中外科学家发明家丛书:范霍夫-第3章
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
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提高
温度时，就会产生消耗热量的那种反应。范霍夫用数学方法证实了在他之前
由勒夏特里提出的，并由布朗加以发展的平衡移动原理。
《化学动力学概论》并未立即引起人们的注意。可是，正如范霍夫关于
分子的空间结构的第一篇论文一样，这部著作是逐渐地引起科学家们注意
的。第一个评价它的优点的是斯万特·阿伦尼乌斯。他在乌普萨拉市发行的
《北欧评论》杂志上发表了一篇详细的述评，强调指出这部著作对物理化学
发展的特殊意义，指出它对化学上一系列主要问题的发展具有决定性的影
响。
范霍夫的成就给他的亲人们也带来了欢乐，老范霍夫特别注意儿子的成
就。这位拜伦的崇拜者对于有独创才能的人的创造总是感到高兴，现在他确
信，他的儿子总有一天会在那些天才中间占一席。所以当范霍夫的父亲从仁
妮的信中得知他儿子的科学著作在瑞典得到了高度评价时，立即写信给他：
“你的成就首先是你引以为自豪的事，可是，你也应当知道，这对我更
加重要，因为我可以从旁观察事物，公正地评价它们，虽然这对我说来相当
困难。很遗憾，我不懂瑞典文，不能阅读评论的全文。仁妮告诉我的那些，
还不能使我满足。我想多知道一些。亨利，请你照顾我，把它译成荷兰文。”
范霍夫把信递给妻子。
“仁妮，你说怎么办呢？你能不能满足父亲的要求？”
“我来试一试，不用说，我需要一部字典。”
第二天，范霍夫回家时带来了一本厚厚的瑞典文字典。和往常一样，他
又坐在壁炉旁边埋头工作，而仁妮则打开评论，动手翻译。她对语言有特殊
才能，只花了几个晚上的时间，就完成了使老范霍夫感到极其高兴的一篇非
常好的译文。
然而，这部著作的问世，并不意味着反应速度和化学平衡的研究工作结
束了。现在已经不是为寻找理论根据而需要事实，相反地是需要用理论来说
明具体情况。范霍夫把新的理论也应用到给这位理论家带来首次巨大成功的
立体化学假说方面来了。当范霍夫的弟弟在学校修完了全部课程以后，来到
哥哥的实验室开始准备学位论文时，范霍夫自己却又回过头来研究立体化学
假说，尽管当时他的助手们都在研究化学动力学。
… Page 11…
“当勒贝尔的文章和我的文章在巴黎化学学会的会议上展开讨论时，”
范霍夫开始说道，“贝特罗提出了许多意见，证明我们的理论不够完善。的
确，这些意见很有意思。显然我和勒贝尔是在彼此毫无联系的情况下得出了
同一结论，但是我们俩都忽略了巴斯德早已发现的第四种类型的酒石酸——
内消旋酒石酸。它像外消旋混合物一样，也不是旋光的，但是与外旋混合物
不伺的是，无论在什么条件下，也不能把内消旋石酸分解为旋光对映体。这
就证明，它的分子具有使它没有旋光活性的特殊结构。”
“可是，与酒石酸有关的全部问题已经弄清楚了。”弟弟对范霍夫提出
异议。“已经查明，两个不对称的碳原子具有相反的空间结构：一个左旋，
另一个右旋，因而分子就是非活性的。”
“一种理论，毕竟是只有在它的全部预见能够为试验所证实的时候才能
成立。你来研究这个课程。我们就拿苹果酸作个开头吧。按照理论，这种碳
可能有这些异构物。”范霍夫在一页纸上列出了一个个化学式，“我们的任
务，就是合成这些异构物。”
完成这个任务并不是轻而易举的，它要求实验家具有高超的技能。范霍
夫极其顽强地提高自己作为一个实验家的技能。他凭借巧妙的构思，往往是
用简单的试验方法来达到这个目的。这位科学家几乎总是能够事前断定试验
能否成功，而一旦遭到失败，也能立即提出新的方案。
他弟弟的研究工作是准确地按计划进行的。1885年底，弟弟通过了博士
论文答辩。不久，他就把自己的研究成果发表在题为《对苹果酸认识的贡献》
一文中。
这时，范霍夫和他的助手们注意到另一类现象，这些现象已经成了广泛
的理论研究和实验研究的对象。范霍夫对普菲弗尔的渗透压力定律以及乌拉
尔研究稀溶液性质的工作发生了兴趣。
渗透现象是1748年法国人让·安图瓦·诺勒发现的。诺勒是法国科学家，
克莱蒙和雷米尔的学生，纳瓦尔学院的实验哲学教授，以发现渗透现象和研
究电学著称。诺勒把猪膀胱紧绷在装满酒精的圆筒口上，然后把它放入盛着
水的大容器内。经过一段时间后，猪膀胱就鼓胀起来，因为圆筒中的压力升
高了；这时用针把膀胱膜戳个孔，就有一股强有力的酒精开始从圆筒中喷出。
后来查明，起半渗透膜作用的植物细胞和动物细胞也有同样的功能。生理学
教授普菲弗尔提出必须给渗透压下个准确的定义，这是很自然的。在进行研
究时，他便用了1％的糖溶液，出乎意料地得到了良好的效果。
范霍夫不打算重复普菲弗尔的试验。因为他从普菲弗尔的论文中，发现
这位科学家的工作具有高度的精确性，用普菲弗尔设计的渗压计测定水柱的
高度是无可置疑的。诺勒曾断定压力只是由于水造成的，因为水分子可以通
过隔膜，而酒精分子就不能通过。难道可以接受诺勒的这种解释吗？对糖溶
液的解释也有类似的情形。许多个夜晚，范霍夫都是坐在壁炉旁的圈椅上，
而他的笔记本却仍然是空白的。他想找到理论上的解释，并用数学的依属关
系来加以阐明。
“为什么不把“水—半透膜—溶液”这种渗透压力计系统想象为带活塞
的圆筒呢？溶液位于圆筒的底部，活塞是隔膜，它的上面是水。这本来是热
力学的基本方法，气体热力学的原理同样适用于稀释溶液的特性。”
范霍夫画了一个带活塞的圆筒，活塞下面的空间写上“溶液”，而上边
写上“水”。由溶液指向水的箭头，表明溶液中存在着把活塞向上顶的力。
… Page 12…
“首先应当考虑，在渗透压力的作用下使活塞向上移动时如何作功；但
也可以从相反的方向考虑，要使活塞克服渗透压而返转向下时，应如何作
功？”
范霍夫进行了数学计算，一页纸上写满了公式，这就是那个最后的结果！
“真想不到！恰好与气体的关系完全一样！和克拉柏隆—克劳胥斯方程
式完全不同！”范霍夫取了另外一张白纸，再次进行了全部计算。“还是那
样的结果！渗透压定律和气体定律相同。设想从容器中除去溶剂，假如连常
数也含有同样的值，那么就可以把稀溶液的溶质分子作为气体分子来研究。
根据普菲弗尔的数据，可以把常数计算出来。”他又把笔记本拿了起来，笔
尖在纸上迅速地滑动着。对于糖溶液来说，它具有气体那样的常数值，完全
相同。
第二天，在演讲结束后，范霍夫把全体助手集合在一起。
“尊敬的同事们！请大家暂时停止一切工作，必须根据我们现有的试验
数据，计算出一个常数来，今后还要进行补充的研究工作。”
在讲演开始之前，一清早他就将自己昨天的计算数字告诉过大家。所以
他的请求没有使任何人感到惊奇，大家都做好了开始工作的准备——耐心地
计算，计算、再计算。范霍夫取了一份实验记录，从中摘出了必要的数据，
开始代入公式中。范德文特准备好几个计算数据。当他走到范霍夫跟前把纸
片交来时，他的面部表情是严肃而又精神专注的。他俩默不出声地瞧着这张
纸片。这是非常惊人的结果！
“这就是说，氯化钠溶液不受这种规律的支配。”范霍夫断定地说。
“很有趣的事实是，各种不同的浓度，会得出各种不同的常数值。”范
德文特说道。
“可是，我这里的各种浓度的甘油溶液都得出了与气体常数相符的值。”
科亨说道。
“结果是，我们找到的规律只适用于一定的物质，也许，我们正处在一
个新的发现的起点上。……”
实验室里的工作沸腾起来了，计算、复核、再计算……在范霍夫的写字
台上，一叠叠写满了计算数字的纸片越来越高了。他把它们加似整理，将结
果填入表中。对有机物的溶液来说，规律性是准确的；而对盐、酸、碱溶液
来说，却得出了奇怪的结果——各种各样的常数值，不过它们都大于气体的
常数值。
范霍夫整天都在寻找答案，整天都为解开谜底而努力，然而毫无结果。
即使是在家里，这位科学家也念念不忘工作。他试图用已经证实的定律
把渗透压力计算一下，……结果是，在各种情况下，计算值都低于试验取得
的值。结论自然而然地得出了：在测定渗透压力的公式中，还需要加上一个
常数，范霍夫用i表示。对电解质溶液来说，这个系数大于1；而对于非电
解质溶液来说，则等于 1；换言之，对于非电解质溶液来说，测定渗透压力
的公式与测定气体压力的公式完全相符。一个新的系数代入了电解质溶液
式。
可是范霍夫并不感到满足。系数是由试验方法获得的，对于同一物质的
不同浓度来说，系数也是不同的。系数随着浓度的减小而增大，并接近于某
个整数。对于氯化钠和氯化钾，这数值是2，对于硫酸钠，是3。
“需要弄清楚现象的本质。”于是，他又进行了紧张的工作。虽然事实
… Page 13…
积累起来了，可是仍然还不能对它们作出解释。
谜底总算解开了，并且是完全意想不到的，刚刚大学毕业的年轻的瑞典
人斯万特·阿伦尼乌斯进行了溶液导电性的研究，并提出了大胆的假说。他
在国内完全不受重视，于是把一篇很长的论文寄给了范霍夫，并附有一封信，
请求这位荷兰科学家对他的假说谈谈自己的意见，范霍夫一口气读完了这篇
文章，然后又仔细地翻阅了个别段落。
电离作用！
如果溶液中电解质确实分解为离于，那么溶液中的粒子数就会增多。同
样地，如果是由于粒子撞击半透膜隔层而引起了渗透压力，则测量压力为什
么高于计算压力的问题也就清楚了。可是，怎么知道溶解物的粒子是否确实
撞击了隔膜呢？是否形成了离子呢？这一切都需要检验、证明，……
范霍夫在给阿伦尼乌斯的回信中对新的假说给予了肯定的评价，并告诉
他，他已经把自己论述电解质溶液的渗透压力的文章寄到斯德哥尔摩去发表
了。他建议阿伦尼乌斯到彼得森教授那儿去看看那篇文章，详细地了解一下
文章中涉及到系数i的那部分，系数i证实了关于电离作用的设想。这封信
为两位科学家之间长期的和十分富有成果的友谊奠定了基础。阿伦尼乌斯在
给范霍夫的回信中写道：
“您的文章使我对于溶液有了非常清楚的认识。假如，假设氯化钠在溶
液中处于正常状态，就是说以完整的分子状态而存在，那末系数就应当等于
1。可是，因为实际上系数i却大大地大于1，所以，自然就应当认为，氯化
钠已经部分地电离了。根据我们的假设，碘分子在高温时离解为碘原子也是
那样。目前这种看法可能被认为是过于大胆的，不过我们还有证明电解质离
解为离子的其它事实。”
范霍夫论述电解质溶液的渗透压力的文章引起了许多科学家的注意，它
使威廉·奥斯特瓦尔德特别感兴趣。在文章问世数个月之后，他选择了一个
适当的时机，来到了阿姆斯特丹和范霍夫交谈。
“阿伦尼乌斯关于电离的想法真是了不起。”范霍夫在和奥斯特瓦尔德
交谈时说道。他们长谈了好几个小时。
“说它了不起，那还不够。”奥斯特瓦尔德激动地接着说道，“我看，
这是一种新理论的开端，这种新理论不久就要成为研究溶液特性的基础。而
您在理论方面的研究，将会证实和发展这个理论。大家需要更紧密的合作，
把一切力量联合起来。”
“合作已经开始了。”阿伦尼乌斯在最近的一封来信中写道，“他希望
明年到格拉茨去拜访波尔兹曼，然后来阿姆斯特丹，在我的实验室里工作一
些时候。据我了解，他还准备到里加去拜访您。”
“我已经去过乌普萨拉，和他交谈过了，真是一个很有才干的青年科学
家。”奥斯特瓦尔德默不作声。他的两只蓝色的眼睛由于激动在闪闪发光。
“既然已经谈到各种力量的联合问题，我很想和你再讨论一个问题。我和我
的出版商——莱比锡的恩格尔曼先生，很早就想创办一种新的《物理化学杂
志》。在和别的出版商进行业务性的交谈中，他想到，也应该向您提出这个
建议。”
“是的，莱比锡的一家出版社曾建议我创办一种《物理化学杂志》。”
“我想，对于我们这门年轻的科学来说，如果我们能把自己的力量联合
起来，那将是有益的。您对合作还有什么要说的吗？科学应当在各个国家都
… Page 14…
得到发展，创办两个相同的杂志将会造成力量的不必要的浪费。”
“假如我知道恩格尔曼出版社有这种愿望的话，我也会向您提出联合起
来的建议。”
“好极了！那么，余下的只是讨论某些实际的问题了。”
就在这一天确定了编委会的成员，设想了到哪里去向最著名的科学家约
稿，还讨论了一些组织问题。
杂志的第一期出版于1887年8月初。这一期刊登了奥斯特瓦尔德、范霍
夫和阿伦尼乌斯的文章。
范霍夫的文章《在溶液和气体的类比中看渗透压的作用》，乃是他对渗
透压研究的总结。在这篇文章中还探讨了电解质对已确定的定律的偏差问
题，并引用了系数 i；由于采用了这个系数的缘故，定律对电解质也是适用
的。这样一来，范霍夫的渗透压力理论便成为众多研究家们的财富，而且很
快就被公正地评价为化学科学的主要理论之一。
范霍夫这位杰出的物理化学家早就名扬国外了。1887年6月，他收到莱
比锡大学的聘书，请他担任物理化学教授。
这个消息如同一场风暴袭击着阿姆斯特丹。教授激动了，学生们不安了，
全城都在谈论这件事。
受聘担任莱比锡大学的教授，对这位科
