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威廉·奥斯特瓦尔德(奥斯特瓦尔德熟化现象)

威廉·奥斯特瓦尔德是德国物理化学家。1853年9月2日生于俄国拉脱维亚里加,1932年4月4日卒于莱比锡。1872年入爱沙尼亚多尔帕特大学学习,1878年获化学博士学位。

威廉·奥斯特瓦尔德 – 档案资料

姓名:奥斯特瓦尔德

出生市:拉脱维亚里加

身份:科学家

威廉·奥斯特瓦尔德 – 人物简介

奥斯特瓦尔德是物理化学的创始人之一。主要从事化学动力学和催化方面的研究。在化学动力学方面,他1878年用容量方法和折射率研究一碱在两酸之间的分配。1887年测定了在稀溶液中用碱中和酸时发生的体积变化。1888年提出奥斯特瓦尔德稀释定律,最先将质量作用定律应用于电离上,在历史上起了重要作用。在催化方面,他1894年给催化和催化剂下了现代的定义,1902年指出:催化剂只能改变化学反应速率而不能影响化学平衡,它的催化作用是由于降低了活化能的缘故。1902年发明了由氨经过催化氧化制造硝酸的方法,后称奥斯特瓦尔德法。此外,他1894年提出奥斯特瓦尔德指示剂理论,最先对酸碱指示剂的变色机理给予解释。同年,建议将分析化学的反应看成是离子间的相互作用。奥斯特瓦尔德提出过错误的“唯能论”,后在事实面前修正了自己的观点。

奥斯特瓦尔德因研究催化作用、化学平衡条件和反应速率等方面的贡献而获1909年诺贝尔化学奖。他1887年和J.H.范托夫共同创办《物理化学杂志》。著有《普通化学教程》(1910~1911)、《电化学》(1896)、《分析化学的基础》(1895)等书

威廉·奥斯特瓦尔德 – 相关经历

1853年9月2日,奥斯特瓦尔德出生于俄国的拉脱维亚的里加。他自幼好学,对化学有特殊的兴趣和爱好。他常从药房里买回各种化学药品,做各式各样的玩具,有时做能喷三色火焰的烟火筒,有时做小巧玲珑的爆竹。1875年他毕业于多尔帕特大学,1878年获得哲学博士学位。1882年成为里加工业学院教授。自此,他开始了化学动力学的研究生涯。

奥斯特瓦尔德的贡献是多方面的。1887—1906年,他担任莱比锡大学教授。他对瑞典化学家阿列纽斯弱电解质的理论进行了深入的研究,并且有所发展。他还从很多方面研究了催化过程,顺利地完成了命名氨氧化提取氧化氨的研究工作,为氨的合成创造了条件。这一成就使他得到世界科学界的高度评价,成为举世闻名的物理化学家。由于他在物理化学方面作出重要贡献,于1909年获得诺贝尔化学奖金。

但是,奥斯特瓦尔德在其一生的科学研究中,也曾有过两次严重的错误。一是他创立了“唯能论”,反对唯物论。他认为“能量”是万物的本源。他说:“为什么钟能走动呢?这因为他们每星期要给钟上一次发条。可是等这发条松了,钟也就不走了,而发条照旧还在钟里呀。可见不是发条,而是藏在发条里的另一种东西使钟走个不停,这就是能量。”他的这种“唯能量”的观点,受到许多著名化学家的激烈批评,使他无法继续在大学里任教,1906年他辞去莱比锡大学教授的职务,到近郊别墅过起了隐居生活。二是第一次世界大战期间,德国由于军火生产逐渐不齐,德军一再挫败。德国皇家一再问计于奥斯特瓦尔德,他始终无动于衷,拒绝特殊的俸禄。后来德国的舆论界激励他:“生为日尔曼人,怎能眼看日耳曼民族被毁灭而不顾?”他迫不得已,提出用极易获得的氨来大量制造硝酸,藉以维持庞大的军火生产,使德军在战争末期又苟延残喘了一年多,铸成了他一生中的大错。

威廉·奥斯特瓦尔德

第一次世界大战后,奥斯特瓦德更加不问世事,在山村中潜心养性,直至1932年逝世

威廉·奥斯特瓦尔德 – 黄金时代

1887年奥斯特瓦尔德担任莱比锡大学化学系主任和教授,从此开始了他科学研究生涯的黄金时代,他在莱比锡大学的研究所也成了世界物理化学的研究中心。

奥斯特瓦尔德对化学史也很感兴趣,被化学界誉为“德意志的拉瓦锡”,这是由于拉瓦锡创立了定量化学的基础;而奥斯特瓦尔德则介绍了化学反应的物理-化学本性,指出每一种化学现象都可以用热力学来解释:“毫无疑问,我们能够用热力学和F·M·吉布斯方程来解决问题。”

奥斯特瓦尔德所著的《分析化学基础》一书,对分析化学下了精辟的定义:“分析化学是试验物质和它们组成的工艺、在化学科学的应用上扮演了重要的角色,因为它解决了许多技术问题。”书中描述了不同物质的分离和鉴定方法,以及如何使沉淀的颗粒长大,以便于洗涤和过滤。

奥斯特瓦尔德将质量作用定律应用于电解质的电离,并引入了离解常数概念。

奥斯特瓦尔德讨论了电解质之间的相互作用,提出在每一个反应中,总是形成最难离解的物质,于是他认为中和反应的结果生成水。他说:“如果我们把强酸加到弱酸盐中,生成的盐几乎是完全电离的。如果往弱酸盐溶液中加入强酸,阴离子将与氢离子结合形成弱酸。如果过量的醋酸钠加到盐酸中,不仅生成弱酸——醋酸,而且过量的醋酸钠会抑制醋酸的离解,如果往这种溶液中加入强酸,氢离子浓度的改变是很小的。”上述观点就是缓冲溶液和缓冲作用的理论。

奥斯特瓦尔德还提出了溶度积概念,他指出在电解质的饱和水溶液中存在着一种平衡,固体物质与溶液中未离解的物质达到平衡,然后再与离解的部分达成平衡。由于固体物质的浓度是恒定的,因此溶液中未离解物质的浓度也是恒定的。如果离解出来的离子浓度是a和b,未离解物质的浓度是c,那么:
ab=kc

在一定温度下,k是一个常数,所以kc和ab都是一个常数,因此,与溶液中固体物质达成平衡的离子浓度的乘积就是一个固定的值,被称为溶度积。

奥斯特瓦尔德对指示剂也有研究,他认为指示剂是一种弱酸,其他弱酸给出它们的氢离子,使指示剂改变颜色。酚酞的未电离的形式是无色的,它的离子是有色的;甲基橙的未电离的形式是红色的,它的离子是黄色的。在溶液中,甲基橙有一定程度的电离,所以显示出混合的颜色,当加入氢离子时,甲基橙的电离减弱,溶液变成红色。这些观点可以说是对指示剂变色作用的最早解释。

1901年,奥斯特瓦尔德发表了他的著名的现代催化剂概念。这一概念建立在下列四方面实验的基础上:①过饱和溶液中结晶现象的催化作用;②均相体系的催化作用;③非均相体系的催化作用;④酶的催化作用。他提出:“催化现象的本质在于某些物质具有特别强烈的加速那些没有它们参加时进行得很慢的反应的性质。”;“任何物质,凡是不参加到化学反应的最终产物中去,只是改变这个反应的反应速率者,即称为催化剂。”他还指出催化剂只能加速反应平衡的到达,而不能改变平衡常数。

由于对催化作用的深入研究,奥斯特瓦尔德成功地使氨在铂上氧化转变成一氧化氮,为现代硝酸工业发展奠定了基础。

由于奥斯特瓦尔德在研究催化作用上的贡献,于1909年获诺贝尔化学奖。奥斯特瓦尔德与范霍夫共同创办了《物理化学杂志》,从此以后,物理化学这一分支学科开始形成和发展,因此后人常称奥斯特瓦尔德是“物理化学之父”。

威廉·奥斯特瓦尔德 – 电离理论

1882年奥斯特瓦尔德担任里加大学化学教授,开始研究化学反应动力学,研究用酸作催化剂的乙酰胺的皂化反应和醚、甲基醋酸的水解反应,测定这些反应的反应速率。这些研究为1901年提出现代催化剂概念打下了基础。

1884年后,阿累尼乌斯开始提出电离理论,他告诉奥斯特瓦尔德,溶液的导电性和奥斯特瓦尔德所研究的酸的亲和力具有一致性。于是,奥斯特瓦尔德利用阿累尼乌斯的电导法重新测定了酸的亲和力,发现电导法比密度法要好得多。实验的结果指出:对于一元强酸的溶液,随着溶液浓度的稀释,电导逐渐增大,当溶液无限稀释时,电导达到最大值。最后,奥斯特瓦尔德于1888年提出了稀释定律。

当年轻的阿累尼乌斯开始提出电解质的电离理论时,曾经遭到不少化学家的怀疑和反对。只有奥斯特瓦尔德和范霍夫积极支持这位年轻的学者。奥斯特瓦尔德亲自到斯德哥尔摩与阿累尼乌斯会面,使这位年轻学者受到很大的鼓舞。奥斯特瓦尔德研究了醋酸甲酯的水解和蔗糖的转化,以无机酸和有机酸作催化剂,他把从电导测出的每种酸对盐酸的相对强度和每种酸对盐酸的相对催化速率,分别与醋酸甲酯的水解和蔗糖的转化对照,发现电导的比值、醋酸甲酯水解速率的比值和蔗糖转化速率的比值都近似地等于氢离子浓度的比值。从这一实验结果可以看出,电离理论把酸的催化作用解释得一清二楚。反过来,奥斯特瓦尔德的实验恰好是电离理论的有力的实验证明。

奥斯特瓦尔德在他所写的教科书里和在讲课时,都积极地传播电离理论,并指出如何应用这一理论来解释各类化学反应,例如分析化学中所用的一些反应。奥斯特瓦尔德有许多美国学生,因此电离理论也在美国传播开了

威廉·奥斯特瓦尔德 – 退休之后

奥斯特瓦尔德退休比较早,于1906年从莱比锡大学退休,年仅五十二岁。退休以后,虽然曾经担任过哈佛大学客座教授,也从事过颜色理论的研究。但是,大部分时间是在风景优美的莱比锡附近的格罗斯伯登小村中过着隐居生活,并撰写自传。1932年4月4日,奥斯特瓦尔德因病逝世,享年78岁。

威廉·奥斯特瓦尔德 – 儿子简介

奥斯特瓦尔德的第二个儿子C.W.W.奥斯特瓦尔德是胶体化学的创始人之一。1907年,他在莱比锡大学任教,二年之后到美国工作,1915年任加州大学伯克利分校胶体化学教授,1923年担任莱比锡物理-化学研究所化学部主任。C.W.W.奥斯特瓦尔德将胶体定义为多相分散体系,颗粒大小为1—100毫微米。他还发现胶体的光散射现象,发明了泡沫分析法法。

威廉·奥斯特瓦尔德 – 主要著作

1:《普通化学教程》

2:《电化学》

3:《分析化学的基础》

总结威廉·奥斯特瓦尔德(奥斯特瓦尔德熟化现象)以下系列文章:

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