中外科学家发明家丛书:范霍夫-第2章
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的。范霍夫为突然产生的一种想法而感到惊奇，他放下没有读完的文章，就
到街上去了。傍晚的微风吹拂着他金色的头发，他对周围的一切都没有注意
——浮现在眼前的只是他刚才想到的甲烷化学式。
可是，所有四个氢原子都排列在一个平面上究竟有多大可能呢？在自然
界中一切都趋向于最小能量的状态。在这种情况下，这只能发生在氢原子均
匀地分布在一个碳原子周围空间的时候。范霍夫思考着，空间里的甲烷分子
如何能够看得出来呢？正四面体！当然是正四面体！这是最合适的排列方式
了！而假如用四个不同的取代基换去氢原子呢？它们可能在空间有两种不同
的排列方式。难道这就是谜底吗？范霍夫转身奔向图书馆。这样简单的想法
何以至今没有人考虑到呢？
物质的光学特性的差异，首先是和它们的分子空间结构联系在一起的。
在一张纸上，乳酸化学式旁出现了两个正四面体，并且一个是另一个的
镜象。
范霍夫十分高兴。有机化合物的分子居然也有空间结构！这本来很简
单，……为什么迄今没有人想到呢？他必须立即阐明自己的假说，并发表论
文。即使他的想法被证明是正确的，也不排除会有错误，……范霍夫拿起一
张白纸，写了论文题目：《建议采用现代的空间化学结构式，并附有机物旋
光能力和化学结构关系的解释》。
题目是够长的了，但是，它准确地反映了提出问题的目的和基本结论。
“我愿意在这篇初步的报导中，表达某些可能引起争论的想法。”范霍
夫在文章一开始便这样写道。
作者初步的设想非常好，意义极为深远，可是用荷兰文刊出的这篇不长
的文章却未引起欧洲科学家们的注意。只有乌德勒支大学的物理教授毕易·巴
洛一个人对这篇文章作出了应有的评价。
“这是一个极为出色的假说！我个人认为，它将在有机化学方面引起一
场大的变革，可是这一点你应当去关心。应当使您的文章广为传播，请把它
译成法文，寄到巴黎去发表。”
三、立体化学的创立者
1874年12月22日，范霍夫通过了论文答辩，成了数学博士和自然科学
博士。这个称号使他有可能担任助教的工作。可是，在什么地方工作呢？在
荷兰，任何一所大学里也没有适当的位置，所以他便回到鹿特丹他的父母那
里，首先搞论文的翻译工作。
范霍夫的分子空间结构的想法，不仅是为了说明旋光异构现象，他在自
己的论文中对几何异构现象也作了简要的说明。在考察了反丁烯二酸和顺丁
烯二酸的结构之后，他利用图式说明，它们的两个羧基可能是在碳原子之间
的双链平面的一侧或相对的两侧。
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范霍夫阐明所有这些见解的新论文《空间化学》，成为有机化学发展中
新阶段的开端。
1875年11月，即这篇文章发表后不久，范霍夫收到了在维尔茨堡讲授
有机化学的威利森努斯教授寄来的信。他是这方面最著名的专家之一。威利
森努斯写道：“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尚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。”“我想征得
您的同意，由我的助教赫尔曼博士把您的文章译成德文。”
这篇文章的德译文发表于1876年，在这之前范霍夫已经取得了乌德勒支
兽医学院物理学助教的职位。
推广范霍夫的新观点的特殊“功劳”，应归于莱比锡的赫尔曼·柯尔贝
教授。他反对这篇文章，而且使用了十分尖刻的言词。他在评论范霍夫观点
的文章中写道：“有那么一位乌德勒支兽医学院的雅·亨·范霍夫博士，显
然对精确的化学研究不感兴趣，他认为最方便的是乘上飞马星（大约是在兽
医学院租来的），并在他的《空间化学》中宣告说，当他勇敢地飞向化学的
帕纳萨斯山的顶峰时，他发现，原子是如何在星际空间中组合起来的。”
自然，凡是读过这篇尖刻的评论文章的人，都会对范霍夫的理论发生兴
趣。于是，这种评论就开始在科学界迅速传播开来。现在范霍夫可以重复自
己崇拜的人——拜伦的话了：“一朝醒来，名声大噪。”在柯尔贝的文章发
表之后，过了几天，范霍夫被聘为阿姆斯特丹大学的讲师。自1878年起，他
成为化学教授。
柯尔贝的文章深深地刺痛了范霍夫。他自己也认识到，他从事实验工作
是有困难的。所以，他把自己的全部注意力都集中于培养实验室工作所必需
的专业技能上。他毕竟懂得，假若研究人员缺乏用以说明现象本质和探索它
们规律性的理论知识和科学幻想，则实验本身是说明不了什么问题的。范霍
夫在他开课的讲演中也曾谈过这一点，他认为，这就是他从事科学工作的主
要原则。
范霍夫教授讲授的有机化学课程吸引了为数众多的学习化学、物理学、
医学和药学的大学生。他并不注意细节和个别情况，对他来说，只有普遍的
规律性才是有意义的。他的第一部著作《有机化学概况》，就是根据这个原
则写成的；他的研究活动的整个方向也是如此。他研究个别的化合物、具体
的过程，但目的却总是为了寻找普遍的规律性。他向他的助手们提出的也正
是这样一些课题。范霍夫所领导的有机化学实验室的助教是罗门，他的首批
实习生是施瓦布和雷希尔。这是一个目标一致的集体。他们经常围坐在实验
台旁，把仪器挪开，以便作笔记或讨论那些使他们激动的问题和进行实验检
验的可能性。
范霍夫在一次讨论中说道：“大家都知道，分子中氧原子的存在会造成
分子本身的不稳定，并使分子易于氧化。例如，把甲烷和甲醇比较一下，就
足以说明。目前我们毕竟还不能从数量上说明分子的这种特性。对于像化学
这样一门具有高度精确性的科学来说，只凭我们对于甲醇和甲烷的那点理解
是远远不够的。可以用它们的反应速度作为比较它们反应的标准。”“单位
时间内参加反应的一种物质的浓度变化，不仅确定了反应的速度，而且还揭
示出该物质究竟具有多大的反应能力。需要进行一系列特定类型的反应速度
的测定。我觉得，酯化作用最便于达到这个目的，所以我们就从它开始吧。
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施瓦布，我建议您研究酸类——蚁酸、醋酸、以及甲烷同系列的其他羧基的
衍生物。而您，罗门，搞二元酸有意见吗？当然，第一是草酸，不过，我们
手头还有别的东西吗？”
“是的，我们还有足够数量的丁二酸。”罗门答道。
“雷希尔，您暂时继续进行硫的试验。我希望，到您进行论文答辩时，
还会空出一个助教的位置。那时，您也参加对反应速度的研究。”
雷希尔的学位论文题目也有很大的理论意义。科学家们早就查明了硫的
特性：硫在温度接近 119℃时，由熔融而结晶；可是当加热硫的结晶时，它
在较低的温度下——接近112℃时，就熔融了。
“硫是处于结晶状态的，而任何结晶物都是在同一温度下熔融和结晶
的，这个温度就是熔融温度或结晶温度。”范霍夫看过最后几页实验所取得
的资料后说道。
“单斜硫变成菱形硫本来是十分缓慢的，可是与今天所知道的结果却十
分矛盾。”雷希尔补充道。
“必须对各种不同的方案都进行一次实验，其中也包括在恒定的高温下
保存单斜硫和菱形硫的试样。”范霍夫建议道。
雷希尔进行了一系列长时间的试验，查明了科学上至今还不了解的事
实：从单斜硫转变为菱形硫是在完全特定的温度下进行的，人们把它称为多
晶转变温度。
雷希尔在这样繁难的研究中所取得的成就是无可非议的。学院委员会授
予他博士学位，不久他就取得了范霍夫的助教的位置。
存在着一种结晶物不经过熔化就由一种状态变成另一种状态所需要的温
度，这种事实不可能是绝无仅有的；这种规律未必只适用于硫；所以雷希尔
决定对别的物质也进行类似的试验。同时他也在测定反应速度方面进行了工
作。
反应速度的研究领域越来越广，涉及的方面也愈来愈多。除酯化反应外，
对上述试验来说，皂化反应的试验也是很有益的。皂化反应是用纯的和很稀
的苛性钠溶液来处理酯。全体人员都参加这些研究工作，甚至连实验员克列
辛斯也参加了，他的职责是在讲课时作示范试验，学生们开玩笑地称他为教
授。
他们之所以给克列辛斯取这个绰号，不仅是因为他根据范霍夫的指示所
作的示范试验总是准备得很完善，而且还因为克列辛斯自己也喜欢详细地讲
解试验的条件及其结果，而这一般是在课间休息时做的。大学生们围着大试
验台，以便更近地观察仪器。克列辛斯不等提问，就开始讲解他将示范些什
么，原始的物质是什么样的，应该注意些什么。
这个人在实验室里也是不可缺少的。这里的人都称他为“魔术师克列辛
斯”。谁也不知他为了试验把钠汞齐制备得那么好，虽然这种操作并不复杂：
只是把一块块钠放到用瓷皿装着的、已经在水浴上加过热的汞中。每一块放
进汞中的钠表面上都会出现淡黄色的小火苗。克列辛斯能准确无误地知道，
为了使汞齐在冷却后能够变成微带蓝色而坚硬的物质，需要多少数量的钠。
雷希尔拿起一个瓷皿称赞道：“这就是真正的汞齐！”
“烧瓶用蒸气吹过没有？”克列辛斯问道。
“一切都准备好了”。
雷希尔小心地把汞齐块放进烧瓶里，再把滚开的蒸馏水倒进去，剧烈的
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反应开始了，冒出一些很大的气泡，烧瓶底上出现了薄薄的一层汞。当氢气
停止放出时，雷希尔小心地将溶液倒入一个大烧瓶中，另外用新的滚开的蒸
馏水将它稀释。
“苛性钠溶液已经制备好了，可以开始进行皂化反应了。”
整理实验所得的资料，是任何一种研究工作的极其重要环节。这些资料
应当用来证实或者推翻研究家在理论方面的假设。范霍夫采用了两种方法，
用这些方法可以根据实验所得的资料计算出参与某种化学反应的分子数。
“如果我们把实验报告单上记录下来的参与这个反应后的分子数用N来
表示，那么就可以用两个公式求出这个数的值。”范霍夫用粗重笔道把两个
公式圈了起来。“从第二个公式中看出，根据反应混合液的容积的变化，就
能够计算出N的数值来。”
“需要进行膨胀测定。”雷希尔肯定地说。
“我已经选择了一种反应——用氰酸聚合制备三聚氰酸两种化合物的分
子量的测定证明，三个氰酸分子组成一个三聚氰酸分子。可是，反应的机理
是什么样的呢？可能是两个分子首先结合，所得的产物再和第三个分子产生
反应，也可能是所有的三个分子都同时互相作用。”
“试验将会证明。”另一个始终留心听他们交谈的助教恩斯特·科亨插
话道。
“还必须解决这种反应到底是几个分子反应。”范霍夫说道，“我建议
你采用另一个方案。”
他对科亨说道：“我们来利用砷化氢本身的热的不稳定性吧。”
“可是，研究气体需要有适当的设备。”科亨提出不同意见。
“设备很简单。”范霍夫继续说道，“只需要一个容器，里面注满砷化
氢，把它加以热处理之后，我们来测定其中的压力变化。”
设备的确相当简单，试验也是很单调的，但是试验的结果却得出理论上
的重要结论。首先它证明，通过实验手段可以测定参加初级反应的分子个数。
另一方面也同时说明，不通过试验检验往往不能正确地评价具体的化学反
应。例如，在砷化氢分解为砷和氢的反应式中，在砷化氢的化学式前面总是
有一个系数“2”，而科亨所获得的实验资料则经常得出一个等于“1”的系
数来。
“结果是单个分子的反应”。科亨做了概括。
“这说明，砷化氢分子最初分解为原子，而这些原子组合为分子则是第
二步过程。”范霍夫着重地指了指砷化氢的化学式前面的系数“2”。
四、事业的顶峰
……种种事实积累起来了。证实着推测出来的数学上的依赖关系。这些
材料需要整理和概括加以系统化。范霍夫产生了撰写一部《化学动力学概论》
的想法。他通常是晚间在家里写稿，舒适地坐在壁炉旁的圈椅上，把一个大
笔记本放在膝上，就写了起来。这时他的妻子也总是坐在这里读书。
仁妮·范霍夫夫人是一位有学识的人，她和所有的荷兰妇女一样，非常
善于操持家务。她不仅把家务和照顾孩子们的事情安排得很好，而且还善于
为自己的丈夫营造真正的创作环境。因此，《化学动力学概论》就是晚间在
家中清静和安宁的环境中诞生的，这部书在欧洲引起了广泛的影响。范霍夫
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在书中探讨的不仅是与化学反应速度有关的问题。关于温度对化学平衡的影
响和化学亲合力的问题，他专门写了一章。书中所涉及的许多问题都是一些
有争论的问题；科学界存在许多争论的问题、理论，这些理论的拥护者形成
了两个阵营。范霍夫的结论与布朗、赫尔姆霍茨和艾伦德的意见相吻合，证
明贝特罗、汤姆森和艾克斯纳尔的观点是不正确的。范霍夫完全无可争辩地
证实了反应速度和化学平衡之间的依附关系。
当体系达到化学平衡以后，体系中正向反应速度等于逆向反应速度。然
而平衡状态却取决于温度。范霍夫认为自己的主要任务之一，是做出表明温
度与平衡常数之间依附关系的数学公式的结论。在这项工作中，在确定这样
一些乍看起来毫无共同之处的科学领域之间的依附关系方面，特别明显地表
现出这位科学家的卓越才能。特别是，范霍夫将平衡过程和热量理论以及热
力学联系起来了。
热量理论确定了各种能量的相互转换，而热力学则指出了这些转换得以
实现的条件。范霍夫的理论研究成果，是建立了反应温度及其热效应与平衡
常数在数学方面的依赖关系。这些结论特别表明，在一定的平衡系统中
