Вант Хофф теориясы. Өмірбаяны. Химиялық динамика және кинетика
Химия бойынша Нобель сыйлығының лауреаттары тізімінде Вант Хоффтың есімі бірінші орында тұр. Ол 1901 жылы «химиялық динамика және ерітінділердегі осмостық қысым заңдарын ашқаны үшін» Нобель сыйлығын алды.
Джейкоб-Хендрик Вант Хофф (1852-1911) - көрнекті физик-химиктердің бірі, қазіргі физикалық химияның негізін салушылардың бірі - Роттердамда (Голландия) дәрігердің отбасында дүниеге келген. Жақыптың төрт ағасы мен екі қарындасы болды. Ағайындылардың екеуі сәби кезінде қайтыс болды. Жақыптың өзінен үш жас үлкен әпкесі сегіз жасар Мария туберкулезден қайтыс болды.
1874 жылы Утрехт университетінде Вант Хофф кейбір органикалық қышқылдарды зерттеу бойынша докторлық диссертациясын қорғап, математика және жаратылыстану философиясының докторы болды. Алайда Голландия университеттерінің ешқайсысы оған жұмыс істейтін орын таппады, тіпті оған химия пәнінің мұғалімі лауазымынан бас тартылды. Вант Хофф екі жыл бойы химия мен физикадан жеке сабақтар беруге мәжбүр болды. Тек 1876 жылы ғана ол Утрехттегі ветеринарлық училищеде ассистент-профессор ретінде алғашқы лауазымын алды; мұнда ол молекулалардың құрылымдары туралы жұмыс жарияланғаннан кейін танымал болды. 1878 жылы Вант Хофф жаңадан құрылған Амстердам университетінде химия, минералогия және геология профессоры болып сайланды. Сол жылы ол Роттердамдық көпестің қызы Дженни Месске үйленеді, оны көптен бері жақсы көріп, өмірінің соңына дейін бірге тұрады.
1896 жылы Вант Хофф Берлин Ғылым академиясының толық мүшесі болып сайланды және ол отбасымен Берлинге көшті.
Вант Хоффтың өмірінің соңғы жылдары туыстары мен достарының өлімінің көлеңкесінде қалды: 1902 жылы 85 жасында әкесі, алты жылдан кейін күйеу баласы, қызы Евгенияның күйеуі қайтыс болды. , өзіне оқ атып, көп ұзамай інісі қайтыс болды; тағы бір қызы ата-анасының қалауынсыз АҚШ-қа кетті. 1907 жылдың басында Вант Хофф өкпе туберкулезімен ауырады, әр жазда емделді, бірақ ауру асқынып, 1911 жылы қайтыс болды. Оның үлкен ағасы, дәрігер кейінірек «өмірден өлімге көшу тыныш болды, оның сана сәтінде айтқан жалғыз тілегімен толығымен сәйкес келеді» деп жазды.
Химик Джейкоб Хендрик вант Хофф ғылымға шынайы құштарлық және өмірдің мәні болған ғалымдардың бірі болды. Балалық шағында-ақ өзінің шынайы шақыруын сезінсе де, ойлаған жолынан қайтпай, аянбай еңбек етіп, ғалым ретінде де, тұлға ретінде де жетілдірілді. Оның ғылыми саладағы еңбегін мойындаудың шыңы Нобель сыйлығын алуы, сондай-ақ ғылыми әлемде лайықты құрметке ие болуы болды.
Вант Хофф химияның ғылым ретінде дамуы мен қалыптасуына әсер еткен ең маңызды тұлғалардың бірі болып саналады.
Вант Хоффтың алғашқы жылдары
Вант Хофф құрметті және зиялы голландиялық отбасында дүниеге келген, алайда оның ғалым болу ниеті онша құптаған жоқ. Болашақ химиктің туған қаласы Роттердам болды, ол 1852 жылы 30 тамызда дүниеге келген. Отбасы үлкен болды. Жақып үшінші бала болды, одан кейін тағы төрт бала туды. Джейкобтың әкесі жеткілікті табысты тәжірибеші дәрігер болды, сонымен бірге оның өте қызықты хоббиі болды - ол Шекспир шығармашылығының нәзік білгірі және білушісі ретінде танымал болды. Сондықтан, әдебиетті үйде дәстүрлі түрде сүйетін және өсіп келе жатқан Жақып та бұл сүйіспеншілікті бойына сіңірді. Оған әсіресе Байронның шығармашылығы өте үлкен әсер етті.
Джейкобтың алғашқы оқу орны Роттердамдағы қалалық орта мектеп болды. Жақыптың нақты ғылымдарды меңгерудегі ерекше қабілетін, поэзияға деген құштарлығын ұстаздар бірден байқады.
Ата-анасы да ұлдарының дарындылығын көріп, оның инженер ретіндегі тамаша мансабын армандады. Якоб химиялық эксперименттерге қызығушылық таныта бастағанда және ғалымның болашағын өзі үшін белгілегенде, оның туыстары ғылыми мансапты перспективалы емес деп санап, мұндай құлшынысқа салқын түрде жауап берді. Сондықтан, ата-анасы ұлының тілегіне қарамастан, оны Дельфтте орналасқан политехникалық училищеге қабылдауды талап етті.
Дарынды жас жігітке мақтау керек, өйткені инженерлік мамандықты игеруге ерекше құштарлықсыз ол курс бойынша мектептің үздік түлегі бола алды. Бұл Джейкобқа 1871 жылы қабылдау емтихандарынсыз беделді Лейден университетіне түсуге мүмкіндік берді. Бірақ мұнда жаратылыстану-математика факультетінде оқыған Яков математиканы оқу оның жолы емес екенін түсінді. Сондықтан, бар болғаны бір жыл оқығаннан кейін Вант Хофф Бонндағы университетке өте жақсы көретін химияны оқуға ауысуды шешеді. Жас студенттің атын шығарып үлгерген дарынды ғалым Фридрих Кекуле жетекші болды.
Ғылыми еңбек жолының басталуы
Бонн қаласында Кекуленің жетекшілігімен ғылыми зерттеулерде өткізген екі жыл жас химик Джейкоб Вант Хоффқа өзінің алғашқы маңызды жетістігін әкелді - ол қазір белгілі бір препараттар мен гербицидтерді өндіру үшін қолданылатын пропион қышқылын ашты. Вант-Хоффта келешегі зор ғалымды көрген Кекуле оған органикалық синтез саласындағы белгілі маман, профессор Чарльз Адольф Вурцтың жетекшілігімен Парижде ғылыми жұмысын жалғастыруға кеңес береді.
Париждегі жұмыстың нәтижесі докторлық диссертация жазу болды, оны Вант Хофф Утрехт университетінде сәтті қорғап, 22 жасында ғылым докторы болды.
Вант Гофтың 19 ғасырдың басында ашылған жарықтың қозғалыс бағытының өзгеруі құбылысын түсіндірген мақаласы сол кездегі ғылыми әлемде үлкен резонанс тудырды. кристалдар түріндегі кейбір химиялық заттар арқылы өткен кезде сәуле. Вант Хоффтың пікірінше, молекуладағы жарық ағынының мұндай өзгеруі бір-біріне қатысты айна бейнесі болып табылатын арнайы изомерлердің пайда болуынан туындайды. Ғылым әлемінде жиі орын алатындай, Вант Хоффпен бір мезгілде оның әріптесі Ла Белле осындай теорияны ұсынды, ал екі ғалым да бір-бірінен тәуелсіз жұмыс істей отырып, бір қорытындыға келді. Кейбір химиктерге мұндай теория күлкілі дерлік болып көрінді және шындықтан ажырап қалды, бірақ соған қарамастан, ақыр соңында бұл зерттеу саласы кеңістіктік құрылым болып табылатын стереохимияның жаңа ғылымының негізінің бірі болды. молекулалардың.
Педагогикалық қызмет және одан әрі ғылыми жұмыс
Өте керемет қабілеттерге және зерттеуге стандартты емес көзқарасқа қарамастан, Вант Хоффтың химик ретіндегі мансабы өте жылдам дамымаған. Біраз уақыт бойы оның табысының негізгі көзі физика және химиядан жеке сабақтар болды, бұл Вант Хоффтың елеулі ғылыми қайраткер ретінде өркендеуіне ешқандай ықпал етпеді. Кейінірек, сол Утрехтте ол мектепте физика мұғалімі лауазымына шақыру алады, ал бір жылдан кейін Амстердам университетінде оқытушының орнына орналасады, сәл кейінірек ол онда профессор болады. Өмірінің көп жылын осында жұмыс істеуге арнады, үнемі дәріс оқып, ғылыми зерттеулермен айналысты.
Вант Хоффтың жетістігі мен жетістіктеріне оның математика саласындағы тыңғылықты кәсіби білімі көп ықпал еткенін айту керек, бұл кез келген химиктің қолында бола бермейді. Бұл ғалымға көптеген мәселелерді шешуге жаңа қырынан қарауға, ақырында ғылыми қызметте осындай елеулі биіктерге жетуге мүмкіндік берді. 1901 жылы оған берілген Нобель сыйлығы оның 19 ғасырдың 80-жылдарындағы химиялық динамика саласындағы еңбегінің баға жетпес маңыздылығын мойындаудың нәтижесі болды, оның тақырыбына вант Хофф өзінің ең танымал жұмыстарының бірін жасады. , Химиялық динамика туралы эсселер.
1980 жылдардың соңында вант Хофф «Физикалық химия журналының» негізін қалаушылардың бірі болды. Бұл кезде қазірдің өзінде белгілі ғалым әртүрлі университеттерде профессорлық дәрежеге үміткер болды, атап айтқанда, ол гүлденген Лейпциг университетінің профессоры болу туралы ұсыныс алды.
Алайда Вант Хофф бұл шешімге асықпады, өйткені Амстердамдағы университет басшылығы сол кезде жаңа химиялық зертхана салуды жоспарлаған. Алайда көп ұзамай ғалым ұсыныстардың бірін қабылдауға шешім қабылдайды, ақыры Берлинге Германия астанасындағы беделді және әйгілі университетте жұмысқа орналасады. Мұнда Вант Хофф тамаша зертханалық құрал-жабдықтарды алды және өзінің сүйікті ісіне еркін және толықтай арнады.
Көрнекті голландтың ғылыми зерттеу саласы сол кездегі физикалық химия болды, ол ферменттерді зерттеумен де айналысты. Оның барлық жұмыстарының нәтижелері химияның ғылым ретінде қалыптасуына үлкен әсер етті және алынған Нобель сыйлығы химикке берілген бірінші сыйлық болды.
Отбасы
1878 жылы Вант Хофф өзі сияқты Роттердамдық Иоганн Франсин Миске үйленді. Олардың төрт баласы болды - екі ұл және екі қыз.
Соңғы жылдары
Ғалым өмірінің соңына дейін Германияда жұмыс істеп, өмір сүрді. Ол көптеген ғылыми ұйымдардың мүшесі болды және Еуропада ғана емес, Америка университеттерінде де құрметті дәрежелерге ие болды. Бүкіл өмірін арнаған ғылыми қызметпен қатар, Джейкоб вант Хофф өнерге, оның ішінде өзінің сүйікті поэзиясына тәнті болуды тоқтатқан емес. Философияға да қатты құмар, табиғатта уақыт өткізуді жақсы көретін.
Ғалымның қайтыс болуына сол кездегі ең көп таралған және қауіпті аурулардың бірі туберкулез себеп болды. Ұлы ғалым 1911 жылы 1 наурызда Герман Штеглиц қаласында (қазіргі Берлин аудандарының бірі) қайтыс болды.
Ақпараттың өзектілігі мен сенімділігі біз үшін маңызды. Қате немесе дәлсіздік тапсаңыз, бізге хабарлаңыз. Қатені бөлектеңізжәне пернелер тіркесімін басыңыз Ctrl+Enter .
Қант зауытында аз уақыт жұмыс істегеннен кейін В.-Г. 1871 жылы Лейден университетінің жаратылыстану-математика факультетінің студенті болды. Алайда келесі жылы ол Фридрих Август Кекуленің басшылығымен химияны оқу үшін Бонн университетіне көшті. Екі жылдан кейін болашақ ғалым Париж университетінде оқуын жалғастырып, диссертациясын аяқтады. Нидерландыға оралып, ол оны Утрехт университетіндегі қорғаныспен таныстырды.
Тіпті 19 ғасырдың басында. Француз физигі Жан Батист Био кейбір химиялық заттардың кристалдық формалары олар арқылы өтетін поляризацияланған жарық сәулелерінің бағытын өзгерте алатынын байқады. Ғылыми бақылаулар сонымен қатар кейбір молекулалар (оларды оптикалық изомерлер деп атайды) жарық жазықтығын басқа молекулалар айналдыратын бағытқа қарама-қарсы бағытта айналдырады, дегенмен біріншісі де, екіншісі де бір типті молекулалар болып табылады және келесі элементтерден тұрады: атомдар саны бірдей. 1848 жылы бұл құбылысты бақылай отырып, Луи Пастер мұндай молекулалар бір-бірінің айнадағы бейнесі және мұндай қосылыстардың атомдары үш өлшемде орналасады деген болжам жасады.
1874 жылы кандидаттық диссертация қорғаудан бірнеше ай бұрын В.-Г. «Қазіргі құрылымдық химиялық формулаларды кеңістікте кеңейту әрекеті. Оптикалық белсенділік пен органикалық қосылыстардың химиялық құрамдас бөліктері арасындағы байланыс туралы бақылау» атты 11 беттік мақала жариялады.
Бұл мақалада ол сол кезде химиялық қосылыстардың құрылымдарын бейнелеу үшін қолданылған екі өлшемді модельдердің баламалы нұсқасын ұсынды. В.-Г. органикалық қосылыстардың оптикалық белсенділігі ассиметриялық молекулалық құрылыммен, тетраэдрдің ортасында орналасқан көміртегі атомымен және оның төрт бұрышында бір-бірінен ерекшеленетін атомдар немесе атомдар топтары орналасқан деп ұсынды. Осылайша, тетраэдрдің бұрыштарында орналасқан атомдардың немесе атомдар топтарының алмасуы химиялық құрамы бойынша бірдей, бірақ құрылымы бойынша бір-бірінің айнадағы бейнесі болып табылатын молекулалардың пайда болуына әкелуі мүмкін. Бұл оптикалық қасиеттердегі айырмашылықтарды түсіндіреді.
Екі айдан кейін Францияда осындай қорытындыларды В.-Г. оның Париж университетіндегі досы Джозеф Ахилле Ле Бел. Тетраэдрлік асимметриялық көміртек атомы түсінігін құрамында көміртек-көміртекті қос байланыс (ортақ жиектер) және үштік байланыстар (ортақ беттер) бар қосылыстарға дейін кеңейте отырып, В.-Г. Бұл геометриялық изомерлер тетраэдрдің шеттері мен беттерін әлеуметтендіретінін дәлелдеді. Вант-Хофф – Ле Бель теориясы өте қайшылықты болғандықтан, В.-Г. докторлық диссертация ретінде ұсынуға батылы бармады. Оның орнына ол циансірке және малон қышқылдары туралы диссертация жазып, 1874 жылы химия ғылымының докторы дәрежесін алды.
Қарастырулар В.-Г. Асимметриялық көміртегі атомдары туралы голланд журналында жарияланды және екі жылдан кейін оның мақаласы француз және неміс тілдеріне аударылғанға дейін көп әсер қалдырмады. Біріншіден, Вант Хофф-Ле Бель теориясын атақты химиктер А.В. Герман Кольбе, оны «фантастикалық нонсенс, ешбір деректік негізден мүлде айырылған және байыпты зерттеушіге мүлдем түсініксіз» деп атаған. Алайда уақыт өте келе ол қазіргі стереохимияның негізін қалады – молекулалардың кеңістіктік құрылымын зерттейтін химия саласы.
В.-Г.-ның ғылыми мансабының қалыптасуы. баяу жүрді. Алдымен ол химия және физика бойынша жарнамаланған жеке сабақтарды беруге мәжбүр болды, тек 1976 жылы Утрехттегі Корольдік ветеринарлық мектебінде физика пәнінен оқытушы лауазымына ие болды. Келесі жылы ол Амстердам университетінде теориялық және физикалық химияның оқытушысы (кейінірек профессор) болды. Мұнда келесі 18 жыл бойы органикалық химиядан апта сайын бес және минералогия, кристаллография, геология және палеонтология бойынша бір лекция оқыды, сонымен қатар химиялық зертхананы басқарды.
Өз заманының көптеген химиктерінен айырмашылығы, В.-Г. математикадан жақсы білімі болды. Бұл ғалымға реакциялардың жылдамдығын және химиялық тепе-теңдікке әсер ететін жағдайларды зерттеу сияқты күрделі тапсырманы алған кезде пайдалы болды. Атқарылған жұмыстардың нәтижесінде В.-Г. реакцияға қатысатын молекулалар санына байланысты химиялық реакцияларды мономолекулалық, бимолекулалық және көпмолекулалық деп жіктеді, сонымен қатар көптеген қосылыстар үшін химиялық реакциялардың жүру ретін анықтады.
Күннің ең жақсысы
Жүйеде химиялық тепе-теңдік орнағаннан кейін тура және кері реакциялар соңғы өзгерістерсіз бірдей жылдамдықпен жүреді. Егер мұндай жүйедегі қысым жоғарыласа (шарттар өзгерсе немесе оның құрамдас бөліктерінің концентрациясы өзгерсе), тепе-теңдік нүктесі қысым төмендейтіндей ығысады. Бұл принципті 1884 жылы француз химигі Анри Луи Ле Шателье тұжырымдаған. Сол жылы В.-Г. температураның өзгеруі нәтижесінде пайда болатын жылжымалы тепе-теңдік принципін тұжырымдауда термодинамика принциптерін қолданды. Сонымен бірге ол қарама-қарсы бағытта бағытталған екі көрсеткі арқылы реакцияның қайтымдылығының бүгінгі таңда жалпы қабылданған белгісін енгізді. Оның зерттеулерінің нәтижелері В.-Г. 1884 жылы жарияланған «Химиялық динамиканың очерктерінде» («Etudes de dynamique chimique») көрсетілген.
1811 жылы итальян физигі Амедео Авогадро бірдей температура мен қысымдағы кез келген газдардың бірдей көлемдерінде бірдей молекулалар болатынын анықтады. В.-Г. бұл заң сұйылтылған ерітінділер үшін де жарамды деген қорытындыға келді. Ол ашқан жаңалық өте маңызды болды, өйткені барлық химиялық реакциялар мен тірі организмдердегі алмасу реакциялары ерітінділерде жүреді. Ғалым сонымен қатар мембрананың екі жағындағы екі түрлі ерітінділердің концентрацияны теңестіру тенденциясының өлшемі болып табылатын осмостық қысымның әлсіз ерітінділердегі концентрация мен температураға тәуелді екенін және сондықтан газ заңдарына бағынатынын тәжірибе жүзінде анықтады. термодинамика. Өткізген В.-Г. сұйылтылған ерітінділерді зерттеу Сванте Аррениустың электролиттік диссоциация теориясының негізі болды. Кейіннен Аррениус Амстердамға көшіп, В.-Г.
1887 жылы В.-Г. және Вильгельм Оствальд «Физикалық химия журналын» («Zeitschrift fur Physikalische Chemie») құруға белсене қатысты. Оствальд көп ұзамай Лейпциг университетінде химия профессорының бос орнын алды. В.-Г. да осы лауазымды ұсынды, бірақ ол ұсынысты қабылдамады, өйткені Амстердам университеті ғалымға жаңа химиялық зертхана салуға дайын екенін мәлімдеді. Дегенмен, В.-Г. Амстердамда жүргізген педагогикалық жұмысы, сондай-ақ әкімшілік міндеттерін орындауы оның ғылыми-зерттеу қызметіне кедергі келтіретіні белгілі болды, ол Берлин университетінің эксперименттік физика профессорының орнын алу туралы ұсынысын қабылдады. Мұнда аптасына бір-ақ рет дәріс оқитыны және толық жабдықталған зертхана оның қарамағында болатыны келісілді. Бұл 1896 жылы болды.
Берлинде жұмыс істейтін В.-Г. геологиялық есептерді шешуге физикалық химияны қолданумен, атап айтқанда Стасфурттағы мұхиттық тұз кен орындарын талдаумен айналысты. Бірінші дүниежүзілік соғысқа дейін бұл кен орындары керамика, жуғыш заттар, шыны, сабын және әсіресе тыңайтқыштар өндіру үшін калий карбонатын толығымен дерлік қамтамасыз етті. В.-Г. сонымен қатар биохимияның мәселелерін, атап айтқанда тірі организмдерге қажетті химиялық өзгерістердің катализаторы қызметін атқаратын ферменттерді зерттеуге кірісті.
1901 жылы В.-Г. химия бойынша Нобель сыйлығының алғашқы лауреаты атанды, оған «ерітінділердегі химиялық динамика және осмостық қысым заңдарын ашудың үлкен маңыздылығын мойындау үшін» берілді. В.-Г. Швеция Корольдік Ғылым Академиясының атынан С.Т. Однер ғалымды стереохимияның негізін салушы және химиялық динамика теориясын жасаушылардың бірі деп атады, сонымен қатар В.-Г. «физикалық химияның тамаша жетістіктеріне елеулі үлес қосты».
1878 жылы В.-Г. Роттердамдық көпес Йоханна Франсин Миздің қызына үйленді. Олардың екі қыз, екі ұлы болды.
Өмір бойы В.-Г. философияға, табиғатқа, поэзияға үлкен қызығушылық танытты. 1911 жылы 1 наурызда Германияда, Штеглицте (қазіргі Берлиннің бөлігі) өкпе туберкулезінен қайтыс болды.
Нобель сыйлығынан басқа В.-Г. Лондон корольдік қоғамының Дэви медалімен (1893) және Пруссия ғылым академиясының Гельмгольц медалімен (1911) марапатталған. Ол Корольдік Нидерланды және Пруссия ғылым академияларының, Британ және Америка химиялық қоғамдарының, Америка ұлттық ғылым академиясының және Франция ғылым академиясының мүшесі болды. В.-Г. Чикаго, Гарвард және Йель университеттерінің құрметті дәрежелері.
Химиялық реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі Вант-Гоф ережесімен анықталады.
Стереохимияның негізін қалаушы голланд химигі Вант Хофф Якоб Хендрик 1901 жылы химия бойынша алғашқы Нобель сыйлығының лауреаты атанды. Ол оған химиялық динамика мен осмостық қысымның заңдарын ашқаны үшін берілді. Вант Хофф химиялық заттардың кеңістіктік құрылымы туралы идеяларды енгізді. Ол физика-математикалық әдістерді қолдану арқылы химиядағы іргелі және қолданбалы зерттеулерде прогреске қол жеткізуге болатынына сенімді болды. Реакциялардың жылдамдығы туралы ілімді дамыта отырып, ол химиялық кинетиканы жасады.
Химиялық реакцияның жылдамдығы
Сонымен, химиялық реакциялардың кинетикасын ағым жылдамдығы, реакциялар барысында қандай химиялық әрекеттесу болатыны және реакциялардың әртүрлі факторларға тәуелділігі туралы ілім деп атайды. Әртүрлі реакциялардың жылдамдығы әртүрлі.
Химиялық реакцияның жылдамдығыреакцияға қатысатын химиялық заттардың табиғатына тікелей байланысты. Кейбір заттар, мысалы, NaOH және HCl секундтың үлесінде әрекет ете алады. Ал кейбір химиялық реакциялар жылдарға созылады. Мұндай реакцияның мысалы - темірдің тот басуы.
Реакция жылдамдығы әрекеттесуші заттардың концентрациясына да байланысты. Әрекеттесуші заттардың концентрациясы неғұрлым жоғары болса, реакция жылдамдығы соғұрлым жоғары болады. Реакция жүріп жатқанда әрекеттесуші заттардың концентрациясы төмендейді, сондықтан реакция жылдамдығы да баяулайды. Яғни, бастапқы сәтте жылдамдық әрқашан кез келген кейінгі сәтке қарағанда жоғары болады.
V \u003d (C соңы - C бастау) / (t соңы - t бастау)
Реагенттердің концентрациясы белгілі бір уақыт аралығында анықталады.
Вант-Хофф ережесі
Реакциялардың жылдамдығы тәуелді болатын маңызды фактор - температура.
Барлық молекулалар басқалармен соқтығысады. Секундына соқтығыстардың саны өте көп. Бірақ соған қарамастан химиялық реакциялар үлкен жылдамдықпен жүрмейді. Бұл реакция барысында молекулалар белсендірілген кешенге жиналуы керек болғандықтан болады. Ал оны тек белсенді молекулалар құра алады, оның кинетикалық энергиясы бұған жеткілікті. Белсенді молекулалардың аз санымен реакция баяу жүреді. Температура көтерілген сайын белсенді молекулалар саны артады. Сондықтан реакция жылдамдығы жоғары болады.
Вант Хофф химиялық реакция жылдамдығын уақыт бірлігінде әрекеттесуші заттардың концентрациясының тұрақты өзгеруі деп есептеді. Бірақ бұл әрқашан біркелкі бола бермейді.
Вант Хофф ережесі осылай дейді Температураның әрбір 10° жоғарылауы үшін химиялық реакцияның жылдамдығы 2-4 есе артады .
Математикалық тұрғыдан Вант Хофф ережесі келесідей:
қайда V 2 t2, а В 1 температурадағы реакция жылдамдығы болып табылады t 1 ;
ɣ реакция жылдамдығының температуралық коэффициенті болып табылады. Бұл коэффициент температурадағы жылдамдық константаларының қатынасы болып табылады t+10және т.
Сонымен, егер ɣ \u003d 3, ал 0 ° C температурада реакция 10 минутқа созылады, содан кейін 100 ° C температурада ол тек 0,01 секундқа созылады. Химиялық реакция жылдамдығының күрт артуы температураның жоғарылауымен белсенді молекулалар санының көбеюімен түсіндіріледі.
Вант-Хофф ережесі тек 10-400 ° C температура диапазонында ғана қолданылады. Вант-Гоф ережесіне және үлкен молекулалар қатысатын реакцияларға бағынбаңыз.
Джейкоб ВАНТ ХОФ
Вант Хофф химиялық динамика мен осмостық қысым заңдарын ашқаны үшін химия бойынша бірінші Нобель сыйлығын алды. Бұл жоғары марапат ғылымның жас саласы – физикалық химияның маңыздылығын көрсетті.
Аса құрметті ғалым, елу екі ғылыми қоғамдар мен академиялардың мүшесі, көптеген жоғары оқу орындарының құрметті докторы Вант Хофф артына бүгінде химия үшін маңызды болып табылатын бірқатар іргелі теорияларды қалдырды. Ғалымның идеялары, идеялары мен көзқарастары қазіргі минералогияның негіздерін жасауда, сонымен қатар биологияның дамуында үлкен рөл атқарды. Вант Хофф ғылым тарихына стереохимияның, химиялық тепе-теңдік теориясы мен химиялық кинетиканың, ерітінділердің осмостық теориясының, химиялық геологияның негізін салушылардың бірі ретінде енді.
Джейкоб Хенрик Вант Хофф 1852 жылы 30 тамызда Нидерландыда, Роттердамда дәрігердің отбасында дүниеге келген. Бұл отбасының мүшелері бірнеше рет бургомистр болып сайланды, қала үкіметінде басқа да сайланбалы қызметтерді атқарды.
Бастауыш сыныпта мұғалімдер баланың музыка мен поэзияға деген сүйіспеншілігін байқады. Болашақта ол нақты жаратылыстану ғылымдары бойынша тамаша қабілеттерін көрсетті. 1869 жылы мектепті бітіргеннен кейін Джейкоб Делфттегі политехникалық институтқа түсті. Міне, білім жағынан ол әріптестерінен айтарлықтай асып түсті, сондықтан 1871 жылы Лейден университетіне емтихансыз қабылданды. Кейінірек осы университетте Вант Хофф кандидаттық емтиханнан өтті.
Бірақ ол Лейденді ұнатпады және ол Боннға әйгілі химик Кекулеге барды. Жас ғалымдар пропион қышқылын ашқаннан кейін Кекуле өзінің шәкіртіне Парижге органикалық синтез маманы профессор Вюрцке баруды ұсынды.
Парижде Джейкоб француз химик-технологы Джозеф Ахил Ле Бельмен жақын араласты. Екеуі де Пастердің оптикалық изомерия саласындағы зерттеулерін қызығушылықпен жалғастырды.
1874 жылы желтоқсанда Вант Хофф Утрехт университетінде докторлық диссертациясын қорғап, 1876 жылы жергілікті ветеринарлық мектепте сабақ бере бастады. 1874 жылдың күзінде ол Утрехтте ұзақ тақырыппен қысқаша мақала жариялады: «Қазіргі құрылымдық химиялық формулаларды ғарышта қолдану туралы ұсыныс, оптикалық айналу күші мен органикалық қосылыстардың химиялық құрылымы арасындағы байланыс туралы ескертулер. ."
Вант Хофф ғылымға химиялық қосылыстардың құрылымын жаңа позициялардан қарастыруға мүмкіндік беретін ережелерді енгізді. Метан молекуласындағы төрт сутегі атомы кеңістікте біркелкі таралған, сондықтан молекуланың тетраэдрлік пішіні туралы айтуға болады деген түсінік бізді Кекуленің көзқарастарына қайтарады. Вант Гофф ұсынған модельде көміртек атомының төрт валенттілігі тетраэдрдің төбелеріне бағытталған, оның ортасында осы атом орналасқан. Вант Гофф осындай модельді пайдалана отырып, атомдардың немесе атомдық топтардың көміртегімен байланысуына байланысты тетраэдр ассиметриялы болуы мүмкін деп болжап, асимметриялық көміртек атомын ұсынды. Ол былай деп жазды: «Көміртек атомының төрт жақындығы төрт түрлі моноваленттік топпен қаныққан жағдайда, бір-бірінің айнадағы бейнесі болып табылатын және ешбір жағдайда ойша біріктірілмейтін екі және тек екі түрлі тетраэдра алуға болады. жолмен, яғни біз кеңістіктегі екі құрылымдық формуламен айналысамыз.
Вант Гофтың «Кеңістіктегі химия» атты жаңа мақаласы (1875), онда ол осы ойлардың барлығын білдірді, органикалық химияның дамуындағы жаңа кезеңнің бастамасы болды. Көп ұзамай ол осы саладағы ең танымал сарапшылардың бірі, профессор Вислиценустан хат алды: «Мен сіздің мақалаңызды неміс тіліне аудару үшін көмекшім доктор Германнан рұқсат алғым келеді. Сіздің теориялық дамуыңыз маған үлкен қуаныш сыйлады. Мен одан осы уақытқа дейін түсініксіз фактілерді түсіндірудің өте тапқыр әрекетін көріп қана қоймай, оның біздің ғылымда дәуірлік мәнге ие болатынына сенемін».
Мақаланың аудармасы 1876 жылы жарық көрді. Осы уақытқа дейін Вант Хофф Утрехттегі Ветеринария институтында физика бойынша ассистент лауазымына ие болды.
Вант Хоффтың жаңа көзқарастарын танымал етуде Лейпцигтен келген профессор Г.Кольбе ойламаған жерден үлкен рөл атқарды. Өткір формада ол голланд ғалымының мақаласына қатысты өз ескертулерін былайша білдірді: «Кейбір дәрігер Я.Г. Утрехттегі ветеринарлық институттың қызметкері вант Хофф нақты химиялық зерттеулерді ұнатпайтын сияқты. Оған Пегасқа (мүмкін, ветеринарлық институттан алынған) отыру және өзінің «Ғарыштағы химия» кітабында Парнас химиясына батыл ұшу кезінде атомдар планетааралық кеңістікте орналасқанын жариялау әлдеқайда ыңғайлы. . Әрине, бұл өткір сөгісті оқығандардың бәрі Вант Хоффтың теориясына қызығушылық танытты. Осылайша оның ғылыми әлемде жылдам таралуы басталды. Енді Вант Хофф өзінің кумирі Байронның сөзін қайталай алады: «Бір күні таңертең мен атақты адамды ояттым». Мақала жарияланғаннан кейін бірнеше күннен кейін Колбе вант Хоффқа Амстердам университетінде оқытушылық қызмет ұсынылды, ал 1878 жылдан бастап ол химия профессоры болды.
1877 жылдан 1896 жылға дейін Вант Хофф жаңадан құрылған Амстердам университетінде химия, минералогия және геология профессоры болды. Оның әйелі Дженни Вант Хофф-Мис әрқашан оның жанында болды. Ол тек үймен, балалармен ғана айналысып қоймай, күйеуіне нағыз шығармашылық атмосфераны қалыптастыра алды.
Вант Хоффтың ең жалпы заңдылықтарды іздеуге деген қызығушылығы оның «Органикалық химияға көзқарастар» атты тамаша еңбегінде қайта пайда болды. Бірақ көп ұзамай ғалым химиялық динамиканы зерттеуге бет бұрды. Ол «Химиялық динамиканың очерктері» (1884) кітабында бұл мәселеге қатысты өз көзқарасын білдірді.
Вант Гофф реакциялардың жылдамдығы туралы ілімді дамытты және сол арқылы химиялық кинетиканың негіздерін жасады. Ол реакция жылдамдығын уақыт бірлігінде әрекеттесуші заттардың концентрациясының тұрақты, бірақ әрқашан біркелкі емес өзгеруі деп анықтады. Ол бұл заңдылықты жалпы математикалық формада тұжырымдай алды. Реакция жылдамдығының өзара әрекеттесетін молекулалар санына тәуелділігін анықтау, сондай-ақ Вант-Гофтың химиялық тепе-теңдік табиғаты туралы тығыз байланысты жаңа идеялары теориялық химияның елеулі прогресіне айтарлықтай ықпал етті.
Сонымен бірге, вант Гофф бірдей жылдамдықпен жүретін қарама-қарсы бағытталған екі реакцияның нәтижесі ретінде қарастырған химиялық тепе-теңдік температураға тәуелді екені анықталды. Вант Гофф химиялық тепе-теңдік ұғымын сол кезде белгілі термодинамиканың екі принципімен байланыстырды. Бұл жұмыстың ең маңызды нәтижесі температура мен реакцияның жылуы арасындағы тепе-теңдік константасымен байланысын көрсететін математикалық формуланы Вант Хоффтың шығаруы болды. Бұл заңдылық қазір Вант-Хофф шығарған реакция изохоралық теңдеуі ретінде белгілі.
Вант Хоффтың Амстердам кезіндегі теориялық химияға қосқан тағы бір үлкен үлесі осмостық және газ қысымы арасындағы ұқсастықты ашу болды. Ерітінділердің қайнау температурасын көтеру және қату температурасын төмендету туралы Рауль тұжырымдаған эмпирикалық заңдарға сүйене отырып, Вант Гофф 1885 жылы ерітінділердің осмостық теориясын жасады.
Ғалымның бұл жаңалыққа қалай келгенін К.Манолов өз кітабында былай дейді: «Неге осмометрдегі «су – жартылай өткізгіш қалқа – ерітінді» жүйесін поршені бар цилиндр түрінде елестетуге болмайды? Ерітінді цилиндрдің төменгі жағында, поршень - қалқа, ал оның үстінде су. Бұл термодинамиканың негізгі әдісі. Газ термодинамикасының принциптері сұйылтылған ерітінділердің қасиеттеріне де қатысты».
Вант Гофф поршенді цилиндрді сызды, поршень астындағы кеңістікке «Ерітінді», ал поршеньдің үстіне «Су» деп жазды. Ерітіндіден суға бағытталған көрсеткілер ерітіндіде поршеньді жоғары итеруге бейім қысым бар екенін көрсетті.
«Біріншіден, осмостық қысымның әсерінен поршеньді жоғары жылжыту үшін қанша жұмыс қажет екенін есептеу керек, бірақ осмостық қысымды жеңе отырып, поршеньді төменге қайтару үшін қанша жұмыс қажет екенін білуге болады».
Вант Хофф парақты формулалармен толтырып, математиканы жасады, міне, түпкі нәтиже!
«Таңғажайып! Тәуелділік газдармен бірдей! Өрнек Клаузиус-Клапейрон теңдеуімен мүлдем бірдей!» Вант Хофф парақты алып, барлық есептеулерді қайталады. «Бірдей нәтиже! Осмостық қысымның заңдары газдардың заңдарымен бірдей. Егер тұрақты шама да бірдей мәнге ие болса, онда еріткіш ыдыстан шығарылды деп елестетіп, сұйылтылған заттың молекулаларын газдың молекулалары ретінде қарастыруға болады. Тұрақтыны Pfeffer деректерінен есептеуге болады. Ол дәптерді қайта алды да, қалам қағаздың үстінен тез сырғып кетті. Қант ерітінділері үшін константа газ тұрақтысымен бірдей мәнге ие болды. Аналогия толық болды.
Вант Хофф еріген молекулалар, егер олар газ күйіндегі ерітіндінің көлеміне тең көлемді алып жатса, сол молекулалар көрсететін қысымға тең осмостық қысым тудыратынын анықтады. Бұл іргелі жаңалық физика мен химия заңдарының бірлігін көрсетті (бірақ осмостық қысымның себептері ашылмаған).
Вант Гофф өзінің «Газдар мен сұйылтылған ерітінділер жүйелеріндегі химиялық тепе-теңдік» (1886) атты еңбегінде зерттеп, диссоциация теориясының одан әрі дамуына үлкен әсер етті.
1896 жылы наурызда Вант Хофф Амстердамнан кетіп, Пруссия Ғылым академиясының шақыруымен Берлинге көшті. Макс Планк пен Эмиль Фишердің ұсынысына сәйкес Вант Хофф үшін Ғылым Академиясында арнайы ғылыми-зерттеу зертханасы құрылып, ғалымның өзі бірден оның толық мүшесі және Берлин университетінің құрметті профессоры болып сайланды.
Германияда ол калий тұзы кен орындарының пайда болу жағдайын белгілеуге және оларды өңдеудің ұтымды технологиясын жасауға көмектескен ауқымды тәжірибелік және теориялық жұмыстарды жүргізді.
Ғалым Америкада химия бойынша бірінші Нобель сыйлығын «химиялық динамика және ерітінділердегі осмостық қысым заңдарын ашуының зор маңыздылығын мойындау үшін» алғанын білгенде болды. 1901 жылы 10 желтоқсанда Стокгольмге әлемнің көрнекті ғалымдары жиналды. Швеция Ғылым академиясының мерекелік жарықтандырылған залындағы салтанатты рәсім шынымен де ұмытылмас болды.
Кешке банкетте Вант Хофф химия саласындағы Нобель сыйлығының комитетіне және оның төрағасы профессор П.Клевеге көрсетілген зор құрмет үшін шын жүректен алғысын білдіруге мүмкіндік алды.
Ғалымның атынан Швеция Корольдік Ғылым академиясының атынан С.Т. Однер ғалымды стереохимияның негізін салушы және химиялық динамика теориясын жасаушылардың бірі деп атады, сонымен қатар Вант Хоффтың зерттеулері «физикалық химияның тамаша жетістіктеріне елеулі үлес қосқанын» атап өтті.
Келесі күндері Нобель комитетінің талабы бойынша марапатталушылар сыйлыққа ие болған ғылыми жетістіктері туралы баяндамалар жасауы керек болды. Вант Хофф өз лекциясында шешімдер теориясы туралы айтты.
Ғалым жұмысын жалғастырды, бірақ ұзақ уақытқа созылған ауыр ауру Вант Хоффқа тірі өсімдік ағзасындағы ферменттердің синтетикалық әсерін зерттеуге кедергі болды.
