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范霍夫开始说道,“贝特罗提出了许多意见,证明我们的理论不够完善。的
确,这些意见很有意思。显然我和勒贝尔是在彼此毫无联系的情况下得出了
同一结论,但是我们俩都忽略了巴斯德早已发现的第四种类型的酒石酸——
内消旋酒石酸。它像外消旋混合物一样,也不是旋光的,但是与外旋混合物
不伺的是,无论在什么条件下,也不能把内消旋石酸分解为旋光对映体。这
就证明,它的分子具有使它没有旋光活性的特殊结构。”
“可是,与酒石酸有关的全部问题已经弄清楚了。”弟弟对范霍夫提出
异议。“已经查明,两个不对称的碳原子具有相反的空间结构:一个左旋,
另一个右旋,因而分子就是非活性的。”
“一种理论,毕竟是只有在它的全部预见能够为试验所证实的时候才能
成立。你来研究这个课程。我们就拿苹果酸作个开头吧。按照理论,这种碳
可能有这些异构物。”范霍夫在一页纸上列出了一个个化学式,“我们的任
务,就是合成这些异构物。”
完成这个任务并不是轻而易举的,它要求实验家具有高超的技能。范霍
夫极其顽强地提高自己作为一个实验家的技能。他凭借巧妙的构思,往往是
用简单的试验方法来达到这个目的。这位科学家几乎总是能够事前断定试验
能否成功,而一旦遭到失败,也能立即提出新的方案。
他弟弟的研究工作是准确地按计划进行的。1885年底,弟弟通过了博士
论文答辩。不久,他就把自己的研究成果发表在题为《对苹果酸认识的贡献》
一文中。
这时,范霍夫和他的助手们注意到另一类现象,这些现象已经成了广泛
的理论研究和实验研究的对象。范霍夫对普菲弗尔的渗透压力定律以及乌拉
尔研究稀溶液性质的工作发生了兴趣。
渗透现象是1748年法国人让·安图瓦·诺勒发现的。诺勒是法国科学家,
克莱蒙和雷米尔的学生,纳瓦尔学院的实验哲学教授,以发现渗透现象和研
究电学著称。诺勒把猪膀胱紧绷在装满酒精的圆筒口上,然后把它放入盛着
水的大容器内。经过一段时间后,猪膀胱就鼓胀起来,因为圆筒中的压力升
高了;这时用针把膀胱膜戳个孔,就有一股强有力的酒精开始从圆筒中喷出。
后来查明,起半渗透膜作用的植物细胞和动物细胞也有同样的功能。生理学
教授普菲弗尔提出必须给渗透压下个准确的定义,这是很自然的。在进行研
究时,他便用了1%的糖溶液,出乎意料地得到了良好的效果。
范霍夫不打算重复普菲弗尔的试验。因为他从普菲弗尔的论文中,发现
这位科学家的工作具有高度的精确性,用普菲弗尔设计的渗压计测定水柱的
高度是无可置疑的。诺勒曾断定压力只是由于水造成的,因为水分子可以通
过隔膜,而酒精分子就不能通过。难道可以接受诺勒的这种解释吗?对糖溶
液的解释也有类似的情形。许多个夜晚,范霍夫都是坐在壁炉旁的圈椅上,
而他的笔记本却仍然是空白的。他想找到理论上的解释,并用数学的依属关
系来加以阐明。
“为什么不把“水—半透膜—溶液”这种渗透压力计系统想象为带活塞
的圆筒呢?溶液位于圆筒的底部,活塞是隔膜,它的上面是水。这本来是热
力学的基本方法,气体热力学的原理同样适用于稀释溶液的特性。”
范霍夫画了一个带活塞的圆筒,活塞下面的空间写上“溶液”,而上边
写上“水”。由溶液指向水的箭头,表明溶液中存在着把活塞向上顶的力。
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“首先应当考虑,在渗透压力的作用下使活塞向上移动时如何作功;但
也可以从相反的方向考虑,要使活塞克服渗透压而返转向下时,应如何作
功?”
范霍夫进行了数学计算,一页纸上写满了公式,这就是那个最后的结果!
“真想不到!恰好与气体的关系完全一样!和克拉柏隆—克劳胥斯方程
式完全不同!”范霍夫取了另外一张白纸,再次进行了全部计算。“还是那
样的结果!渗透压定律和气体定律相同。设想从容器中除去溶剂,假如连常
数也含有同样的值,那么就可以把稀溶液的溶质分子作为气体分子来研究。
根据普菲弗尔的数据,可以把常数计算出来。”他又把笔记本拿了起来,笔
尖在纸上迅速地滑动着。对于糖溶液来说,它具有气体那样的常数值,完全
相同。
第二天,在演讲结束后,范霍夫把全体助手集合在一起。
“尊敬的同事们!请大家暂时停止一切工作,必须根据我们现有的试验
数据,计算出一个常数来,今后还要进行补充的研究工作。”
在讲演开始之前,一清早他就将自己昨天的计算数字告诉过大家。所以
他的请求没有使任何人感到惊奇,大家都做好了开始工作的准备——耐心地
计算,计算、再计算。范霍夫取了一份实验记录,从中摘出了必要的数据,
开始代入公式中。范德文特准备好几个计算数据。当他走到范霍夫跟前把纸
片交来时,他的面部表情是严肃而又精神专注的。他俩默不出声地瞧着这张
纸片。这是非常惊人的结果!
“这就是说,氯化钠溶液不受这种规律的支配。”范霍夫断定地说。
“很有趣的事实是,各种不同的浓度,会得出各种不同的常数值。”范
德文特说道。
“可是,我这里的各种浓度的甘油溶液都得出了与气体常数相符的值。”
科亨说道。
“结果是,我们找到的规律只适用于一定的物质,也许,我们正处在一
个新的发现的起点上。……”
实验室里的工作沸腾起来了,计算、复核、再计算……在范霍夫的写字
台上,一叠叠写满了计算数字的纸片越来越高了。他把它们加似整理,将结
果填入表中。对有机物的溶液来说,规律性是准确的;而对盐、酸、碱溶液
来说,却得出了奇怪的结果——各种各样的常数值,不过它们都大于气体的
常数值。
范霍夫整天都在寻找答案,整天都为解开谜底而努力,然而毫无结果。
即使是在家里,这位科学家也念念不忘工作。他试图用已经证实的定律
把渗透压力计算一下,……结果是,在各种情况下,计算值都低于试验取得
的值。结论自然而然地得出了:在测定渗透压力的公式中,还需要加上一个
常数,范霍夫用i表示。对电解质溶液来说,这个系数大于1;而对于非电
解质溶液来说,则等于 1;换言之,对于非电解质溶液来说,测定渗透压力
的公式与测定气体压力的公式完全相符。一个新的系数代入了电解质溶液
式。
可是范霍夫并不感到满足。系数是由试验方法获得的,对于同一物质的
不同浓度来说,系数也是不同的。系数随着浓度的减小而增大,并接近于某
个整数。对于氯化钠和氯化钾,这数值是2,对于硫酸钠,是3。
“需要弄清楚现象的本质。”于是,他又进行了紧张的工作。虽然事实
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积累起来了,可是仍然还不能对它们作出解释。
谜底总算解开了,并且是完全意想不到的,刚刚大学毕业的年轻的瑞典
人斯万特·阿伦尼乌斯进行了溶液导电性的研究,并提出了大胆的假说。他
在国内完全不受重视,于是把一篇很长的论文寄给了范霍夫,并附有一封信,
请求这位荷兰科学家对他的假说谈谈自己的意见,范霍夫一口气读完了这篇
文章,然后又仔细地翻阅了个别段落。
电离作用!
如果溶液中电解质确实分解为离于,那么溶液中的粒子数就会增多。同
样地,如果是由于粒子撞击半透膜隔层而引起了渗透压力,则测量压力为什
么高于计算压力的问题也就清楚了。可是,怎么知道溶解物的粒子是否确实
撞击了隔膜呢?是否形成了离子呢?这一切都需要检验、证明,……
范霍夫在给阿伦尼乌斯的回信中对新的假说给予了肯