中外科学家发明家丛书:范霍夫 _2-第3节

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　　　　　这个人在实验室里也是不可缺少的。这里的人都称他为“魔术师克列辛　

斯”。谁也不知他为了试验把钠汞齐制备得那么好，虽然这种操作并不复杂：　

只是把一块块钠放到用瓷皿装着的、已经在水浴上加过热的汞中。每一块放　

进汞中的钠表面上都会出现淡黄色的小火苗。克列辛斯能准确无误地知道，　

为了使汞齐在冷却后能够变成微带蓝色而坚硬的物质，需要多少数量的钠。　

　　　　　雷希尔拿起一个瓷皿称赞道：“这就是真正的汞齐！”　

　　　　　　“烧瓶用蒸气吹过没有？”克列辛斯问道。　

　　　　　　“一切都准备好了”。　

　　　　　雷希尔小心地把汞齐块放进烧瓶里，再把滚开的蒸馏水倒进去，剧烈的　


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反应开始了，冒出一些很大的气泡，烧瓶底上出现了薄薄的一层汞。当氢气　

停止放出时，雷希尔小心地将溶液倒入一个大烧瓶中，另外用新的滚开的蒸　

馏水将它稀释。　

　　　　　　“苛性钠溶液已经制备好了，可以开始进行皂化反应了。”　

　　　　　整理实验所得的资料，是任何一种研究工作的极其重要环节。这些资料　

应当用来证实或者推翻研究家在理论方面的假设。范霍夫采用了两种方法，　

用这些方法可以根据实验所得的资料计算出参与某种化学反应的分子数。　

　　　　　　“如果我们把实验报告单上记录下来的参与这个反应后的分子数用N来　

表示，那么就可以用两个公式求出这个数的值。”范霍夫用粗重笔道把两个　

公式圈了起来。“从第二个公式中看出，根据反应混合液的容积的变化，就　

能够计算出N的数值来。”　

　　　　　　“需要进行膨胀测定。”雷希尔肯定地说。　

　　　　　　“我已经选择了一种反应——用氰酸聚合制备三聚氰酸两种化合物的分　

子量的测定证明，三个氰酸分子组成一个三聚氰酸分子。可是，反应的机理　

是什么样的呢？可能是两个分子首先结合，所得的产物再和第三个分子产生　

反应，也可能是所有的三个分子都同时互相作用。”　

　　　　　　“试验将会证明。”另一个始终留心听他们交谈的助教恩斯特·科亨插　

话道。　

　　　　　　“还必须解决这种反应到底是几个分子反应。”范霍夫说道，“我建议　

你采用另一个方案。”　

　　　　　他对科亨说道：“我们来利用砷化氢本身的热的不稳定性吧。”　

　　　　　　“可是，研究气体需要有适当的设备。”科亨提出不同意见。　

　　　　　　“设备很简单。”范霍夫继续说道，“只需要一个容器，里面注满砷化　

氢，把它加以热处理之后，我们来测定其中的压力变化。”　

　　　　　设备的确相当简单，试验也是很单调的，但是试验的结果却得出理论上　

的重要结论。首先它证明，通过实验手段可以测定参加初级反应的分子个数。　

另一方面也同时说明，不通过试验检验往往不能正确地评价具体的化学反　

应。例如，在砷化氢分解为砷和氢的反应式中，在砷化氢的化学式前面总是　

有一个系数“2”，而科亨所获得的实验资料则经常得出一个等于“1”的系　

数来。　

　　　　　　“结果是单个分子的反应”。科亨做了概括。　

　　　　　　“这说明，砷化氢分子最初分解为原子，而这些原子组合为分子则是第　

二步过程。”范霍夫着重地指了指砷化氢的化学式前面的系数“2”。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　四、事业的顶峰　



　　　　　……种种事实积累起来了。证实着推测出来的数学上的依赖关系。这些　

材料需要整理和概括加以系统化。范霍夫产生了撰写一部《化学动力学概论》　

的想法。他通常是晚间在家里写稿，舒适地坐在壁炉旁的圈椅上，把一个大　

笔记本放在膝上，就写了起来。这时他的妻子也总是坐在这里读书。　

　　　　　仁妮·范霍夫夫人是一位有学识的人，她和所有的荷兰妇女一样，非常　

善于操持家务。她不仅把家务和照顾孩子们的事情安排得很好，而且还善于　

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　


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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。