范特霍夫的立體人生

李冬子

19世紀的某個最平常的傍晚，荷蘭的一所中學早已放學，校園內萬籟無聲。突然，一個身影不知在何時偷偷潛入了學校，然后，從教學樓地下室的窗戶，鉆進了學校的實驗室內……

這個身影屬于首屆諾貝爾化學獎得主雅克布斯·范特霍夫（Jacobus Hendricus Van't Hoff），不過那時，他還是個上中學的少年。

少年之心

1852年8月20日，范特霍夫生于荷蘭鹿特丹一位有名的醫生家里，由其祖父母撫養。

這個醫學博士的兒子，從小就顯現出了尤為靈活的頭腦與旺盛的好奇心。上中學時，范特霍夫被變幻無窮的化學實驗深深吸引，然而，在學校只能旁觀而不能親手進行實驗這一點，卻一直令他覺得很不過癮。

終于有一天，少年的好奇心戰勝了他的理智，范特霍夫從實驗室的通風窗戶鉆入了實驗室。

大小不一的實驗器皿、性質各異的化學試劑、現象不同的化學反應，這些都令小范特霍夫深深陶醉。隨著他偷偷潛入實驗室的次數越來越多，這個少年選取的反應材料中，也逐漸開始出現一些劇毒甚至易燃易爆的試劑。

沉浸在化學實驗中的快樂時光并未能夠持續多久，終于有一天，范特霍夫在全神貫注地進行實驗時，被學校的一名教師捉了個正著。

根據校規，這樣的違紀行為應受到處分。

范特霍夫請求這位教師不要報告校長，念及范特霍夫平時是一個勤奮好學且尊重師長的學生，這位教師并沒有向校長報告，但還是將他的行為告訴了他的父親。這位名醫在了解了事情的經過后，對自己兒子不體面的舉動感到尷尬和憤慨。

幸而，這位開明的父親并未因此大發雷霆，他在冷靜下來后，反而開始為范特霍夫的好學感到欣喜。于是，他把自己原來的一間醫療室讓給了兒子，專門供他做化學實驗。

從此，范特霍夫開始潛心“經營”自己的小實驗室。他用積累起來的零用錢，購買了各種實驗器具和藥品，一有空便沉浸在自己的化學實驗里。

青年之志

1869年，范特霍夫中學畢業。在那時，荷蘭人普遍對化學這一學科存在輕視與偏見。因此，雖然鼓勵兒子在實驗室內通過親手實踐來學習知識，但范特霍夫的父親并不同意范特霍夫以化學為職業。

幾番交涉未果，范特霍夫進入了荷蘭的一所工業學校學習工業技術。

雖然是一所工業學校，但講授化學課的A.C.奧德曼斯卻是一個很有水平的教授。他條理清晰，論述有序，深入淺出，范特霍夫在他的指導下，對化學的喜愛變得更加深厚。通過不懈努力，范特霍夫僅用了2年時間，就學完了一般人3年才能學完的課程。

這段學習時光，增強了范特霍夫畢生從事化學的信心和決心。1871年，范特霍夫畢業，他最終說服了父母，開始全身心投入到化學研究中。

為了得到深造，他只身來到德國，拜著名有機化學家凱庫勒（Friedrich A-Kekule）為師，在有機化學領域受益匪淺；次年他又前往法國巴黎，向醫學化學家武茲請教。

幾番求學旅程，令范特霍夫打實了化學基礎。他于1874年回到荷蘭，在荷蘭最古老的大學之一的烏特勒支大學（Utrecht University）獲得了博士學位。

壯年之歌

碳的正四面體構型學說，這是范特霍夫最卓越的成就之一。

過去的有機結構理論認為，有機分子中的原子都處在一個平面內，然而這個理論卻完全無法解釋很多實驗現象。

一天，范特霍夫坐在烏德勒支大學的圖書館里，認真地閱讀著德國有機化學家約翰尼斯·威利森努斯（Johannes Wislicenus）關于α-羥基丙酸的一篇論文，并隨手在紙上畫出了其化學式。

看著這個化學式，范特霍夫不禁陷入沉思：如果將最中間的碳原子上的不同取代基都換成氫原子，那么這個分子將變成一個甲烷分子。那么，如果甲烷分子中的氫原子和碳原子均排列在同一個平面上，情況會怎樣？

具有廣博的數學、物理學等知識的范特霍夫立即意識到，在自然界中，一個系統總是要調整自己，使系統的總能量達到最低，從而處于穩定的平衡狀態。該體系中，只有當氫原子均勻地分布在一個碳原子周圍的空間時才能達到這種狀態。

因此，正四面體構型，這才是甲烷分子最恰當的空間排列方式。

分子的空間結構假說的誕生，立刻在整個化學界引起了巨大的反響。有人支持，有人反對，無論怎樣，這一新理論迅速在科學界傳播開來。

后來的實踐證明，這一假說是正確的，它成為了立體化學誕生的標志。

1901年12月10日，這對于全體人類來說，是一個值得紀念的日子；對畢生從事有機立體化學與物理化學研究并取得了累累碩果的范特霍夫來說，更是意義非凡。

這一天，諾貝爾獎首發，在瑞典皇家科學院之前收到的20份諾貝爾化學獎候選人提案中，有11份提名范特霍夫，他當之無愧地成為了世界上第一位諾貝爾化學獎的獲得者。

值得一提的是，范特霍夫的獲獎原因并非開創了立體化學學科的碳四面體結構學說，而是“發現了化學動力學法則和溶液滲透壓”，也就是物理化學這一新興學科的開端。