Jacobus Henricus van ’t Hoff
gigatos | November 14, 2021
Zusammenfassung
Jakob Hendrik (30. August 1852 (1852-08-30), Rotterdam – 1. März 1911, Berlin) war ein niederländischer Chemiker, einer der Begründer der Stereochemie und der chemischen Kinetik, erster Träger des Nobelpreises für Chemie (1901) mit der Formulierung „in Anerkennung der großen Bedeutung der Entdeckung der Gesetze der chemischen Dynamik und des osmotischen Drucks in Lösungen“.
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Die ersten Jahre
Jacob Hendrik Wann Goff wurde am 30. August 1852 in Rotterdam geboren. Seine Familie gehörte zu einer alten niederländischen Familie. Jakobs Vater, Jakob Hendrik Vant-Goff der Ältere, war Arzt und seine Mutter, Alida Jakob Kolf, war Hausfrau. Er war das dritte Kind in der Familie und hatte vier Brüder und zwei Schwestern.
Im Alter von acht Jahren ging Jacob auf eine öffentliche Schule in der Nähe von Rotterdam. Es war eine Schule mit einem breit gefächerten Lehrplan. Sie unterrichtete Naturwissenschaften, Geisteswissenschaften, Fremdsprachen, Zeichnen und Gesang. Schon hier zeigten sich die herausragenden Fähigkeiten des zukünftigen Gelehrten. Seine größten Erfolge feierte er in den Bereichen Mathematik und Physik.
Im Jahr 1867, im Alter von fünfzehn Jahren, bestand Vant-Goff erfolgreich seine Aufnahmeprüfungen und trat in die vierte Klasse eines fünfklassigen städtischen Gymnasiums ein. An dieser Schule lag der Schwerpunkt auf den Naturwissenschaften und der Mathematik. Hier begann der künftige Wissenschaftler, sich für die Chemie zu interessieren und seine ersten Experimente durchzuführen.
Nach seinem Schulabschluss ging Jakob 1869 nach Delft, wo er sich an der Polytechnischen Schule einschrieb, um einen Abschluss als Chemieingenieur zu erwerben. Vant-Goff verbrachte die meiste Zeit in Chemie und Mathematik. Er studierte fleißig, so dass er seinen Abschluss in zwei statt drei Jahren machen konnte.
Während seiner ersten Semesterferien absolviert Vant-Goff ein Praktikum. Sie fand in einer Zuckerfabrik in Nordbrabant statt. Während des Praktikums arbeitete die angehende Wissenschaftlerin an der Bestimmung von Zuckerkonzentrationen mit einem Polarimeter. Er empfand diese Arbeit als gedankenlos und eintönig, aber gerade die Monotonie und Routine dieses Prozesses weckten in ihm den Wunsch nach einem tieferen Verständnis der chemischen Prozesse.
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Die Studentenjahre
Im Oktober 1871 wird Vant-Goff Student an der Universität Leiden. Er studiert fleißig, wie er es schon immer getan hat, und ist fasziniert von Poesie und Philosophie. Er hatte sogar die Idee, sich ganz der Poesie zu widmen. Seine ersten Versuche in dieser Richtung sind jedoch erfolglos, und er kehrt auf den Weg des Forschungschemikers zurück.
Bald wird Vant-Goff klar, dass er an eine andere Universität wechseln muss, um ernsthaft moderne Chemie zu studieren. Er zieht nach Bonn und beginnt seine Arbeit an der Universität Bonn, wo Friedrich August Kekule damals Professor für Chemie war.
Nachdem er sich eingeschrieben hatte, begann Vant-Goff sofort mit der experimentellen Forschung. Kekule fiel sofort Vant-Goffs herausragender Fleiß auf, doch schon bald kam es zu einem Konflikt zwischen dem Professor und dem Praktikanten, weil Kekule Vant-Goffs Wissen und Fähigkeiten für seine eigene Forschung nutzen wollte. In einem seiner Briefe an seine Eltern schrieb Vant-Goff:
„Ein kleiner Streit mit Professor Kekule: Er hat einige neue Ideen zu Kampfer und Terpentin und möchte ein paar Laboranten dafür einsetzen, das heißt, er möchte die wenigen bezahlten Laboranten zu unbezahlten Privatassistenten machen. Ich habe dieses Angebot nicht angenommen und war gezwungen, mir ein eigenes Thema zu suchen, und jetzt, wo ich mit diesem Thema beschäftigt bin, behandelt mich Professor Kekule nicht mehr so wie früher und stellt immer neue Assistenten ein.“
Schließlich beschloss Vant-Goff, das Labor von Kekule zu verlassen. Um seine Arbeit erfolgreich fortsetzen zu können, brauchte er jedoch ein Zertifikat des Professors, das den Erfolg seiner experimentellen Arbeit bestätigte. Der Fall endete jedoch glimpflich. Nach umfangreichen Untersuchungen präsentierte Wang Goff dem Professor seine Ergebnisse. Zur Überraschung des jungen Wissenschaftlers sagte der Professor nach einem kurzen Gespräch: „Sie bekommen ein Zeugnis, und zwar ein sehr gutes.“ Tatsächlich erhielt Vant-Goff sein Zertifikat von Kekule am 17. Juni 1873. Der Professor riet dem jungen Wissenschaftler auch, seine Forschung an einer anderen Universität fortzusetzen. Bevor er seinen Rat befolgte, reiste Vant-Goff nach Utrecht, wo er am 22. Dezember 1873 erfolgreich seine Doktorprüfungen ablegte, die ihn zur Promotion berechtigten.
Im Januar 1874 reiste Vant-Goff nach Paris, um seine Forschungen in der organischen Chemie im Labor von Charles Adolphe Wurz fortzusetzen. In diesem Labor lernte Vant-Goff A.R. Genninger und J.A. Le Bel kennen, die später seine engen Freunde wurden. Doch bereits Ende Oktober 1874 kehrte Vant-Hoff nach Utrecht zurück, nachdem er ein Zertifikat von Würtz erhalten hatte. Hier schloss er sein Studium innerhalb weniger Monate ab und verteidigte am 22. Dezember 1874 seine Doktorarbeit über die Synthese von Cyanessig- und Malonsäure.
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Erste Schritte in der Wissenschaft
Kurz vor seiner Doktorarbeit im September 1874 veröffentlichte er ein kleines Büchlein in niederländischer Sprache mit dem langen Titel „Vorschlag zur Darstellung der gegenwärtig gebräuchlichen Strukturformeln im Raume und eine damit verbundene Bemerkung über die Beziehung zwischen der optischen Rotativität und der chemischen Konstitution organischer Verbindungen“. Später, Ende 1875, wurde dieses Pamphlet in deutscher Sprache veröffentlicht, übersetzt von F. Hermann, einem Mitarbeiter von I. Wisselius.
Während er einen Nachdruck des Artikels auf Französisch vorbereitete, war Vant-Goff damit beschäftigt, Arbeit zu finden. Er hatte lange Zeit kein Glück in dieser Hinsicht und war gezwungen, Privatunterricht zu geben. Erst im März 1876 gelang es ihm, eine Stelle als Assistenzprofessor für Chemie an der Veterinärschule in Utrecht zu erhalten.
Nachdem die deutsche Ausgabe von Vant-Hoffs Pamphlet erschienen war, konnten viele Wissenschaftler es lesen. Vant-Goffs Ansichten wurden jedoch plötzlich von etablierten Chemikern heftig kritisiert. Zu den stärksten Gegnern von Vincent-Hoffs Ideen gehörten M. Bertleau und H. Kolbe. Letzterer erlaubte sich sogar, sich recht unverblümt und grob in Richtung Vant-Goff zu äußern. Ende der 70er Jahre des XIX. Jahrhunderts hat jedoch ein Großteil der Chemiker die stereochemische Theorie anerkannt. Zahlreiche Experimente haben die Anwendbarkeit in der Praxis bestätigt. Auch der Zusammenhang zwischen der optischen Rotativität der Moleküle und dem Vorhandensein eines asymmetrischen Kohlenstoffatoms in ihnen wurde anschließend genau nachgewiesen.
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Arbeit an der Universität von Amsterdam (1877-1895)
Dank der Empfehlungen von Freunden wird Vant-Goff am 26. Juni 1877 eingeladen, eine Stelle als Dozent an der Universität Amsterdam anzutreten. Ein Jahr später, im Alter von 26 Jahren, wurde er Professor für Chemie, Mineralogie und Geologie (und später für physikalische Chemie). Die ersten Jahre verbrachte Vant-Goff damit, ein chemisches Labor zu organisieren und einzurichten. Zwischen 1878 und 1884 veröffentlichte er nur wenige Artikel, da er mit der Lehre und dem Aufbau des Labors beschäftigt war.
Der Umzug nach Amsterdam war mit einem wichtigen Ereignis in Vant-Goffs persönlichem Leben verbunden. 1878 machte er Johanna Franzina Mees (Tochter eines Rotterdamer Kaufmanns), in die er schon lange verliebt war, einen Heiratsantrag. Am 27. Dezember desselben Jahres heirateten sie. Sie hatten 2 Töchter, Johanna Francina (1880) und Aleida Jacob (1882), und 2 Söhne, Jacobs Hendrikus (1883) und Govert Jacob (1889). Über 30 Jahre lang war seine Frau seine treue und geliebte Freundin.
1881 veröffentlichte Vant-Goff sein Buch „Einblicke in die organische Chemie“, an dem er noch in Utrecht zu arbeiten begann. In diesem Buch versuchte der Wissenschaftler, die Beziehung zwischen der Struktur von Stoffen und ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften herzustellen. Der Versuch war jedoch nicht besonders erfolgreich, und bisher ist das Buch nur wenigen Menschen bekannt. Für Vant-Goff selbst war das Buch jedoch ein wichtiges Sprungbrett. Bei der Arbeit an diesem Buch kam er auf das Problem der chemischen Affinität, auf die Anerkennung der Bedeutung der chemischen Thermodynamik und auf die Probleme des chemischen Gleichgewichts und der Rate der chemischen Reaktionen. Ab diesem Zeitpunkt kann man davon ausgehen, dass Vant-Goff sich mit der physikalischen Chemie befasst hat.
Im Jahr 1884 wurde Vant-Goffs berühmtestes Buch, Essays on Chemical Dynamics, veröffentlicht. Das Erscheinen dieses Buches war die Geburtsstunde der physikalischen Chemie. Vant-Goff war der erste, der die Grundsätze der Thermodynamik und mathematische Methoden umfassend nutzte, um die beobachtbaren chemischen Prozesse zu analysieren und zu erklären. In einem sehr kleinen Buch präsentierte Vant-Goff in konzentrierter Form einen großen und sehr wichtigen Beitrag zum Verständnis der Natur und des Mechanismus chemischer Reaktionen. Trotzdem löste das Erscheinen des Buches in der chemischen Welt zunächst keine Reaktion aus. Nicht nur, dass die Chemiker das Erscheinen des Buches nicht bemerkten, sondern auch einige der darin enthaltenen Ideen erwiesen sich für sie als unverständlich.
Ein Jahr später, am 14. Oktober 1885, reichte Vant-Goff eine neue theoretische Abhandlung mit dem Titel „Chemische Gleichgewichte in Systemen von Gasen und verdünnten Lösungen“ zur Veröffentlichung ein, die 1886 erschien und die Ideen der „Zusammenfassung der chemischen Dynamik“ fortsetzte und erweiterte, die eine völlig eigenständige Bedeutung erlangte. Kurz nach „Chemical equilibrium in systems of gases and dilute solutions“ stellte der schwedische Wissenschaftler Svante Arrhenius seine berühmte Theorie der elektrolytischen Dissoziation auf. Die Entstehung dieser Theorie steht in direktem Zusammenhang mit der Arbeit von Vant-Hoff.
Im Jahr 1887 wurde W. Ostwald zusammen mit J. G. Vant-Goff und S. A. Arrhenius gründete in Leipzig die internationale „Zeitschrift für physikalische Chemie“, die unter Chemikern weit verbreitet und anerkannt wurde. Diese Zeitschrift erlangte große Bedeutung für die Entwicklung und Förderung neuer Ideen in der physikalischen Chemie. Bereits im ersten Band dieser Zeitschrift erschienen die wichtigsten Artikel von Want-Hoff und Arrhenius.
Nach der Veröffentlichung seiner Arbeiten über chemische Dynamik und Gleichgewicht wurde Vant-Goff in der wissenschaftlichen Welt ein Begriff. Gleichzeitig verbrachte er noch viel Zeit mit der Lehre an der Universität Amsterdam. Neben seiner Lehrtätigkeit überwachte er die Forschung in dem von ihm eingerichteten Labor, das schließlich zahlreiche Praktikanten und Wissenschaftler anzog, die unter der Leitung des berühmten Wissenschaftlers arbeiteten.
Zwischen 1888 und 1895 arbeitete Vant-Goff hauptsächlich an der Weiterentwicklung früherer Ideen, vor allem auf dem Gebiet der Lösungstheorie. Zur gleichen Zeit veröffentlichte er mehrere Arbeiten zur Stereochemie und Thermodynamik. Von großem Interesse ist seine Arbeit „On solid solutions and on the determination of molecular weight in solids“ (Über feste Lösungen und die Bestimmung des Molekulargewichts in Festkörpern), in der Vant-Goff versuchte zu zeigen, dass die Regelmäßigkeiten, die er für flüssige Lösungen erhalten hatte, in einigen Fällen auch auf feste Gemische angewendet werden konnten. Mit diesem Artikel legte Vant-Goff den Grundstein für die Theorie der festen Lösungen, die er in der Folge entwickelte.
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Arbeit an der Universität Berlin
Mitte der 1890er Jahre begannen die Lehrverpflichtungen Wann Goffs zu belasten. Um sich bequeme Forschungsbedingungen zu sichern, nahm er 1895 ein sehr ehrenvolles Angebot der Berliner Akademie der Wissenschaften und der Universität Berlin an, die Stelle eines Universitätsprofessors anzunehmen, ohne Vorlesungen halten zu müssen. Am 30. Januar 1896 wurde Want-Hoff zum ordentlichen Mitglied der Preußischen Akademie der Wissenschaften gewählt.
Im März 1896 siedelte Wandt-Hoff nach Berlin über, wo er sofort mit der Erforschung eines neuen Forschungsgebiets begann: der Bildung natürlicher Salzlagerstätten ozeanischen Ursprungs. Sein besonderes Interesse galt der Entstehung der berühmten Stassfurter Salzfelder bei Magdeburg und deren Entstehungsmechanismen. Diese Arbeit war ein kühner Versuch, die Gesetze der physikalischen Chemie zur Erklärung geochemischer Prozesse zu nutzen. Die Entwicklung dieses Themas ermöglichte es, einen der wichtigsten Bereiche der Geologie experimentell und theoretisch zu beleuchten.
Vandt-Hoff führte in Zusammenarbeit mit seinem russischstämmigen Schüler und Freund Wilhelm Meierhoffer umfangreiche Untersuchungen zur Lagerstättenbildung in der Salzlagerstätte Stassfurt durch. Er war ein sehr begabter und unabhängiger Wissenschaftler, der sich zuvor mit Salzgleichgewichten beschäftigt hatte und auch in seinen theoretischen Ansichten sehr originell war.
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Die letzten Jahre des Lebens, der Tod
1896 richtete Meyerhoffer zusammen mit Want-Hoff ein kleines privates Labor in Berlin ein, in dem der größte Teil der Forschung an den Stassfurter Lagerstätten durchgeführt wurde. Die Arbeit dauerte etwa 10 Jahre und die Ergebnisse wurden in Berichten der Preußischen Akademie der Wissenschaften veröffentlicht. Insgesamt wurden 52 Arbeiten veröffentlicht. Die Erforschung der Entstehung ozeanischer Salzlagerstätten und die dabei erzielten Ergebnisse sind sowohl für die Geologie und Mineralogie als auch für die Chemie von großer Bedeutung. Sie bildeten die Grundlage für eine breitere Palette von Forschungsarbeiten, die bis heute auf diesem Gebiet durchgeführt werden.
Im Jahr 1901. Vant-Goff war der erste Chemiker, der den Nobelpreis „in Anerkennung der großen Bedeutung der Entdeckung der Gesetze der chemischen Dynamik und des osmotischen Drucks in Lösungen“ erhielt.
Die Zusammenarbeit zwischen Vant-Goff und Meyerhoffer, die zehn Jahre lang andauerte, war äußerst fruchtbar. Doch 1905 wurde sie durch die schwere Erkrankung Meyerhoffers jäh unterbrochen. Am 21. April 1906 starb Meyerhoffer. Vant-Goff nahm den Tod seines Freundes und Mitarbeiters sehr ernst. Zu diesem Zeitpunkt begann er sich selbst unwohl zu fühlen: Es gab Anzeichen einer schweren Lungenkrankheit – Tuberkulose.
Vant-Goff wollte nicht aufgeben. Er war auf der Suche nach einem neuen Gebiet für umfassende systematische Forschung. Ende 1905 beschloss er, sich dem Studium der synthetischen Wirkung von Enzymen zu widmen. Mit seiner umfangreichen Erfahrung in der Stereochemie und der Forschung zum osmotischen Druck wollte sich der Wissenschaftler nun mit biochemischen Fragen befassen.
Eine fortschreitende Krankheit durchkreuzte jedoch seine Absichten. Geplante Forschungen mussten unterbrochen werden. Seine letzten Jahre waren vom Verlust mehrerer ihm nahestehender Personen – Verwandte und Kollegen – überschattet.
Am 15. Dezember 1910. Schließlich wurde Vant-Goff krank. Seine Versuche, einige Wochen später wieder zu arbeiten, erwiesen sich als erfolglos. Am 1. März 1911 starb er.
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Stereochemie
Vant-Goff ist einer der Begründer der Stereochemie. Sein 1874 auf Niederländisch veröffentlichtes und später ins Deutsche und Französische übersetztes Pamphlet „Vorschlag zur Darstellung der gegenwärtig verwendeten Strukturformeln im Raum und die damit zusammenhängende Bemerkung über die Beziehung zwischen optischer Rotativität und chemischer Konstitution der organischen Verbindungen“ wurde von den renommierten Chemikern der Zeit heftig kritisiert. Mit der Zeit setzten sich jedoch die Ideen, die Vant-Goff in diesem Pamphlet darlegte, durch.
Vant-Goff schlug vor, dass das vierfache Kohlenstoffatom als Tetraeder dargestellt werden könnte. Auf der Grundlage dieser Idee schlug der Wissenschaftler vor, dass das Auftreten der optischen Rotativität von Molekülen auf das Vorhandensein eines asymmetrischen Kohlenstoffatoms (ein Kohlenstoffatom, das an vier verschiedene Substituenten gebunden ist) zurückzuführen sein könnte. Diese Annahme ist die wichtigste Idee der stereochemischen Theorie. In der Folge wurden zahlreiche Experimente durchgeführt, um diese Idee zu bestätigen.
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Physikalische Chemie
1884 veröffentlicht Vant-Goff sein Buch Essays on Chemical Dynamics. Das Erscheinen dieses Buches markiert die Geburtsstunde der physikalischen Chemie selbst. Vannt-Goff nutzte im Wesentlichen zum ersten Mal die Prinzipien der Thermodynamik und mathematische Methoden für seine Behandlung chemischer Prozesse. Als er mit der Arbeit an diesem Buch begann, wurde Vant-Goff klar, dass er sich auf die isolierten, disparaten und wenigen Fakten stützen musste, die seine Vorgänger aufgestellt hatten, um einen grundlegenden Rahmen für die quantitative Beschreibung des chemischen Prozesses zu schaffen.
In dieser Arbeit formuliert Vant-Goff das Konzept der „molekularen Transformation“ und gibt auf der Grundlage molekular-kinetischer Ideen eine Klassifizierung solcher Transformationen nach der Anzahl der an der Reaktion beteiligten Moleküle. Er führt die Konzepte der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante, der mono-, di- und trimolekularen Reaktionen ein und formuliert die wichtige Aussage: „Der Verlauf einer chemischen Umwandlung wird ausschließlich durch die Anzahl der an der Umwandlung beteiligten Moleküle charakterisiert“.
Anhand von konkreten Reaktionsbeispielen zeigt Vant-Goff die Gesetzmäßigkeiten von mono-, bi- und multimolekularen Reaktionen auf und gibt Ausdrücke für deren Raten in Form der bekannten Formel:
dcdt=kcn{displaystyle dcdt=kc^{n}}
wobei c{displaystyle c} die Konzentration der Reaktanten ist, n{displaystyle n} die Anzahl der an der Reaktion beteiligten Moleküle (n{displaystyle n} = 1 für monomolekular, n{displaystyle n} = 2 für bimolekular usw.), k{displaystyle k} – ist die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante.
Vant-Goff erörtert den Einfluss von Form und Größe der Reaktionsgefäße auf den Ablauf der Reaktionen, die Auswahl eines geeigneten Mediums und die Wirkung der Gefäßwände. Insbesondere gibt er die Ergebnisse von Experimenten über die Wirkung einer Beschichtung der Innenwände des Geräts (z. B. mit Öl) an. Außerdem gibt er einen Überblick über die Möglichkeiten und Methoden zur Bestimmung der Anzahl der an der chemischen Umwandlung beteiligten Moleküle.
Vant-Goff berücksichtigt auch den Einfluss der Temperatur auf die chemische Umwandlung. Insbesondere leitet er anhand der reversiblen Reaktion N2O4↽–⇀2NO2{displaystyle {ce {N2O4 <=> 2 NO2}} die bekannte Gleichung ab, die die Temperatur mit den Geschwindigkeitskonstanten der Vorwärtsreaktion k′{displaystyle k“} und der Rückreaktion k″{displaystyle k““} verbindet:
dlnk′dT-dlnk″dT=q2T2{displaystyle dln k“dT-dln k““dT=q2T^{2}}
wobei q{{displaystyle q} die Anzahl der Kalorien ist, die freigesetzt werden, wenn eine Einheit des zweiten Stoffes bei konstantem Volumen in den ersten Stoff umgewandelt wird.
Auf der Grundlage der gewonnenen Daten analysiert Vant-Goff sorgfältig die verschiedenen Fälle von chemischem Gleichgewicht. Vannt-Goff weist auf den engen Zusammenhang zwischen Transformationsraten und Gleichgewicht hin. Er sieht das Gleichgewicht als das Ergebnis zweier gegensätzlicher Reaktionen, die mit bestimmten Geschwindigkeiten ablaufen, und kommt zu einer weiteren wichtigen Formel:
dlnk′dT-dlnk″dT=dlnKdT=q2T2{displaystyle dln k“dT-dln k““dT=dln KdT=q2T^{2}}
wobei K=k′k″{displaystyle K=k“k“}. Auf diese Weise verknüpft er die Gleichgewichtskonstante mit den Geschwindigkeitskonstanten der Vorwärts- und Rückwärtsreaktion.
In 1886 ein Werk von Vant-Goff veröffentlicht wurde mit dem Titel Chemical Equilibrium in Systems of Gases and Dilute Solutions. Der Hauptzweck dieser Arbeit war der Versuch, Angiologien in den Gesetzen zu etablieren, die das Verhalten von gasförmigen Systemen und Lösungen beschreiben.
Vant-Goff untersuchte die Beziehung zwischen dem osmotischen Druck und anderen physikalisch-chemischen Parametern. Indem er Pfeffers Apparat und die von ihm vorgeschlagene Methode zur Herstellung semipermeabler Trennwände beschrieb, brachte Vant-Goff die wichtige Idee der Reversibilität von Änderungen des osmotischen Drucks ein. Mit den Begriffen der semipermeablen Trennwände war es möglich, reversible Kreisprozesse für Lösungen durchzuführen und damit eine Analogie zwischen Gasen und Lösungen herzustellen. So wurde deutlich, dass die Gesetze des Gaszustandes auch für die Beschreibung des osmotischen Drucks in verdünnten Lösungen gelten.
Vant-Goff bewies theoretisch und experimentell die Anwendbarkeit der Boyle“schen und Gay-Lussac“schen Gesetze sowie der Clapeyron-Formel auf verdünnte Lösungen. Daraus schloss Vannt-Goff, dass das Avogadro-Prinzip auch auf verdünnte Lösungen anwendbar ist und dass isotonische Lösungen gleichmolekular sein müssen.
Für verdünnte Lösungen berechnete Vant-Goff den Wert der Gaskonstante R{displaystyle R} in der Clapeyron-Gleichung. Der R{displaystyle R}-Wert, den er aus den Messungen des osmotischen Drucks erhielt, lag nahe an dem Wert, der für ideale Gase ermittelt wurde. In einigen Fällen (Lösungen von Mineralsäuren und Salzen) weicht der Wert der Gaskonstante jedoch ab. Vannt-Goff schrieb daher die Clapeyron-Gleichung in die folgende Form um
PV=iRT{displaystyle PV=iRT}
wobei P{displaystyle P} der Druck ist; V{displaystyle V} das Volumen ist; T{displaystyle T} die Temperatur ist; R{displaystyle R} die Gaskonstante ist, die den gleichen Wert wie für Gase hat; i{displaystyle i} ein Korrekturfaktor nahe bei 1 ist, der von der Art des Stoffes abhängt, für den die Gleichung gilt (VanT-Goff nannte diesen Faktor „Aktivitätsfaktor“).
Außerdem hat Vant-Goff gezeigt, dass
i=5.6mΔ{displaystyle i=5.6mDelta }
wobei m{displaystyle m} die Molekularmasse des Stoffes ist; Δ{displaystyle Delta } ist der Betrag, um den die Anwesenheit des Stoffes (1 : 100) den Wasserdampfdruck verringert. Vant-Goff schlug andere Möglichkeiten zur Bestimmung des Koeffizienten i{displaystyle i} vor, z. B. durch kryoskopische oder ebulloskopische Konstanten. So schlug Vant-Goff eine Methode zur Bestimmung des Molekulargewichts einer Substanz auf der Grundlage der physikalischen Eigenschaften ihrer Lösung vor.
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Salzbilanzen
Zusammen mit seinem Freund Wilhelm Meyerhoffer führte Vant-Goff umfangreiche Untersuchungen zur Entstehung der Stassfurth-Salzlagerstätten durch. Diese Sedimente sind marinen Ursprungs. Die chemische Analyse der Stassfurth-Lagerstätten hat gezeigt, dass ihre chemische Zusammensetzung recht komplex ist. Sie bestehen hauptsächlich aus Chloriden, Sulfaten und Boraten des Natriums, Kaliums, Magnesiums und Calciums.
Gemeinsam mit Meyerhoff stellte Vant-Goff fest, dass die Temperatur der Hauptfaktor für die Bildung von Salzablagerungen ist. In manchen Fällen spielt auch die Zeit eine große Rolle. Einige der von den Forschern durchgeführten Umwandlungen dauerten mehrere Monate. Der Einfluss des Drucks auf die Kristallisation von Salzen aus Mehrkomponentenlösungen hat sich als vernachlässigbar erwiesen.
Diese Studien haben gezeigt, dass sich einige Mineralien bei 25°C nicht bilden können. So werden Mischungen von Kieserit (MgSO4⋅H2O{displaystyle {ce {MgSO4*H2O}}) und Sylvin (KCl{displaystyle {ce {ce {KCl}}}) mit einer Beimischung von Natriumchlorid das sich aus Carnallit (KCl⋅MgCl2⋅6H2O{displaystyle {ce {KCl*MgCl2*6H2O}}) und Kieserit gebildet hat, konnte nur bei wesentlich höheren Temperaturen freigesetzt werden. Trotz der Zweifel an der Möglichkeit der Ablagerung von Salzen bei Temperaturen über 70 °C ergab ein Vergleich der Zusammensetzung der Mineralien in den Sedimenten, dass ihre Bildung in zwei Temperaturintervallen erfolgte – bei 25 °C und 83 °C.
Mehrere synthetische Minerale, sowohl solche, die in den Stassfurter Sedimenten enthalten sind, als auch solche, die nicht enthalten sind, wurden durch die Bestimmung der Umwandlungstemperaturen in solchen komplexen Mischungen gewonnen.
Im Jahr 1970 wurde ein Krater auf dem Mond nach Jakob Hendrik van Goff benannt.
Eines der synthetischen Minerale, das Vanthoffit, Na5Mg(SO4)4{displaystyle {ce {Na5Mg(SO4)4}}, wurde nach dem großen Wissenschaftler Vanthoffit benannt.
Quellen
