יאקובוס הנריקוס ואן 'ט הוף (Jacobus Henricus van 't Hoff): צורתו של הבלתי נראה
בסתיו 1874 פרסם סטודנט הולנדי, שלושה חודשים לפני קבלת הדוקטורט שלו, חוברת שטענה כי ארבעת הקשרים של אטום פחמן מצביעים לעבר פינותיו של טטראדרון. איש לא ראה מולקולה; איש לא יראה זאת במשך עשורים. ואן 'ט הוף הסיק את הצורה מן האופן שבו חומרים מסוימים מסובבים קרן אור מקוטב. הוא היה בן עשרים ושתיים, והוא צדק. אחד הכימאים הבולטים בגרמניה הגיב בהאשמתו בטיפוס על פגסוס.
רוטרדם, דלפט וביירון
הוא נולד ב-30 באוגוסט 1852 ברוטרדם, השלישי מבין שבעה ילדים לרופא, יאקובוס הנריקוס ואן 'ט הוף האב, ולאלידה קולף (Alida Kolff). המדע עניין אותו מוקדם, אך כך גם ביירון, שאת שירתו והגותו קרא ברצינות כתלמיד בית ספר — פרט שכדאי לזכור, שכן התכונה שבנתה את הקריירה שלו הייתה קרובה יותר לפואטיקה מאשר לסבלנות מעבדתית.
הוא סיים תואר בטכנולוגיה כימית בדלפט בין השנים 1869 ל-1871, תוך שהוא מסיים בשנתיים במקום בשלוש המקובלות, ולאחר מכן למד בליידן, בבון תחת אוגוסט קקולה (August Kekulé), ובפריז תחת אדולף וורץ (Adolphe Wurtz), לפני שהשלים את הדוקטורט שלו באוטרכט ב-1874 תחת אדוארד מולדר (Eduard Mulder).
החוברת
הבעיה שבה תקף הייתה ישנה ועקשנית. תרכובות מסוימות סובבו אור מקוטב, ותרכובות מסוימות בעלות נוסחאות זהות התנהגו באופן שונה זו מזו. דבר בכימיה מבנית שטוחה ודו-ממדית לא הסביר זאת.
תשובתו של ואן 'ט הוף הייתה להעניק למולקולות ממד שלישי. אם ארבעת הקשרים של הפחמן מקרינים לעבר קודקודיו של טטראדרון משוכלל, הרי שאטום פחמן הנושא ארבע קבוצות שונות יכול להסתדר בשתי דרכים שהן תמונות מראה שאינן ניתנות לחפיפה — ושני סידורים אלו יסובבו אור בכיוונים מנוגדים. פעילות אופטית ואיזומריה נבעו מהנחה גיאומטרית אחת. החוברת ההולנדית הופיעה בסוף 1874, הגרסה הצרפתית, La chimie dans l'espace, במאי 1875. הכימאי הצרפתי ז'וזף לה בל (Joseph Le Bel) הגיע לאותה מסקנה באופן עצמאי ובאותו זמן.
כדי לשכנע מקצוע שלא יכול היה לראות את מה שתיאר, שלח ואן 'ט הוף מודלים תלת-ממדיים מנייר של מולקולות טטראדרליות לכימאים המובילים של התקופה.
הפגסוס של קולבה
קבלת הפנים הייתה עוינת, והמתקפה המצוטטת ביותר הגיעה מהרמן קולבה (Hermann Kolbe), שלעג לצעיר על כך ש"רכב על פגסוס" כדי להכריז "כיצד נראים האטומים בעיניו". הכוונה הייתה להשמדה. כיוון שהאטומים אכן נראו כך בעיניו, ונראו נכון, העלבון התיישן לכדי מחמאה מקרית.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →התיאוריה המתינה כשש שנים כדי לזכות בכיבודים. בסביבות 1880 יצאו יוהנס ויסליצנוס (Johannes Wislicenus) וויקטור מאייר (Viktor Meyer) בתמיכה, והסטריאוכימיה הפכה לתחום ולא לשערורייה.
דינמיקה כימית
לאחר שקבע את צורת המולקולות, פנה לשאלה מה הן עושות, וכאן תרומתו הייתה פחות תובנה בודדת ויותר ייבוא גורף של דיסציפלינה אחת לאחרת. Études de dynamique chimique (1884) הציג שיטות גרפיות לקביעת סדר תגובה ויישם את חוקי התרמודינמיקה על שיווי משקל כימי. הוא החליף את המושג המעורפל של זיקה כימית — הנטייה המסתורית של חומרים להתחבר — בכמות שניתן לחשב מנתונים תרמודינמיים.
היחס בין קבוע שיווי משקל לטמפרטורה שהתקבל נלמד עדיין כמשוואת ואן 'ט הוף. בשנת 1889 סיפק את ההיגיון הפיזיקלי שעמד בבסיס משוואתו של סוונטה ארהניוס (Svante Arrhenius) לקצבי תגובה.
תמיסות המתנהגות כגזים
בשנת 1886 הדגים את האנלוגיה שהרשימה ביותר את בני דורו: תמיסות מהולות מאוד מצייתות לחוקים מתמטיים הדומים מאוד לאלו השולטים בגזים, כאשר לחץ אוסמוטי ממלא את התפקיד שלחץ גז ממלא במיכל. חומר מומס, במילים אחרות, יכול להיות מטופל כאילו היה גז התופס את נפח הממס.
התוצאה הייתה דיסציפלינה שלמה. יחד עם וילהלם אוסטוולד (Wilhelm Ostwald) ייסד את ה-Zeitschrift für physikalische Chemie ב-1887, והעניק לכימיה פיזיקלית כתב עת ולכן גם זהות, והוא עבד עם ארהניוס על דיסוציאציה של אלקטרוליטים. הכימיה, שהייתה מדע של חומרים, הפכה למדע של כמויות מדידות.
ברלין, והמלח
הוא הרצה תחילה במכללה הווטרינרית באוטרכט, ולאחר מכן החזיק בקתדרה באוניברסיטת אמסטרדם במשך קרוב לשני עשורים כפרופסור לכימיה, מינרלוגיה וגיאולוגיה, ובסופו של דבר עמד בראש המחלקה. ב-1896 עבר לברלין, ותפס משרה באקדמיה הפרוסית למדעים שנבנתה כדי לתת לו זמן מחקר ולא הוראה. שם יישם את התרמודינמיקה של תמיסות על מרבצי המלח האוקייניים בשטאספורט (Stassfurt), עבודה בעלת ערך ניכר לתעשייה הפרוסית.
בשנת 1901 העניקה האקדמיה השוודית את פרס נובל לכימיה הראשון אי פעם, "כהוקרה על השירותים יוצאי הדופן שהעניק על ידי גילוי חוקי הדינמיקה הכימית והלחץ האוסמוטי בתמיסות". הוא ראה בכך את פסגת הקריירה שלו.
מדוע יאקובוס מכונה גאון
הכישרון המדובר הוא דמיון מרחבי הממושמע על ידי ראיות, והחוברת מ-1874 היא דוגמה נקייה כפי שהיסטוריה של המדע מציעה. ואן 'ט הוף לקח מדידה — סיבוב האור המקוטב — והסיק ממנה את הגיאומטריה של אובייקט שאף מכשיר בתקופתו לא יכול היה להבחין בו. הוא לא תיאר משהו שנצפה; הוא טען שהמציאות חייבת להיות בעלת צורה מסוימת כדי שהמספרים יצאו כפי שיצאו. זו הסיבה שמולקולות מצוירות בתלת-ממד מאז ועד היום.
ההישג השני שונה במהותו וניתן לטעון שהוא גדול יותר. ייבוא תרמודינמיקה לכימיה, והוכחה שחומרים מומסים מצייתים לחוקים דמויי גזים, הפכו מדע תיאורי למדע כמותי. מעט מאוד אנשים תורמים תרומה יסודית לשני תחומים; ואן 'ט הוף ייסד את הסטריאוכימיה בגיל עשרים ושתיים ואת הכימיה הפיזיקלית בשנות השלושים לחייו.
ההסתייגויות הן אמיתיות. לה בל הגיע לפחמן הטטראדרלי באופן עצמאי באותה שנה, מה שמרמז שהרעיון היה בשל ולא בלתי ניתן להשגה — החברה המלכותית חילקה את מדליית דייווי (Davy Medal) ביניהם ב-1893 מאותה סיבה. ההצעה הייתה קפיצה ללא ראיות ישירות, והמקצוע דחה אותה במשך שש שנים; אילו הגיאומטריה הייתה אחרת, החוברת הייתה נקראת היום כספקולציה של צעיר. ופרס הנובל שלו לא הוענק על הטטראדרון, הרעיון המפורסם ביותר שלו, אלא על עבודת התמיסות. האשמתו של קולבה על רכיבה על פגסוס טעתה לגבי היעד, לא לגבי השיטה.
מורשת
הוא נשא לאישה את יוהאנה פרנסינה מס (Johanna Francina Mees) ב-1878; נולדו להם ארבעה ילדים. תארים נערמו בהתמדה — לגיון הכבוד ב-1894, הפור לה מריט (Pour le Mérite) ב-1895, חברות זרה בחברה המלכותית ב-1897, תארי דוקטור לשם כבוד מהרווארד וייל ב-1901, ממנצ'סטר ב-1903, מהיידלברג ב-1908, ומדליית הלמהולץ בשנת מותו. הוא מת משחפת בשטגליץ, מחוץ לברלין, ב-1 במרץ 1911, בגיל חמישים ושמונה.
שמו חי באוצר המילים המקצועי ולא באנדרטאות: משוואת ואן 'ט הוף, פקטור ואן 'ט הוף, כלל לה בל–ואן 'ט הוף. אסטרואיד נקרא על שמו בשנת 2021. כל נוסחה מבנית המצוירת עם משולש וקו מקווקוו יורדת מחוברת שכימאי גדול חשב שנכתבה על ידי אדם שאיבד את שפיותו.