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中外科学家发明家丛书:范霍夫-第4章

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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 


… Page 10…

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。 


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      “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。 


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      “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
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