课本里的科学家丨范托夫:开拓新边界的“牧场化学家”
创始人
2026-01-20 09:23:06
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他是一名送奶工,也是首届诺贝尔化学奖得主。他的研究横跨有机化学、物理化学等多个领域,尤其在立体化学、化学动力学、渗透压规律等方面的贡献,影响了人类对化学反应和物质结构的理解。他就是雅各布斯·亨里克斯·范托夫。

雅各布斯·亨里克斯·范托夫

荷兰化学家

首届诺贝尔化学奖得主

被称为19世纪末至20世纪初

极具开创性的化学家之一

在人教版语文八年级上册

《首届诺贝尔奖颁发》一文中

提到范托夫发现的两项突破性成果

向青少年传递了

其执着探索的科学精神

在他们心中埋下了

追求真理、勇于创新的种子

爱好驱动的追梦人

1852年8月30日,范托夫出生于荷兰鹿特丹的一个医学家庭,父亲是医学博士,他在七兄妹中排行第三。范托夫自小对自然科学非常感兴趣,中学时期,他喜欢上了变幻无穷的化学实验,尤其偏好选用易燃易爆、剧毒等危险药品做实验,常常在放学后偷偷溜进学校实验室。这一秘密被老师发现后告知其父亲。范托夫的父亲虽然对他的违纪行为感到愤慨,但因其钻研好学的态度并没有过分责备,还将自己的一间医疗室腾出作他的实验室,支持他的科学探索。

少年时对实验的热爱,悄然铺就了范托夫的化学探索之路。1869年中学毕业时,本想攻读化学专业的他,因当时化学就业前景不佳遭到父亲反对,遂进入德尔夫特高等工业专科学校。在老师的指导下,范托夫进步很快,仅用两年时间就学完了三年的课程。此后,他多次说服父母,重新踏上了化学研究的道路。

1871年,其以优异的成绩考取莱顿大学,随后又先后到德国波恩大学、荷兰乌特勒支大学、巴黎伍兹实验室研究学习,师从凯库勒、武尔茨等知名化学家。多样的学术环境和教师指导,让范托夫积累了扎实的化学功底,更培养了他跨学科的思维视野——他不仅精通化学,还具备深厚的数学、物理学知识,为他后续的理论创新埋下了伏笔。

物理化学交织的探索之路

19世纪中期,有机化学领域的“异构现象”一直是未解之谜:为什么分子式相同的化合物,性质却截然不同?范托夫通过大胆假设,首次从分子空间结构角度给出了答案。

范托夫于1874年发表了《空间化学引论》,提出分子空间立体结构的假说,首创“不对称碳原子”概念,以及碳的正四面体构型假说(又称范托夫—勒·贝尔模型)。他认为碳原子的四个价键并非在同一平面,而是指向正四面体的四个顶点。这一假说不仅初步解决了物质的旋光性与结构的关系,还在化学界引发了巨大反响,同时也遭到不少权威的质疑和抨击,被斥为“空想”。但后续一系列实验逐步证实了其正确性,还成功解释了顺反异构等诸多此前无法理解的问题。

范托夫工作的实验室 图片来源:“山西省科技馆”公众号

除立体化学外,范托夫的研究领域不断拓展,他还是化学动力学的主要奠基人之一。1884年,他出版《化学动力学研究》一书,首次将数学工具引入反应速率研究,建立了反应速率与浓度、温度的定量关系。同时,将热力学定律应用于化学体系,为化学平衡的调控提供了理论依据。

1886年,他根据大量实验数据提出范托夫定律,揭示了渗透压与溶液浓度、温度的定量关系,证明了稀溶液的渗透压与理想气体的压力具有相似规律,为溶液理论的发展开辟了新路径。

1887年,范托夫与德国科学家威廉·奥斯特瓦尔德共同创办了《物理化学杂志》,推动了物理化学这一交叉学科的正式确立。他还研究了瑞典科学家阿伦尼乌斯的电解质理解理论,并于1889年为阿伦尼乌斯方程提供了物理依据。凭借在物理化学领域的卓越贡献,范托夫与奥斯特瓦尔德、阿伦尼乌斯被誉为“物理化学三剑客”。

范托夫的研究打破了有机化学与物理化学的传统界限,他的贡献不仅体现在具体公式或定律上,更在于用数学和物理思维重塑了化学研究方法。如今,他的理论仍在药物研发、材料科学、生物工程等领域发挥着不可替代的作用。

科研事业的执着坚守

除此之外,他对科学的纯粹热爱与永不止步的探索态度也一直激励着一批又一批的科研人员。

1878-1896年,范托夫在阿姆斯特丹大学先后担任化学教授,矿物学、地质学教授,化学系主任,后来为了专注科研,他放弃了18年的安稳职位,接受德国柏林大学的邀请,担任荣誉教授。在柏林期间,范托夫一边兼职经营牧场、亲自驾马车为居民送牛奶,一边埋头做科研,被人们亲切地称为“牧场化学家”。

1901年,当从朋友那得知自己获得首届诺贝尔化学奖时,他还以为是玩笑;获奖后,即便在学术声誉卓著,他也从未停下科研的脚步,常常废寝忘食,每天工作10多个小时。晚年,范托夫不幸感染了肺结核,身体日渐消瘦,但仍孜孜不倦地投身研究,病床上也不离书籍,还在整理资料和写日记。

范托夫用一生的探索证明,科学的进步往往源于对未知的好奇、对真理的执着,以及突破偏见的勇气。这位开创化学新维度的“牧场化学家”,不仅为化学学科写下了精彩的篇章,更用他的精神照亮了一代代科研人的探索之路。

参考资料:

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