Jacobus Henricus van 't Hoff: A Forma do Invisível

No outono de 1874, um estudante holandês a três meses do seu doutoramento publicou um panfleto argumentando que as quatro ligações de um átomo de carbono apontam para os cantos de um tetraedro. Ninguém tinha visto uma molécula; ninguém veria durante décadas. Van 't Hoff tinha deduzido a forma a partir da maneira como certas substâncias fazem girar um feixe de luz polarizada. Ele tinha vinte e dois anos, e estava certo. Um dos químicos mais eminentes da Alemanha respondeu acusando-o de montar Pégaso.

Roterdão, Delft e Byron

Nasceu a 30 de agosto de 1852, em Roterdão, o terceiro de sete filhos de um médico, Jacobus Henricus van 't Hoff Sr., e Alida Kolff. A ciência interessou-o cedo, mas também Byron, cuja poesia e filosofia leu seriamente enquanto estudante — um detalhe que vale a pena reter, porque a qualidade que fez a sua carreira estava mais próxima da paciência poética do que da de laboratório.

Obteve um diploma de tecnólogo químico em Delft entre 1869 e 1871, terminando em dois anos em vez dos três habituais, depois estudou em Leiden, em Bona sob a orientação de August Kekulé, e em Paris sob a de Adolphe Wurtz, antes de completar o seu doutoramento em Utrecht em 1874 sob a orientação de Eduard Mulder.

O Panfleto

O problema que atacou era antigo e teimoso. Certos compostos giravam a luz polarizada, e certos compostos com fórmulas idênticas comportavam-se de maneira diferente uns dos outros. Nada na química estrutural plana e bidimensional explicava por que.

A resposta de van 't Hoff foi dar às moléculas uma terceira dimensão. Se as quatro ligações do carbono irradiam para os vértices de um tetraedro regular, então um átomo de carbono que porte quatro grupos diferentes pode ser arranjado de duas maneiras que são imagens de espelho e não podem ser sobrepostas — e esses dois arranjos fariam girar a luz em direções opostas. A atividade ótica e a isomerismo derivaram de uma única suposição geométrica. O panfleto holandês apareceu no final de 1874, a versão francesa, La chimie dans l'espace, em maio de 1875. O químico francês Joseph Le Bel chegou à mesma conclusão independentemente e ao mesmo tempo.

Para persuadir uma profissão que não podia ver o que ele estava a descrever, van 't Hoff enviou modelos tridimensionais de papel de moléculas tetraédricas para os principais químicos da época.

O Pégaso de Kolbe

A receção foi hostil, e o ataque mais citado veio de Hermann Kolbe, que zombou do jovem por ter "montado Pégaso" para proclamar "como os átomos lhe apareciam". Pretendia ser uma aniquilação. Uma vez que os átomos, de facto, apareciam-lhe assim, e corretamente, o insulto envelheceu até se tornar um elogio acidental.

A teoria esperou cerca de seis anos pela respeitabilidade. Por volta de 1880, Johannes Wislicenus e Viktor Meyer manifestaram apoio, e a estereoquímica tornou-se um campo em vez de um escândalo.

Dinâmica Química

Tendo estabelecido a forma das moléculas, ele virou-se para a questão do que elas fazem, e aqui a sua contribuição foi menos uma visão isolada do que a importação total de uma disciplina para outra. Études de dynamique chimique (1884) apresentou métodos gráficos para determinar a ordem de uma reação e aplicou as leis da termodinâmica ao equilíbrio químico. Substituiu a vaga noção de afinidade química — a misteriosa tendência das substâncias de se combinarem — por uma quantidade que poderia ser calculada a partir de dados termodinâmicos.

A relação entre uma constante de equilíbrio e a temperatura que surgiu ainda é ensinada como a equação de van 't Hoff. Em 1889, ele forneceu o raciocínio físico que sustentava a equação de Svante Arrhenius para taxas de reação.

Soluções que se comportam como gases

Em 1886, ele demonstrou a analogia que mais impressionou os seus contemporâneos: soluções altamente diluídas obedecem a leis matemáticas que se assemelham muito às que governam os gases, com a pressão osmótica desempenhando o papel que a pressão do gás desempenha num recipiente. Uma substância dissolvida, por outras palavras, poderia ser tratada como se fosse um gás ocupando o volume do solvente.

A consequência foi toda uma disciplina. Com Wilhelm Ostwald, fundou a Zeitschrift für physikalische Chemie em 1887, dando à química física um jornal e, portanto, uma identidade, e trabalhou com Arrhenius na dissociação de eletrólitos. A química, que tinha sido uma ciência de substâncias, tornou-se uma ciência de quantidades mensuráveis.

Berlim e o Sal

Deu aulas primeiro na Escola Veterinária de Utrecht, depois ocupou uma cátedra na Universidade de Amesterdão durante quase duas décadas como professor de química, mineralogia e geologia, eventualmente presidindo o departamento. Em 1896 mudou-se para Berlim, assumindo um cargo na Academia Prussiana de Ciências construído para lhe dar tempo de pesquisa em vez de ensino. Lá, aplicou a sua termodinâmica de soluções aos depósitos de sal oceânicos em Stassfurt, um trabalho de valor considerável para a indústria prussiana.

Em 1901, a Academia Sueca concedeu-lhe o primeiro Prémio Nobel da Química, "em reconhecimento dos serviços extraordinários que prestou pela descoberta das leis da dinâmica química e da pressão osmótica nas soluções". Ele considerou-o o ponto culminante da sua carreira.

Por que Jacobus é chamado de génio

A faculdade em questão é a imaginação espacial disciplinada pela evidência, e o panfleto de 1874 é um exemplo tão limpo quanto a história da ciência oferece. Van 't Hoff tomou uma medição — a rotação da luz polarizada — e inferiu a partir dela a geometria de um objeto que nenhum instrumento da sua era poderia resolver. Ele não estava a descrever algo observado; ele estava a argumentar que a realidade deve ter uma forma particular para que os números resultem como resultaram. É a razão pela qual as moléculas têm sido desenhadas em três dimensões desde então.

A segunda conquista é diferente em espécie e indiscutivelmente maior. Importar a termodinâmica por atacado para a química, e mostrar que as substâncias dissolvidas obedecem a leis semelhantes às dos gases, converteu uma ciência descritiva numa quantitativa. Muito poucas pessoas contribuem fundamentalmente para dois campos; van 't Hoff fundou a estereoquímica aos vinte e dois anos e a química física na casa dos trinta.

As qualificações são reais. Le Bel chegou ao carbono tetraédrico independentemente no mesmo ano, o que sugere que a ideia estava madura em vez de inalcançável — a Royal Society dividiu a Medalha Davy entre eles em 1893 por essa razão. A proposta foi um salto sem evidência direta, e a profissão rejeitou-a durante seis anos; se a geometria tivesse sido diferente, o panfleto seria lido hoje como a especulação de um jovem. E o seu Prémio Nobel não foi atribuído pelo tetraedro, a sua ideia mais famosa, mas pelo trabalho com as soluções. A acusação de Kolbe de montar Pégaso estava errada quanto ao destino, não quanto ao método.

Legado

Casou-se com Johanna Francina Mees em 1878; tiveram quatro filhos. As honras acumularam-se constantemente — a Legião de Honra em 1894, o Pour le Mérite em 1895, membro estrangeiro da Royal Society em 1897, doutoramentos honoris causa de Harvard e Yale em 1901, Manchester em 1903, Heidelberg em 1908, e a Medalha Helmholtz no ano da sua morte. Morreu de tuberculose em Steglitz, fora de Berlim, a 1 de março de 1911, com cinquenta e oito anos.

O seu nome sobrevive no vocabulário de trabalho em vez de em monumentos: a equação de van 't Hoff, o fator de van 't Hoff, a regra de Le Bel-van 't Hoff. Um asteroide foi nomeado em sua homenagem em 2021. Cada fórmula estrutural desenhada com uma cunha e uma linha tracejada descende de um panfleto que um grande químico pensou ter sido escrito por um homem que tinha perdido o juízo.