recebeu o nome do grande cientista Vanthoffite, Na5Mg(SO4)4}.

Fontes