Dobitnik prve Nobelove nagrade za hemiju

Autori: Vuk Filipović, Igor Matijašević

Jacobus Henricus van’t Hoff (Vant Hof) rođen je 1852. godine u Roterdamu, u Holandiji, kao sin doktora medicine. Protivno očevim željama, studirao je hemiju, prvo na Politehničkom institutu u Delftu, a kasnije na Univerzitetu u Lajdenu gde je i završio studije 1871. godine. Školovanje je nastavio u Bonu kod profesora Kekulé-a (Kekule) i u Parizu kod profesora Wurtz-a. (Vurc). Doktorirao je na Univerzitetu u Utrehtu 1874. godine. Predmet istraživanja u doktorskoj disertaciji bile su cijanosirćetna i malonska kiselina. Iste godine objavio je brošuru od 12 stranica na holandskom jeziku pod naslovom „Predlog za proširenje u prostor strukturnih formula koje se sada koriste u hemiji s beleškom o odnosu između optičke aktivnosti i hemijske konstitucije organskih jedinjenja”. U ovom radu van’t Hoff je objasnio optičku aktivnost organskih jedinjenja uvodeći pretpostavku o tetraedarskom prostornom razmeštaju atoma. Na početku brošure istaknuto je: “Ako su četiri afiniteta atoma ugljenika zasićena sa četiri različite jednovalentne atomske grupe, dobijaju se dva i samo dva različita tetraedra, od kojih je jedan ogledalska slika drugog; oni se ne poklapaju, to jest imamo dve strukturne formule izomerne u prostoru”. Naredne godine objavio je „Hemiju u prostoru” (La chimie dans l’éspace) koja je hemičarima otkrila i „treću stranu” strukture organskih supstanci. Međutim dok su neki van’t Hoff-ove zaključke primili sa oduševljenjem kao Wislicenus (Vislicenus) drugi su ga kritikovali, među njima i Kekulé, a naročito Kolbe (Kolbe).

Predavač hemije i fizike postao je na Veterinarskoj školi 1876. godine, a 1878. godine postao je profesor na Univerzitetu u Amsterdamu. Organskom hemijom bavio se do 1881. godine. Bio je nezadovoljan tadašnjom glavnom strujom istraživanja u organskoj hemiji-određivanje strukturnih formula. Smatrao je da se istraživači moraju okrenuti i ispitivanju hemijskih reakcija, što je izložio u knjizi „Pogledi na organsku hemiju” (Ansichten über die organische Chemie) 1881. godine. van’t Hoff prvi je počeo da istražuje hemijske reakcije sa aspekta termodinamike i kinetičke teorije. Istraživanja su ga dovela do otkrića zavisnosti konstante ravnoteže K, od temperature T, što je dato jednačinom (van’t Hoff-ova jednačina):

… (1)

gde su:

– standardna konstanta ravnoteže
– standardma promena entalpije
T – termodinamička temperatura
R – gasna konstanta

Rezultate istraživanja objavio je 1884. godine u knjizi „Studije o hemijskoj dinamici” (Études de dynamique chimique), u kojoj je, između ostalog, prikazao i nov metod za opisivanje reda hemijske reakcije koristeći grafike. Godine 1885. objavio je primenu gasnog zakona na rastvore, protumačio je osmotski pritisak, sniženje temperature mržnjenja rastvora i povišenje temperature ključanja rastvora kao i sniženje napona pare.

U svojim istraživanjima sedamdesetih godina 19. veka Wilhelm Pfeffer (Fefer) pokazao je da između osmotskog pritiska , zapremine vodenih rastvora šećera V i temperature T, postoji zavisnot koju je prikazao sledećom formulom:

… (2)

Na osnovu istraživanja Pfeffera i drugih naučnika (najviše botaničara), van’t Hoff je 1885. godine zaključio da je konstanta proporcionalnosti k, iz prethodnog izraza, zapravo gasna konstanta R. Izraz (2) važi za jedan mol supstance, dok za (n – količina supstance, jedinica – mol) jednačina (2) postaje:

… (3)

Uzimajući da je odnos količine supstance, n, i zapremine, V, molarna koncentracija jednačina, c, jednačina (3) postaje:

… (4)

Međutim, rezultati dobijeni rešavanjem jednačina (3) i (4) slagale su se sa eksperimentalnim rezultatima samo ako su u pitanju rastvori supstanci kao što je šećer, to jest oni rastvori koji nisu pokazivali električnu provodljivost odnosno rastvori neelektrolita. U slučaju rastvora supstanci koji su provodili struju (rastvori elektrolita), rezultati dobijeni jednačinama (3) i (4) bili su niži od eksperimentalno određenih. Van’t Hoff je zaključio da se desna strana izraza jednačina (3) i (4) moraju pomnožiti sa određenom konstantom (najčešće zvanom faktor) koji se obeležava sa i. Prethodne jednačine postaju:

… (5)

… (6)

Tekst je preuzet sa sajta Kluba mladih hemičara.

Zaključke istraživanja objavio je prvi put 1886. u Izveštajima Švedske kraljevske akademije, a potom i naredne godine u prvom broju Časopisa za fizičku hemiju (Zeitschrift für physikalishe Chemie) koji je osnovao sa Oswaldom (Osvald), a od 1888. godine u uređivanju Časopisa pridružio im se i Arrhenius (Arenius). Značenje faktora i, objasnio je Arrhenius svojom teorijom elektrolitičke disocijacije elektrolita 1887. godine.

Od 1896. godine Jacobus Henricus van’t Hoff profesor je na Univerzitetu u Berlinu. U ovom periodu bavio se postankom slojeva mineralnih soli. U Berlinu je ostao sve do smrti 1911. godine.

Godine 1901. postao je dobitnik prve Nobelove nagrade za hemiju za otkriće zakona hemijske dinamike i osmotskog pritiska u rastvorima.