范特霍夫的立體人生

李冬子

19世紀(jì)的某個(gè)最平常的傍晚，荷蘭的一所中學(xué)早已放學(xué)，校園內(nèi)萬(wàn)籟無(wú)聲。突然，一個(gè)身影不知在何時(shí)偷偷潛入了學(xué)校，然后，從教學(xué)樓地下室的窗戶(hù)，鉆進(jìn)了學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)……

這個(gè)身影屬于首屆諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主雅克布斯·范特霍夫（Jacobus Hendricus Van't Hoff），不過(guò)那時(shí)，他還是個(gè)上中學(xué)的少年。

少年之心

1852年8月20日，范特霍夫生于荷蘭鹿特丹一位有名的醫(yī)生家里，由其祖父母撫養(yǎng)。

這個(gè)醫(yī)學(xué)博士的兒子，從小就顯現(xiàn)出了尤為靈活的頭腦與旺盛的好奇心。上中學(xué)時(shí)，范特霍夫被變幻無(wú)窮的化學(xué)實(shí)驗(yàn)深深吸引，然而，在學(xué)校只能旁觀而不能親手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)這一點(diǎn)，卻一直令他覺(jué)得很不過(guò)癮。

終于有一天，少年的好奇心戰(zhàn)勝了他的理智，范特霍夫從實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)窗戶(hù)鉆入了實(shí)驗(yàn)室。

大小不一的實(shí)驗(yàn)器皿、性質(zhì)各異的化學(xué)試劑、現(xiàn)象不同的化學(xué)反應(yīng)，這些都令小范特霍夫深深陶醉。隨著他偷偷潛入實(shí)驗(yàn)室的次數(shù)越來(lái)越多，這個(gè)少年選取的反應(yīng)材料中，也逐漸開(kāi)始出現(xiàn)一些劇毒甚至易燃易爆的試劑。

沉浸在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的快樂(lè)時(shí)光并未能夠持續(xù)多久，終于有一天，范特霍夫在全神貫注地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，被學(xué)校的一名教師捉了個(gè)正著。

根據(jù)校規(guī)，這樣的違紀(jì)行為應(yīng)受到處分。

范特霍夫請(qǐng)求這位教師不要報(bào)告校長(zhǎng)，念及范特霍夫平時(shí)是一個(gè)勤奮好學(xué)且尊重師長(zhǎng)的學(xué)生，這位教師并沒(méi)有向校長(zhǎng)報(bào)告，但還是將他的行為告訴了他的父親。這位名醫(yī)在了解了事情的經(jīng)過(guò)后，對(duì)自己兒子不體面的舉動(dòng)感到尷尬和憤慨。

幸而，這位開(kāi)明的父親并未因此大發(fā)雷霆，他在冷靜下來(lái)后，反而開(kāi)始為范特霍夫的好學(xué)感到欣喜。于是，他把自己原來(lái)的一間醫(yī)療室讓給了兒子，專(zhuān)門(mén)供他做化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

從此，范特霍夫開(kāi)始潛心“經(jīng)營(yíng)”自己的小實(shí)驗(yàn)室。他用積累起來(lái)的零用錢(qián)，購(gòu)買(mǎi)了各種實(shí)驗(yàn)器具和藥品，一有空便沉浸在自己的化學(xué)實(shí)驗(yàn)里。

青年之志

1869年，范特霍夫中學(xué)畢業(yè)。在那時(shí)，荷蘭人普遍對(duì)化學(xué)這一學(xué)科存在輕視與偏見(jiàn)。因此，雖然鼓勵(lì)兒子在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)親手實(shí)踐來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)，但范特霍夫的父親并不同意范特霍夫以化學(xué)為職業(yè)。

幾番交涉未果，范特霍夫進(jìn)入了荷蘭的一所工業(yè)學(xué)校學(xué)習(xí)工業(yè)技術(shù)。

雖然是一所工業(yè)學(xué)校，但講授化學(xué)課的A.C.奧德曼斯卻是一個(gè)很有水平的教授。他條理清晰，論述有序，深入淺出，范特霍夫在他的指導(dǎo)下，對(duì)化學(xué)的喜愛(ài)變得更加深厚。通過(guò)不懈努力，范特霍夫僅用了2年時(shí)間，就學(xué)完了一般人3年才能學(xué)完的課程。

這段學(xué)習(xí)時(shí)光，增強(qiáng)了范特霍夫畢生從事化學(xué)的信心和決心。1871年，范特霍夫畢業(yè)，他最終說(shuō)服了父母，開(kāi)始全身心投入到化學(xué)研究中。

為了得到深造，他只身來(lái)到德國(guó)，拜著名有機(jī)化學(xué)家凱庫(kù)勒（Friedrich A-Kekule）為師，在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域受益匪淺；次年他又前往法國(guó)巴黎，向醫(yī)學(xué)化學(xué)家武茲請(qǐng)教。

幾番求學(xué)旅程，令范特霍夫打?qū)嵙嘶瘜W(xué)基礎(chǔ)。他于1874年回到荷蘭，在荷蘭最古老的大學(xué)之一的烏特勒支大學(xué)（Utrecht University）獲得了博士學(xué)位。

壯年之歌

碳的正四面體構(gòu)型學(xué)說(shuō)，這是范特霍夫最卓越的成就之一。

過(guò)去的有機(jī)結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為，有機(jī)分子中的原子都處在一個(gè)平面內(nèi)，然而這個(gè)理論卻完全無(wú)法解釋很多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

一天，范特霍夫坐在烏德勒支大學(xué)的圖書(shū)館里，認(rèn)真地閱讀著德國(guó)有機(jī)化學(xué)家約翰尼斯·威利森努斯（Johannes Wislicenus）關(guān)于α-羥基丙酸的一篇論文，并隨手在紙上畫(huà)出了其化學(xué)式。

看著這個(gè)化學(xué)式，范特霍夫不禁陷入沉思：如果將最中間的碳原子上的不同取代基都換成氫原子，那么這個(gè)分子將變成一個(gè)甲烷分子。那么，如果甲烷分子中的氫原子和碳原子均排列在同一個(gè)平面上，情況會(huì)怎樣？

具有廣博的數(shù)學(xué)、物理學(xué)等知識(shí)的范特霍夫立即意識(shí)到，在自然界中，一個(gè)系統(tǒng)總是要調(diào)整自己，使系統(tǒng)的總能量達(dá)到最低，從而處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。該體系中，只有當(dāng)氫原子均勻地分布在一個(gè)碳原子周?chē)目臻g時(shí)才能達(dá)到這種狀態(tài)。

因此，正四面體構(gòu)型，這才是甲烷分子最恰當(dāng)?shù)目臻g排列方式。

分子的空間結(jié)構(gòu)假說(shuō)的誕生，立刻在整個(gè)化學(xué)界引起了巨大的反響。有人支持，有人反對(duì)，無(wú)論怎樣，這一新理論迅速在科學(xué)界傳播開(kāi)來(lái)。

后來(lái)的實(shí)踐證明，這一假說(shuō)是正確的，它成為了立體化學(xué)誕生的標(biāo)志。

1901年12月10日，這對(duì)于全體人類(lèi)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)值得紀(jì)念的日子；對(duì)畢生從事有機(jī)立體化學(xué)與物理化學(xué)研究并取得了累累碩果的范特霍夫來(lái)說(shuō)，更是意義非凡。

這一天，諾貝爾獎(jiǎng)首發(fā)，在瑞典皇家科學(xué)院之前收到的20份諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)候選人提案中，有11份提名范特霍夫，他當(dāng)之無(wú)愧地成為了世界上第一位諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者。

值得一提的是，范特霍夫的獲獎(jiǎng)原因并非開(kāi)創(chuàng)了立體化學(xué)學(xué)科的碳四面體結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)，而是“發(fā)現(xiàn)了化學(xué)動(dòng)力學(xué)法則和溶液滲透壓”，也就是物理化學(xué)這一新興學(xué)科的開(kāi)端。