Jacobus Henricus van 't Hoff: Görünmeyenin Şekli

1874 yılının sonbaharında, doktorasını tamamlamasına üç ay kala Hollandalı bir öğrenci, karbon atomunun dört bağının bir dörtyüzlünün köşelerine doğru uzandığını savunan bir broşür yayınladı. Henüz kimse bir molekül görmemişti; onlarca yıl da göremeyecekti. Van 't Hoff (Jacobus Henricus van 't Hoff), bu şekli belirli maddelerin polarize ışık demetini bükme biçiminden yola çıkarak akıl yürütme yoluyla bulmuştu. Yirmi iki yaşındaydı ve haklıydı. Almanya'nın en seçkin kimyagerlerinden birinin buna yanıtı, onu "Pegasus'a binmekle" suçlamak oldu.

Rotterdam, Delft ve Byron

30 Ağustos 1852'de Rotterdam'da, doktor Jacobus Henricus van 't Hoff Sr. ve Alida Kolff'un yedi çocuğunun üçüncüsü olarak dünyaya geldi. Bilime ilgisi erkendi, ancak okul çağında şiirlerini ve felsefesini ciddi bir şekilde okuduğu Byron'a da ilgisi büyüktü; bu detay hatırlanmaya değer, çünkü kariyerini inşa eden niteliği laboratuvar sabrından ziyade şiirsel bir yaratıcılığa daha yakındı.

1869-1871 yılları arasında Delft'te kimyasal teknoloji derecesini aldı, alışılmış üç yıl yerine iki yılda bitirdi; ardından Leiden'de, Bonn'da August Kekulé'nin ve Paris'te Adolphe Wurtz'un yanında eğitim aldı. 1874'te Utrecht'te Eduard Mulder'in danışmanlığında doktorasını tamamladı.

Broşür

Üzerinde çalıştığı problem eski ve inatçıydı. Bazı bileşikler polarize ışığı döndürüyor, aynı formüle sahip bazı bileşikler ise birbirinden farklı davranıyordu. Düz, iki boyutlu yapısal kimyada bunu açıklayan hiçbir şey yoktu.

Van 't Hoff'un cevabı, moleküllere üçüncü bir boyut kazandırmaktı. Eğer karbonun dört bağı düzgün bir dörtyüzlünün köşelerine yayılıyorsa, dört farklı grup taşıyan bir karbon atomu birbirinin ayna görüntüsü olan ve üst üste bindirilemeyen iki şekilde düzenlenebilirdi ve bu iki düzenleme ışığı zıt yönlere döndürürdü. Optik aktivite ve izomeri, tek bir geometrik varsayımdan kaynaklanıyordu. Hollandaca broşür 1874'ün sonlarında, Fransızca versiyonu olan La chimie dans l'espace (Uzayda Kimya) ise Mayıs 1875'te yayınlandı. Fransız kimyager Joseph Le Bel de aynı sonuca birbirinden bağımsız olarak aynı zamanda ulaşmıştı.

Tanımladığı şeyi göremeyen bir meslek grubunu ikna etmek için, van 't Hoff dörtyüzlü moleküllerin üç boyutlu kağıt modellerini zamanın önde gelen kimyagerlerine gönderdi.

Kolbe'nin Pegasus'u

Alınan tepki düşmancaydı ve en çok alıntılanan saldırı, genç adamı "atomların ona nasıl göründüğünü" ilan etmek için "Pegasus'a binmekle" alaya alan Hermann Kolbe'den gelmişti. Bu, onu yok etmek için söylenmişti. Atomlar ona gerçekten de öyle göründüğü ve doğru göründüğü için, bu hakaret zamanla istem dışı bir övgüye dönüştü.

Teorinin saygı görmesi yaklaşık altı yıl sürdü. 1880 civarında Johannes Wislicenus ve Viktor Meyer desteğe geldiler ve stereokimya bir skandal olmaktan çıkıp bir bilim dalı haline geldi.

Kimyasal Dinamik

Moleküllerin şeklini belirledikten sonra ne yaptıklarına dair soruya yöneldi ve burada katkısı tek bir içgörüden ziyade bir disiplinin bir diğerine tamamen aktarılmasıydı. Études de dynamique chimique (Kimyasal Dinamik Üzerine Çalışmalar, 1884), bir reaksiyonun derecesini belirlemek için grafik yöntemleri ortaya koydu ve termodinamik yasalarını kimyasal dengeye uyguladı. Maddelerin birleşme konusundaki gizemli eğilimi olan "kimyasal afinite" şeklindeki belirsiz kavramı, termodinamik verilerden hesaplanabilen bir büyüklükle değiştirdi.

Ortaya çıkan denge sabiti ile sıcaklık arasındaki ilişki, günümüzde hala van 't Hoff denklemi olarak öğretilmektedir. 1889'da, Svante Arrhenius'un reaksiyon hızları için denklemini temel alan fiziksel akıl yürütmeyi sağladı.

Gazlar Gibi Davranan Çözeltiler

1886'da, çağdaşlarını en çok etkileyen benzerliği kanıtladı: Çok seyreltik çözeltiler, tıpkı bir kaptaki gaz basıncının oynadığı rolü osmotik basıncın oynadığı, gazları yönetenlere çok benzeyen matematiksel yasalara tabidir. Başka bir deyişle, çözünmüş bir madde, çözücünün hacmini kaplayan bir gazmış gibi ele alınabilirdi.

Sonucu, tam bir disiplin oldu. 1887'de Wilhelm Ostwald ile birlikte Zeitschrift für physikalische Chemie dergisini kurdu, fiziksel kimyaya bir yayın organı ve dolayısıyla bir kimlik kazandırdı; ayrıca elektrolitlerin ayrışması üzerine Arrhenius ile çalıştı. Eskiden maddelerin bilimi olan kimya, ölçülebilir büyüklüklerin bilimi haline geldi.

Berlin ve Tuz

İlk olarak Utrecht'teki Veterinerlik Fakültesi'nde ders verdi, ardından Amsterdam Üniversitesi'nde yaklaşık yirmi yıl boyunca kimya, mineraloji ve jeoloji profesörü olarak görev yaptı ve sonunda bölüm başkanı oldu. 1896'da Berlin'e taşındı ve Prusya Bilimler Akademisi'nde ona öğretim yerine araştırma zamanı tanımak için oluşturulan bir pozisyonu kabul etti. Orada, çözeltilerin termodinamiğini Stassfurt'taki okyanus tuzu yataklarına uyguladı; bu çalışma Prusya sanayisi için oldukça değerliydi.

1901'de İsveç Akademisi ona, "kimyasal dinamik yasalarının ve çözeltilerdeki osmotik basıncın keşfi yoluyla sağladığı olağanüstü hizmetlerin tanınmasıyla" tarihteki ilk Nobel Kimya Ödülü'nü verdi. Bunu kariyerinin zirvesi olarak gördü.

Jacobus Neden Dahi Olarak Adlandırılır?

Söz konusu yetenek, kanıtlarla disipline edilmiş uzamsal hayal gücüdür ve 1874 tarihli broşür, bilim tarihinin sunduğu en temiz örnektir. Van 't Hoff bir ölçüm yaptı — polarize ışığın döndürülmesi — ve bundan kendi dönemindeki hiçbir enstrümanın çözemeyeceği bir nesnenin geometrisini çıkardı. Gözlemlenen bir şeyi tanımlamıyordu; sayıların bu şekilde çıkması için gerçekliğin belirli bir şekle sahip olması gerektiğini savunuyordu. Moleküllerin o günden beri üç boyutta çizilmesinin nedeni budur.

İkinci başarı tür olarak farklıdır ve tartışmasız daha büyüktür. Termodinamiği bütünüyle kimyaya aktarmak ve çözünmüş maddelerin gaz benzeri yasalara uyduğunu göstermek, tanımlayıcı bir bilimi nicel bir bilime dönüştürdü. Çok az insan iki alana temelden katkıda bulunur; van 't Hoff, yirmi iki yaşında stereokimyayı, otuzlu yaşlarında ise fiziksel kimyayı kurdu.

Nitelikler gerçektir. Le Bel aynı yıl birbirinden bağımsız olarak dörtyüzlü karbona ulaştı, bu da fikrin ulaşılmaz olmaktan ziyade olgun olduğunu gösteriyor; Royal Society'nin 1893'te Davy Madalyası'nı ikisi arasında paylaştırmasının nedeni budur. Öneri doğrudan kanıt olmaksızın bir sıçramaydı ve meslek grubu bunu altı yıl boyunca reddetti; geometri farklı olsaydı, broşür bugün genç bir adamın spekülasyonu olarak okunurdu. Nobel Ödülü de en ünlü fikri olan dörtyüzlü için değil, çözelti çalışması için verildi. Kolbe'nin Pegasus'a binme suçlaması, yönteme değil, varış noktasına dair yanlış bir ithamdı.

Miras

1878'de Johanna Francina Mees ile evlendi; dört çocukları oldu. Onurlar birikti; 1894'te Légion d'Honneur, 1895'te Pour le Mérite, 1897'de Royal Society'nin yabancı üyeliği, 1901'de Harvard ve Yale'den fahri doktora, 1903'te Manchester, 1908'de Heidelberg ve öldüğü yıl Helmholtz Madalyası aldı. 1 Mart 1911'de, elli sekiz yaşında, Berlin dışındaki Steglitz'de tüberkülozdan öldü.

Adı anıtlardan ziyade çalışma sözlüğünde yaşamaktadır: van 't Hoff denklemi, van 't Hoff faktörü, Le Bel-van 't Hoff kuralı. 2021'de bir asteroide onun adı verildi. Takoz ve kesikli çizgiyle çizilen her yapısal formül, büyük bir kimyagerin aklını kaçırmış bir adam tarafından yazıldığını düşündüğü bir broşürden gelmektedir.