科学名人范霍夫的故事
栏目分类：励志演讲 发布日期：2017-07-08 浏览次数：次
科学充满着奥秘,我们要是不认真钻研的话,我们连科学的万分之一都不懂。因此,科学家是很辛苦的,他们必须经过不断地思考与尝试,最终让自己成为一个科学家。这不是一件轻松的事情,但是他们坚持下来了。本文将介绍科学名人范霍夫的故事,大家不妨欣赏一下,学习科学家的精神!
雅可比·亨利克·范霍夫(Jacobus He nricus Varrt Hoff 1852一1911)是荷兰物理化学家。1852年8月30日出生于荷兰鹿特丹。这个医学博士的儿子,从小就聪明过人。他在中学读书时,对化学实验很感兴趣。经常在放学以后或假日里,偷偷地溜进学校,从地下室的窗户钻进实验室里去做化学实验。少年的好奇心,使他专门乐于选用那些易燃易爆和剧毒的危险药品做实验。一天。该校的霍克维尔夫先生发现了他的秘密,责备了他的违纪行为。范霍夫请求这位老师不要去报告校长。但他还是被带去见他的父亲。鹿特丹的这位名医了解了事情的经过后,对自己儿子不规矩的举动深为尴尬和愤慨。但转念一想,儿子的肯钻好学不该过分去责备。于是,他把自己原来的一间医疗室让给了儿子。范霍夫有了自己这一间简陋的实验室,干得更加起劲了。想不到少年时代的这种爱好,注定了后来范霍夫成为化学家的命运。
在荷兰,当时人们普遗存在着轻视化学的偏见。父亲反对儿子当化学家,17岁那年,范霍夫中学毕业,还是听从了父亲的意见。在上大学前, 1869年他先到德尔夫特高等工艺学校学习工业技术。在那里,他以优异的成绩博得了在该校任教的化学家A.C.奥德曼斯和物理学家范德·桑德·巴克胡依仁的器重,两年就学完了规定三年学习的内容。这段学习,更增强了范霍夫毕生从事化学的信心和决心。 在家里时,父亲对拜伦诗篇的酷爱曾感染了他们全家。往后,孔德的实证哲学思想又使范霍夫俯首倾倒。这些都使他学会了从哲学的角度来看待生活中的一切。也使他一生在化学研究方面,经常站到哲学高度来窥视大自然的奥秘。
1872年,范霍夫在莱顿大学毕业后,为了在化学上得到深造,他先后到柏林拜德国著名有机化学家凯库勒为师。次年凯库勒又推荐他去巴黎医学院的武兹实验室。在著名化学家武兹的指导下,范霍夫与他法国的同窗好友勒·贝尔得到了深造。此后他们双双成为新的立体化学学科的创立者。 19世纪中叶,关于有机化合物的经典结构理论,已经由凯库勒和俄国化学家布特列洛夫等人基本上建立起来了。但同时,人们越来越多地发现了某些有机化合物具有旋光现象。法国人巴斯德首先发现酒石酸、葡萄酸部具有左旋和右旋两种不同结构。后来,德国化学家威利森努斯也发现了乳酸的旋光异构现象。范霍夫在巴黎由武兹指导,同勒·贝尔分别对某些有机化合物为什么会有旋光异构现象的问题,进行了广泛的实验和探索。1874年,范霍夫和勒·贝尔分别提出了关于碳的正四面体构型学说。
一天,范霍夫坐在乌德勒支大学的图书馆里,认真地阅读着威利森努斯研究乳酸的一篇论文,他随手在纸上画出了乳酸的化学式,当他把视线集中到分子中心的一个碳原子上时,他立即联想到,如果将这个碳原子上的不同取代基都换成氢原子的话,那么这个乳酸分子就变成了一个甲烷分子。由此他想像,甲烷分子中的氢原子和碳原子若排列在同一个平面上,情况会怎样呢?这个偶然产生的想法,使范霍夫激动地奔出了图书馆。他在大街上边走边想,让甲烷分子中的4个氢原子部与碳原子排列在一个平面上是否可能呢?这时,具有广博的数学、物理学等知识的范霍夫突然想起,在自然界中一切都趋向于最小能量的状态。这种情况,只有当氢原子均匀地分布在一个碳原子周围的空间时才能达到。那么在空间里甲烷分子是个什么样子呢?范霍夫猛然领悟,正四面体!当然应该是正四面体!这才是甲烷分子最恰当的空间排列方式,他由此进一步想象出,假如用4个不同的取代基换去碳原子周围的氢原子,显然,它们可能在空间有两种不同的排列方式。想到这里、范霍夫重新跑回图书馆坐下来,在乳酸的化学式旁画出了两个正四面体,并且一个是另一个的镜像。他把自己的想法归纳了一下,惊奇地发现,物质的旋光特性的差异,是和它们的分子空间结构密切相关的。这就是物质产生旋光异构的秘密所在。 范霍夫认为,在已经建立起来的经典有机结构理论中,由于人们还不了解原子所处的实际位置,所以原有的化学结构式不能反映出某些有机化合物的异构现象。他根据自己的研究,于1875年发表了《空间化学》一文。首次提出了一个“不对称碳原子”的新概念。不对称碳原子的存在,使酒石酸分子产生两个变体——右旋酒石酸和左旋酒石酸;二者混合后,可得到光学上不活泼的外消旋酒石酸。范霍夫用他所提出的“正四而体模型”解释了这些旋光现象。
范霍夫关于分子的空间立体结构的假说,不仅能够解释旋光异沟现象,而且还能解释诸如顺丁烯二酸和反丁烯二酸、顺甲基丁烯二酸和反甲基丁烯二酸等另一类非旋光异构现象。分子的空间结构假说的诞生,立刻在整个化学界引起了巨大的反响,一些有识之上看到了新假说的深刻含义,纷纷称赞范霍夫这一创举。例如,荷兰乌德勒支大学的物理学教授毕易·巴洛称“这是一个出色的假说!我认为,它将在有机化学方面引起变革。”著名有机化学家咸利森努斯教授写信给范霍夫说:“您在理论方面的研究成果使我感到非常高兴。我在您的文章中,不仅看到了说明迄今未弄清楚的事实的极其机智的尝试,而且我也相信,这种尝试在我们这门科学中……将具有划时代的意义。”他们都积极支持和鼓励范霍夫把自己的论文译成法文、德文等多种文字予以广泛传播。 然而在当时,许多人还不了解新学说的真正含义,他们甚至激烈反对范霍夫的观点。德国莱比锡的赫尔曼·柯尔贝教授写文章尖锐地讽刺说:“有一位乌德勒支兽医学院的范霍夫博士,对精确的化学研究不感兴趣。在他的《立体化学》中宣告说,他认为最方便的是乘上他从兽医学院租来的飞马,当他勇敢地飞向化学的帕纳萨斯山的顶峰时,他发现,原子是如何自行地在宇宙空间中组合起来的。”而菲谛格等人却断言范霍夫的假说与物理定律不相容。但是,这些反对意见不仅没有损害范霍夫的新理论,反而为这一理论的推广和传播起了宣传作用、因为那些凡是读过柯尔贝等人的尖锐评论文章的人,都会对·范霍夫的理论发生兴趣,都要去了解一下他论文的内容。于是,反倒使新理论在科学界迅速传播开来。正如拜伦说过的话一样“一朝醒来,名声大噪。”柯尔贝等人的批评竟使范霍夫成了显赫一时的人物。不久,范霍夫就被阿姆斯特丹大学聘为讲师,1878年又成为化学教授。
因此,范霍夫首创的“不对称碳原子”概念,以及碳的正四面体构型假说(有时叉称为范霍夫一勒·贝尔模型)的建立,尽管学术界对其褒贬不一,但往后的实践却
