物理化学“三剑客”纵横谈教学参考物理化学"三剑客"纵横谈盛根玉(华东师范大学,上海200062)摘要:在化学领域中,为开创物理化学而作出重大贡献的是1901年,1903年和1909年先后获得诺贝尔化学奖的三位不同国籍的化学家:范霍夫(荷兰),阿累尼乌斯(瑞典)和奥斯特瓦尔德(德国).他们在"科学无国界"旗帜下.在以扞卫电离学说为中心的共同战斗中,结成了化学史上一个新型的科学联盟,被誉为"物理化学三剑客".正是他们的团结协作促成了一门崭新的化学分支学科物理化学的诞生.关键词:立体化学;化学动力学;溶液渗透压;电离理论;催化作用:1005—6629(2011)o8—0063—05:G633.8文献标识码:B近代化学萌芽于17世纪中叶,它的真正建立和发展则在19世纪.化学家们经过200年的辛勤耕耘,终于在化学领域结出了丰硕的果实.到19世纪下半叶,无机化学,有机化学及分析化学(作为工具学科)等分支学科形成.近代化学家的一套富有特色的思维方式和研究方法也臻于形成,这种所谓的"纯化学方法"概括起来可以这样表述:它依赖于实验分析,实验合成和系统观察所取得的经验证据,然后运用非定量的推理和经验归纳,达到对化学运动宏观规律的静态的,定性的或半定量的描述和经验,半经验的唯象理论水平.随着化学走进越来越宽广的理论领域,这种传统的化学研究方法与思维方式的局限性就Et益暴露.化学家们发现它并不适用化学研究领域的全部,特别是无机领域或化学与相邻学科的交叉领域.在这些方面,人们的兴趣开始从元素化合物的实体成份转移到它们彼此间的反应过程与方式,反应速度与动态平衡,热的影响以及溶液,结晶,电解等问题上去.而正是从这些新的生长点上形成一个新的化学分支学科一一物理化学.19世纪下半叶,新兴的物理化学主要在化学热力学,化学动力学,溶液和电化学方面取得较大进展.1887年,两位既精通物理又熟谙化学的科学家奥斯特瓦尔德(德国)和范霍夫(荷兰)创办《物理化学杂志》;同一年,范霍夫的稀溶液理论和阿累尼乌斯(瑞典)的电离理论互相结合形成统一的学说.这样,三位一体的科学结盟的形成标志着"物理化学"这门新学科的建立.为开创物理化学而作出重大贡献的范霍夫,阿累尼乌斯和奥斯特瓦尔德先后获得1901年,1903年和1909年诺贝尔化学奖;他们被誉为"物理化学三剑客".对于这3位化学大师,人们曾经怀着浓厚的兴趣化学教学2011年第8期探究着两个问题:一是他们各自是怎样走上开创物理化学这条道路的,也就是说他们殊途同归的原因在哪里?二是他们3位来自异国他乡的学者是怎样走到一起,是怎样在"科学无国界"的旗帜下结盟,为物理化学新学科的建立而披荆斩棘,协同作战?1首位获得诺贝尔化学奖的范霍夫范霍夫(JaeobusHenricusVan'tHoff,1852—1911)荷兰理论化学家.早期主要从事有机化学研究,后转向物理化学研究.但无论在哪个领域,他都有独创性的见解并取得开拓性的成果.立体化学假说,化学动力学研究与稀溶液理论是他的三大贡献.其中任何一项都可说够得上化学大师级的成就.引人注目的是,这些成就都是在他22～35岁期间青壮年时代的产物.(1)关于立体化学假说的思考.它可以追溯到两位化学家对范霍夫的深远影响.一位是他在德国波恩大学攻读硕士研究生时(1872—1873)的导师凯库勒.当时碳原子4价,碳链学说和苯环结构式理论刚刚兴起,它强烈吸引着范霍夫去进行关于分子结构与化学性质间关系的探索.当时化学家们对分子结构的认识还停留在平面结构阶段,但有的已经在酝酿碳原子价的四面体概念.不过还处于零散和未经整理概括的状态.凯库勒在1867年就曾设想:"将碳原子的4个亲和力单位(或原子价)不放在平面上,而代之以从原子球型起,向六面体轴方向伸出,最后形成四面体那样处理;那么,有可能避免旧模型的缺陷".当范霍夫即将离开波恩征求导师凯库勒意见时,凯库勒意味深长地劝告他:"不要忙于找职业,还是先在有名望的大学里继续深造化学为好".对范霍夫在分子结构理论深人上能有所建树寄予厚望.另一位是德国维尔茨堡大学的化学教授威利森努63教学参考斯(J.Wislicenus,1835—1902).范霍夫和他的接触可以说是从"以文会友"开始的.1873年秋,范霍夫返回荷兰鹿特丹,并听从凯库勒劝告,准备赴巴黎留学继续深造.在此之前他需要先在尤特米希特国立大学通过硕士合格的应考.在此逗...