Родился 30 августа 1852 в Роттердаме в семье врача Якоба Хендрика Вант-Гоффа и Алиды Якобы Колф третьим из семи детей. После окончания в 1869 городской средней школы Вант-Гофф стал изучать инженерное дело в Политехнической школе в Дельфте, где за два года прошел трехлетнюю программу и лучше всех сдал выпускной экзамен. С детства и на всю жизнь он заинтересовался философией и поэзией, особенно произведениями Джорджа Байрона. Занялся он и математикой, однако увлечение химией перевесило все. Он столько просиживал в лаборатории, что ему запретили в ней работать. Тогда он оборудовал домашнюю лабораторию и приглашал желающих посмотреть на его опыты. На вопрос, как далеко может пойти органический синтез, юноша отвечал: «До клетки».
В 1871 Вант-Гофф стал студентом Лейденского университета. На следующий год он перешел в Боннский университет, чтобы изучать химию под руководством Фридриха Августа Кекуле. Кекуле отмечал, что Якоб «выделялся прекрасными знаниями». Два года спустя будущий ученый перешел в Парижский университет, где под руководством Шарля Адольфа Вюрца выполнил и защитил в 1874 диссертацию о цианоуксусной и малоновой кислотах.
Еще до поездки в Париж Вант-Гофф недолго работал на сахарном заводе, где измерял оптическую активность образцов сахара. Задумавшись над природой явления, Вант-Гофф в том же 1874 опубликовал статью, в которой предложил вариант трехмерных моделей молекул. Атом углерода находится в центре тетраэдра, а в четырех его углах располагаются группы атомов, отличающиеся друг от друга. Взаимообмен расположенных в углах тетраэдра групп может вызвать появление изомеров, являющихся зеркальным отображением друг друга. Этим и объясняются различия в оптических свойствах. Через пару месяцев к подобным же выводам пришел, независимо от Вант-Гоффа, его коллега по учебе Жозеф Ашиль Ле Бель (1847–1930). Сначала теория Вант-Гоффа и Ле Беля была отвергнута специалистами. Немецкий химик Адольф Вильгельм Герман Кольбе назвал ее «фантастической чепухой, напрочь лишенной какого бы то ни было фактического основания и совершенно непонятной серьезному исследователю». «Настоящих исследователей поражает, как почти не известные химики берутся так уверенно судить о высочайшей проблеме химии – вопросе о пространственном положении атомов, – добавил Кольбе, – который, пожалуй, никогда не будет решен». Однако со временем теория Вант-Гоффа легла в основу современной стереохимии – области химии, изучающей пространственное строение молекул.
Вант-Гофф после возвращения в Нидерланды два года занимался частными уроками химии и физики. В 1876 он получил должность лектора физики в Королевской ветеринарной школе в Утрехте. В следующем году становится лектором (а позднее профессором) теоретической и физической химии Амстердамского университета, где в течение 18 лет еженедельно читал пять лекций по органической химии и одну лекцию по минералогии, кристаллографии, геологии и палеонтологии, а также руководил химической лабораторией.
Математическая подготовка пригодилась Вант-Гоффу, когда он взялся за сложную задачу изучения кинетики и химического равновесия. Результаты своих исследований Вант-Гофф изложил в Очерках по химической динамике, опубликованных в 1884. Нобелевская премия была присуждена Вант-Гоффу за его работы 1880-х в этой области, в которых он сформулировал основные постулаты химической кинетики и впервые ввел оценку скорости реакции с помощью константы скорости реакции. Он классифицировал химические реакции как мономолекулярные, бимолекулярные и полимолекулярные в зависимости от числа участвующих в них молекул, а также определил порядок некоторых реакций.
Тогда же Вант-Гофф применил положения термодинамики к принципам подвижного равновесия, возникающего в результате изменения температуры. Он ввел и общепринятое обозначение обратимости реакции двумя стрелками, направленными в противоположные стороны.
Вант-Гофф пришел к заключению, что закон Авогадро справедлив и для разбавленных растворов. Он экспериментально установил, что осмотическое давление, представляющее собой меру стремления двух различных растворов по обе стороны мембраны к выравниванию концентрации, в слабых растворах зависит не только от концентрации, но и от температуры и, следовательно, подчиняется законам термодинамики газов. Вант-Гофф выразил осмотическое давление формулой РV = iRT, где Р означает осмотическое давление вещества, растворенного в жидкости; V – объем; R – газовую постоянную; Т – температуру и i – коэффициент, который для газов часто равен 1, а для растворов, содержащих соли, – больше единицы. Вант-Гофф смог объяснить, почему изменяется значение i, связав этот коэффициент с числом ионов, находящихся в растворе. Проведенные Вант-Гоффом исследования разбавленных растворов явились обоснованием теории электролитической диссоциации С.Аррениуса. Впоследствии Аррениус приехал в Амстердам и работал вместе с Вант-Гоффом.
Исследования Вант-Гоффа объединили в единую теорию различные направления химической статики: термохимию, электрохимию и учение о равновесии. Возник единый теоретический фундамент химии.
В 1887 Вант-Гофф и В.Оствальд основали «Журнал физической химии» («Zeitschrift für Physikalische Chemie»). Оствальд незадолго до этого занял место профессора химии Лейпцигского университета. Вант-Гоффу тоже предлагали эту должность, но Амстердамский университет обещал построить ему новую лабораторию. Однако в 1896 Вант-Гофф принял предложение Берлинского университета – здесь в его распоряжение были предоставлены кафедра экспериментальной физики, оборудованная лаборатория, сотрудники и ученики.
В Берлине Вант-Гофф занимался применением физической химии к решению минералогических проблем, в частности, к анализу океанических соляных отложений. Начал он заниматься и изучением ферментов: решил дойти «до клетки» и намеревался изучать процесс образования растениями зеленых веществ на свету, для чего основал лабораторию под Берлином. Успел опубликовать пару статей на эту тему.
В 1901 Вант-Гофф стал первым лауреатом Нобелевской премии по химии «в знак признания огромной важности открытия законов химической динамики и осмотического давления в растворах». При рассмотрении кандидатов на первую премию Шведская королевская академия наук приняла в расчет 22 номинации, и в 11 из них назывался Вант-Гофф.
Умер от туберкулеза легких 1 марта 1911 в Германии, в Штеглице (теперь это часть Берлина).
Работы: Химическое равновесие в системах газов и разведенных растворов / Пер. с франц. под ред. А.Н.Щукарева. М., 1902; Восемь лекций по физической химии читанные по приглашению университета Чикаго / Под ред. проф. П.Вальдена. Рига, 1903; Зависимости между физическими и химическими свойствами и составом (из лекций по теоретической и физической химии) / Пер. с нем. СПб, 1903; О теории растворов / Пер. с нем. Рига, 1903; Правило фаз / Под ред. Н.Д. Зелинского. СПб, 1904; Расположение атомов в пространстве / Пер. с нем. М., 1911.
Кирилл Зеленин
ЯКОБ ХЕНРИК ВАНТ-ГОФФ
