1909年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者——物理化學(xué)之父“奧斯特瓦爾德”

　　在“物理化學(xué)之父”奧斯特瓦爾德七十二歲高齡時(shí)，他已經(jīng)從萊比錫大學(xué)退休將近二十年了，開(kāi)始撰寫(xiě)自傳，在三年中寫(xiě)成了一千二百頁(yè)之多，回顧他自己的一生。他既是一位思想敏捷的化學(xué)家，又是一位非常熟練的實(shí)驗(yàn)員、機(jī)械師和玻璃工，同時(shí)，還是一位哲學(xué)家和詩(shī)人。

　　奧斯特瓦爾德于1853年9月2日出生于俄國(guó)拉脫維亞的里加。少年時(shí)代就對(duì)化學(xué)發(fā)生興趣，從藥房里買(mǎi)回化學(xué)藥品制作焰火和炸藥。還用幾塊透鏡制作了一架簡(jiǎn)易的照相機(jī)，并且自制感光底板和照相紙，洗印出了許多照片。

　　1822年奧斯特瓦爾德進(jìn)入多爾帕特大學(xué)學(xué)習(xí)， 1875年大學(xué)畢業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，1877年又順利地獲得了碩士學(xué)位。此后，他致力于溶液的密度測(cè)定和熱學(xué)性質(zhì)的測(cè)量，經(jīng)過(guò)六百次溶液密度的測(cè)定，計(jì)算出十二種酸的親和力，并以此為題寫(xiě)出了博士論文，于1878年獲博士學(xué)位。

　　1882年奧斯特瓦爾德?lián)�任里加大學(xué)化學(xué)教授，開(kāi)始研究化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，研究用酸作催化劑的乙酰胺的皂化反應(yīng)和醚、甲基醋酸的水解反應(yīng)，測(cè)定這些反應(yīng)的反應(yīng)速率。這些研究為1901年提出現(xiàn)代催化劑概念打下了基礎(chǔ)。

　　1884年后，阿累尼烏斯開(kāi)始提出電離理論，他告訴奧斯特瓦爾德， 溶液的導(dǎo)電性和奧斯特瓦爾德所研究的酸的親和力具有一致性。于是， 奧斯特瓦爾德利用阿累尼烏斯的電導(dǎo)法重新測(cè)定了酸的親和力，發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)法比密度法要好得多。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果指出：對(duì)于一元強(qiáng)酸的溶液，隨著溶液濃度的稀釋?zhuān)�電�?dǎo)逐漸增大，當(dāng)溶液無(wú)限稀釋時(shí)，電導(dǎo)達(dá)到最大值。最后，奧斯特瓦爾德于1888年提出了稀釋定律。

　　當(dāng)年輕的阿累尼烏斯開(kāi)始提出電解質(zhì)的電離理論時(shí)，曾經(jīng)遭到不少化學(xué)家的懷疑和反對(duì)。只有奧斯特瓦爾德和范霍夫積極支持這位年輕的學(xué)者。奧斯特瓦爾德親自到斯德哥爾摩與阿累尼烏斯會(huì)面，使這位年輕學(xué)者受到很大的鼓舞。奧斯特瓦爾德研究了醋酸甲酯的水解和蔗糖的轉(zhuǎn)化，以無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸作催化劑，他把從電導(dǎo)測(cè)出的每種酸對(duì)鹽酸的相對(duì)強(qiáng)度和每種酸對(duì)鹽酸的相對(duì)催化速率，分別與醋酸甲酯的水解和蔗糖的轉(zhuǎn)化對(duì)照，發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)的比值、醋酸甲酯水解速率的比值和蔗糖轉(zhuǎn)化速率的比值都近似地等于氫離子濃度的比值。從這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，電離理論把酸的催化作用解釋得一清二楚。反過(guò)來(lái)，奧斯特瓦爾德的實(shí)驗(yàn)恰好是電離理論的有力的實(shí)驗(yàn)證明。

　　奧斯特瓦爾德在他所寫(xiě)的教科書(shū)里和在講課時(shí)，都積極地傳播電離理論，并指出如何應(yīng)用這一理論來(lái)解釋各類(lèi)化學(xué)反應(yīng)，例如分析化學(xué)中所用的一些反應(yīng)。奧斯特瓦爾德有許多美國(guó)學(xué)生，因此電離理論也在美國(guó)傳播開(kāi)了。

　　1887年奧斯特瓦爾德?lián)�任萊比錫大學(xué)化學(xué)系主任和教授，從此開(kāi)始了他科學(xué)研究生涯的黃金時(shí)代，他在萊比錫大學(xué)的研究所也成了世界物理化學(xué)的研究中心。

奧斯特瓦爾德對(duì)化學(xué)史也很感興趣，被化學(xué)界譽(yù)為“德意志的拉瓦錫”，這是由于拉瓦錫創(chuàng)立了定量化學(xué)的基礎(chǔ)；而奧斯特瓦爾德則介紹了化學(xué)反應(yīng)的物理-化學(xué)本性，指出每一種化學(xué)現(xiàn)象都可以用熱力學(xué)來(lái)解釋?zhuān)?ldquo;毫無(wú)疑問(wèn)，我們能夠用熱力學(xué)和F·M·吉布斯方程來(lái)解決問(wèn)題。”

　　奧斯特瓦爾德所著的《分析化學(xué)基礎(chǔ)》一書(shū)，對(duì)分析化學(xué)下了精辟的定義：“分析化學(xué)是試驗(yàn)物質(zhì)和它們組成的工藝、在化學(xué)科學(xué)的應(yīng)用上扮演了重要的角色，因?yàn)樗�解決了許多技術(shù)問(wèn)題。”書(shū)中描述了不同物質(zhì)的分離和鑒定方法，以及如何使沉淀的顆粒長(zhǎng)大，以便于洗滌和過(guò)濾。

奧斯特瓦爾德將質(zhì)量作用定律應(yīng)用于電解質(zhì)的電離，并引入了離解常數(shù)概念。

　　奧斯特瓦爾德討論了電解質(zhì)之間的相互作用，提出在每一個(gè)反應(yīng)中，總是形成最難離解的物質(zhì)，于是他認(rèn)為中和反應(yīng)的結(jié)果生成水。他說(shuō)：“如果我們把強(qiáng)酸加到弱酸鹽中，生成的鹽幾乎是完全電離的。如果往弱酸鹽溶液中加入強(qiáng)酸，陰離子將與氫離子結(jié)合形成弱酸。如果過(guò)量的醋酸鈉加到鹽酸中，不僅生成弱酸——醋酸，而且過(guò)量的醋酸鈉會(huì)抑制醋酸的離解，如果往這種溶液中加入強(qiáng)酸，氫離子濃度的改變是很小的。”上述觀點(diǎn)就是緩沖溶液和緩沖作用的理論。

　　奧斯特瓦爾德還提出了溶度積概念，他指出在電解質(zhì)的飽和水溶液中存在著一種平衡，固體物質(zhì)與溶液中未離解的物質(zhì)達(dá)到平衡，然后再與離解的部分達(dá)成平衡。由于固體物質(zhì)的濃度是恒定的，因此溶液中未離解物質(zhì)的濃度也是恒定的。如果離解出來(lái)的離子濃度是a和b，未離解物質(zhì)的濃度是c，那么：

ab＝kc

　　在一定溫度下，k是一個(gè)常數(shù)，所以kc和ab都是一個(gè)常數(shù)，因此，與溶液中固體物質(zhì)達(dá)成平衡的離子濃度的乘積就是一個(gè)固定的值，被稱(chēng)為溶度積。

　　奧斯特瓦爾德對(duì)指示劑也有研究，他認(rèn)為指示劑是一種弱酸，其他弱酸給出它們的氫離子，使指示劑改變顏色。酚酞的未電離的形式是無(wú)色的，它的離子是有色的；甲基橙的未電離的形式是紅色的，它的離子是黃色的。在溶液中，甲基橙有一定程度的電離，所以顯示出混合的顏色，當(dāng)加入氫離子時(shí)，甲基橙的電離減弱，溶液變成紅色。這些觀點(diǎn)可以說(shuō)是對(duì)指示劑變色作用的最早解釋。

　　1901年，奧斯特瓦爾德發(fā)表了他的著名的現(xiàn)代催化劑概念。這一概念建立在下列四方面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上：①過(guò)飽和溶液中結(jié)晶現(xiàn)象的催化作用；②均相體系的催化作用；③非均相體系的催化作用；④酶的催化作用。他提出：“催化現(xiàn)象的本質(zhì)在于某些物質(zhì)具有特別強(qiáng)烈的加速那些沒(méi)有它們參加時(shí)進(jìn)行得很慢的反應(yīng)的性質(zhì)。”；“任何物質(zhì)，凡是不參加到化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物中去，只是改變這個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速率者，即稱(chēng)為催化劑。”他還指出催化劑只能加速反應(yīng)平衡的到達(dá)，而不能改變平衡常數(shù)。

由于對(duì)催化作用的深入研究，奧斯特瓦爾德成功地使氨在鉑上氧化轉(zhuǎn)變成一氧化氮，為現(xiàn)代硝酸工業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

　　由于奧斯特瓦爾德在研究催化作用上的貢獻(xiàn)，于1909年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。奧斯特瓦爾德與范霍夫共同創(chuàng)辦了《物理化學(xué)雜志》，從此以后，物理化學(xué)這一分支學(xué)科開(kāi)始形成和發(fā)展，因此后人常稱(chēng)奧斯特瓦爾德是“物理化學(xué)之父”。

　　奧斯特瓦爾德退休比較早，于1906年從萊比錫大學(xué)退休，年僅五十二歲。退休以后，雖然曾經(jīng)擔(dān)任過(guò)哈佛大學(xué)客座教授，也從事過(guò)顏色理論的研究。但是，大部分時(shí)間是在風(fēng)景優(yōu)美的萊比錫附近的格羅斯伯登小村中過(guò)著隱居生活，并撰寫(xiě)自傳。1932年4月4日，奧斯特瓦爾德因病逝世，享年78歲。

　　F．W．奧斯特瓦爾德的第二個(gè)兒子C．W．W．奧斯特瓦爾德是膠體化學(xué)的創(chuàng)始人之一。1907年，他在萊比錫大學(xué)任教，二年之后到美國(guó)工作，1915年任加州大學(xué)伯克利分校膠體化學(xué)教授，1923年擔(dān)任萊比錫物理-化學(xué)研究所化學(xué)部主任。C．W．W．奧斯特瓦爾德將膠體定義為多相分散體系，顆粒大小為1—100毫微米。他還發(fā)現(xiàn)膠體的光散射現(xiàn)象，發(fā)明了泡沫分析法法。