1909年諾貝爾化學(xué)獎獲得者——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)驗員、機械師和玻璃工，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日出生于俄國拉脫維亞的里加。少年時(shí)代就對化學(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，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， 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定和熱學(xué)性質(zhì)的測量，經(jīng)過(guò)六百次溶液密度的測定，計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)反應動(dòng)力學(xué)，研究用酸作催化劑的乙酰胺的皂化反應和醚、甲基醋酸的水解反應，測定這些反應的反應速率。這些研究為1901年提出現代催化劑概念打下了基礎。

　　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法重新測定了酸的親和力，發(fā)現電導法比密度法要好得多。實(shí)驗的結果指出：對于一元強酸的溶液，隨著(zhù)溶液濃度的稀釋?zhuān)�電導逐漸增大，當溶液無(wú)限稀釋時(shí)，電導達到最大值。最后，奧斯特瓦爾德于1888年提出了稀釋定律。

　　當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。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化，以無(wú)機酸和有機酸作催化劑，他把從電導測出的每種酸對鹽酸的相對強度和每種酸對鹽酸的相對催化速率，分別與醋酸甲酯的水解和蔗糖的轉化對照，發(fā)現電導的比值、醋酸甲酯水解速率的比值和蔗糖轉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)驗結果可以看出，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)驗恰好是電離理論的有力的實(shí)驗證明。

　　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，并指出如何應用這一理論來(lái)解釋各類(lèi)化學(xué)反應，例如分析化學(xué)中所用的一些反應。奧斯特瓦爾德有許多美國學(xué)生，因此電離理論也在美國傳播開(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；而奧斯特瓦爾德則介紹了化學(xué)反應的物理-化學(xué)本性，指出每一種化學(xué)現象都可以用熱力學(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(zhù)的《分析化學(xué)基礎》一書(shū)，對分析化學(xué)下了精辟的定義：“分析化學(xué)是試驗物質(zhì)和它們組成的工藝、在化學(xué)科學(xué)的應用上扮演了重要的角色，因為它解決了許多技術(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(cháng)大，以便于洗滌和過(guò)濾。

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

　　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)反應中，總是形成最難離解的物質(zhì)，于是他認為中和反應的結果生成水。他說(shuō)：“如果我們把強酸加到弱酸鹽中，生成的鹽幾乎是完全電離的。如果往弱酸鹽溶液中加入強酸，陰離子將與氫離子結合形成弱酸。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酸，氫離子濃度的改變是很小的。”上述觀(guān)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(zhù)一種平衡，固體物質(zhì)與溶液中未離解的物質(zhì)達到平衡，然后再與離解的部分達成平衡。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，所以kc和ab都是一個(gè)常數，因此，與溶液中固體物質(zhì)達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。

　　奧斯特瓦爾德對指示劑也有研究，他認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，當加入氫離子時(shí)，甲基橙的電離減弱，溶液變成紅色。這些觀(guān)點(diǎn)可以說(shuō)是對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(zhù)名的現代催化劑概念。這一概念建立在下列四方面實(shí)驗的基礎上：①過(guò)飽和溶液中結晶現象的催化作用；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：“催化現象的本質(zhì)在于某些物質(zhì)具有特別強烈的加速那些沒(méi)有它們參加時(shí)進(jìn)行得很慢的反應的性質(zhì)。”；“任何物質(zhì)，凡是不參加到化學(xué)反應的最終產(chǎn)物中去，只是改變這個(gè)反應的反應速率者，即稱(chēng)為催化劑。”他還指出催化劑只能加速反應平衡的到達，而不能改變平衡常數。

由于對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變成一氧化氮，為現代硝酸工業(yè)發(fā)展奠定了基礎。

　　由于奧斯特瓦爾德在研究催化作用上的貢獻，于1909年獲諾貝爾化學(xué)獎。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(zhù)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)現膠體的光散射現象，發(fā)明了泡沫分析法法。