荷兰化学家范托夫的成就贡献：提出渗透压定律

1901年，诺贝尔化学奖的第一道光茫聚焦在荷兰化学家范托夫身上。 他的获奖理由是“发现了溶液中的化学动力学法则和渗透压规律以及对立体化学和化学平衡理论作出的贡献”。 其中的“渗透压规律”指的是范托夫在深入研究溶液渗透压的基础上提出的渗透压定律。

什么是渗透压呢？当某种隔膜把两种不同浓度的溶液隔开时，水能够通过隔膜，其他粒子不能通过，因此到达平衡时膜两侧的溶液产生了压力差。 这个压力差便是渗透压，而这种隔膜被称为半透膜。 正是由于这种压力差，植物中的树液可以上升到最高的枝端。 由于细胞膜是理想的半透膜，因此渗透压广泛地存在于植物和动物的日常代谢和生长过程中，对生命体起着重要作用。 早在1877年，德国植物学家普费弗首次测定了这个渗透压，结果显示，渗透压出乎意料的大，在浓度为1%的蔗糖溶液中，渗透压达到了2/3个大气压。

那么，渗透压与溶液的浓度、温度等相关因素间究竟存在什么样的关系呢？范托夫对这个问题产生了浓厚的兴趣。 他先是发现，在充分稀释的溶液中渗透压几乎与气压相等。 但随后，他又发现上述结论只适用于蔗糖等有机物稀溶液，对于一些酸、碱、盐电解质来说并不符合。 在这一类电解质溶液中渗透压比气压大出许多倍。

1885年，范托夫将他对于稀溶液渗透压的研究结果整理在论文《气体和稀溶液系统的化学平衡》中。 文章中，范托夫用化学热力学解释溶液的渗透压。 他指出，渗透压与温度的关系符合盖-吕萨克定律，即渗透压与温度成正比；渗透压与体积的关系符合玻意耳定律，即渗透压与体积成反比，也就是与浓度成正比。 范托夫通过实验数据的计算发现，渗透压、体积与温度的比例常数近似等于理想气体常数R，说明阿伏伽德罗定律也适用于稀溶液。 范托夫将稀溶液与理想气体进行类比，把溶质分子与气体分子相对应，认为气体分子撞击器壁产生气压，溶质分子撞击半透膜则产生渗透压。 这样，他就建立起稀溶液理论，并推导出了渗透压公式：πV=nRT，或π=cRT。 式中π为稀溶液的渗透压，R为理想气体常数。 渗透压公式表明，在一定温度下，溶液的渗透压与单位体积溶液中所含溶质的粒子数（分子数或离子数）成正比，而与溶质的本性无关。

在解释溶液的渗透压时，由于理想的半透膜不容易找到，直接精确地测定渗透压很困难。 范托夫联想到溶液的渗透压与其蒸气压之间可能存在某种联系，因此利用热力学方法，从渗透压公式导出了凝固点降低和蒸气压之间的联系。 这个结果把与渗透压相关的各个经验定律统一起来，提供了通过测定凝固点或沸点来计算渗透压的有效方法，同时也进一步阐明了稀溶液理论的实际意义。

范托夫具有从实验现象中探索普遍规律的高超本领。 他运用热力学作为研究工具，但又不简单套用热力学公式，而是通过类比和想象，分析前人的经验结论，再结合自己的研究，从中概括出新的概念和思想，在化学的多个领域取得了巨大的成就。