玩出来的化学家

威廉·奥斯特瓦尔德，德国著名物理化学家。他提出了著名的稀释定理，对电离理论和质量作用定律进行了验证。他的研究对很多化学现象做了解释，同时也是一名优秀的学术组织者，创办了很多重要的期刊并培养了一大批青年研究者，是物理化学的创立者之一。

奥斯特瓦尔德画像

一、奥斯特瓦尔德生平简介

1853年9月2日出生在俄国拉脱维亚里加;

1872年入爱沙尼亚多尔帕特大学学习;

1878年获化学博士学位;

1881年任里加工业大学化学教授;

1887年任莱比锡大学物理化学教授;

1898年兼物理化学研究所所长;

1906年退休;

1909年获得诺贝尔化学奖;

1932年4月4日在德意志帝国莱比锡去世。

奥斯特瓦尔德把一生的时间都用到了化学动力学和催化剂的研究上。

在化学动力学方面的研究包括: 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，最先把质量作用应用在电离上，即奥斯特瓦尔德稀释定律。

在催化剂方面:1901年，为催化和催化剂下了现代的定义;1902年，指出催化剂只可以改变化学反应速率而不能影响化学平衡，催化作用是降低了被催化物质的活化能;同年，发明了由氨经过催化氧化制造硝酸的方法，后来被称为奥斯特瓦尔德法;1904年，最先对酸碱指示剂的变色机理给予解释，即化学中经常用到的奥斯特瓦尔德指示剂理论;同年，提出化学反应的实质就是离子间的相互作用，并建议把这个观点应用在化学反应研究分析上。

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。

二、奥斯特瓦尔德的成长和治学之路

奥斯特瓦尔德的父母都是德国移民的后裔，父亲戈特弗里德·奥斯特瓦尔德是以制木桶为生的手艺人，曾经在俄国各地流浪，经历了许多的苦难。因为常年漂泊在外，他的脾气变得非常暴躁，可却有着坚强的意志，他坚信，要想过上好的生活就一定要有知识。所以尽管他自己的文化水平不高，但却很重视对少年奥斯特瓦尔德的培养。

1.少年时代

奥斯特瓦尔德小时候是个对科学知识充满好奇和兴趣的少年。他家在一条小河的附近，这里就是他和小伙伴们一起进行“科学研究”的工作场所。他们一有空就到河边玩耍，而河里的鱼、水草就成了他们的研究对象，每天都会有新的发现。河里的一切都能引发他们无限的乐趣，他们在玩耍的时候会充满兴趣地对每天的新发现进行广泛的讨论。由于经常与朋友们到河边玩，给家里也添了不少的麻烦，但是父亲并没有制止他们这种“科学研究”活动。

奥斯特瓦尔德从小就精力充沛，对科学探索有浓厚的兴趣，便开始向各个可以施展能力的地方发展。11岁时，有一天，朋友送给他一本制作烟花的书，奥斯特瓦尔德立刻兴致勃勃地研究起来。他一有疑问就去向老师请教，但老师也没有能力解答他的问题。于是他只有自己动手，在没有任何人指导的情况下试着去做各种颜色的烟花。

他的这一举动得到了身边很多人的支持，包括他的父母。母亲把省下来的钱让他去买硝石、硫黄等材料，还为他找了许多器皿用在实验中。制作烟花是很危险的，很容易引起火灾，父亲再三考虑后，专门为他腾出一间屋子当作实验室。有了父母的大力支持，奥斯特瓦尔德的信心倍增。经过反复的实验，五颜六色的烟花终于飞上了夜空，看到这一切，他感到很满足，并第一次觉得自己有能力去完成自己想做的事。他曾感慨道:“在一切困难面前，有一个原则是有用的:你想去做某一件事，可又没有十分所握，最好的办法就是坚定信心。”

烟花制作的成功在很大程度上提高了奥斯特瓦尔德的信心和兴趣，他开始考虑制作一枚火箭，但火箭的制作难度和危险比制作烟花更大。在犹豫一段时间以后，他还是按捺不住内心的激动，决定动手制作。在与朋友们的共同努力下，一枚似模似样的火箭终于制作成功了，可还需要实验，到底在哪里发射呢?小伙伴们经过讨论，认为应当在烟囱管道里发射，这样就不会对人造成伤害。实际上，他们都知道这些防范措施是多余的，因为他们对这次实验的成功都没有多大的把握。然而，火箭竟然出乎意料地发射成功了，它从烟囱里直冲而上。

火箭发射的成功再一次鼓舞了奥斯特瓦尔德对化学实验的兴趣。他在化学实验过程中不仅掌握了很多实验技能，还发现了很多书本上没有的问题和方法，这些活动使奥斯特瓦尔德一生受益良多。若干年后，他成为很知名的化学家了，由于他会吹玻璃，会木工和金工技术，特别是善于为预定的目标设计和制造仪器设备，并灵活地装配和使用它们，所以能很顺利地到所需要的实验结果。奥斯特瓦尔德身边的朋友都为他超群和娴熟的实验技巧所折服。

奥斯特瓦尔德进行深入研究的动力就是兴趣，也是他通向成功的捷径，当然有时候从兴趣出发而放任自由的研究也是他屡遭失败的根源所在。在兴趣的驱使下，不久奥斯特瓦尔德又迷上了照相，当时摄影技术还在发展时期，虽然1868年已经发明了赛璐珞，但是工业生产赛璐珞胶卷还是1884年以后的事情。那时照相底板都得由摄影者自己制作，奥斯特瓦尔德就是根据当时已经发明的照相原理，自己动手制作了照相机底板和相纸。他身边的人都以为这只是一时的心血来潮，不会有结果。但不久，奥斯特瓦尔德竟然成功洗出了照片，他的老师、父母和朋友对此都感到十分惊讶，但同时又都认为他是个非常聪明又有才能的孩子。

奥斯特瓦尔德所做的这些实验大大提高了他解决问题的能力，也促使他养成了钻研问题的习惯，可这些却阻挡了他学习的进步。五年制的教育他用了7年的时间才算勉强完成。一年级时，他还是个优等生，但从二年级就开始了他的留级生涯，广泛的兴趣和爱好使得学习反倒成了“业余”的事情。二年级时重读了半年，三年级把主要精力又投入到各种有趣的化学实验中去，结果其他功课很受影响，只好重读一年。四年级又重了半年。五年级虽然没有重读，但在毕业考试中又遇到了更大的麻烦，俄语考试没能考及格。当时的拉脱维亚处于沙皇俄国的统治之下，俄语是非常重要的。其实在考试之前，他的同窗好友已经教了很多蒙混过关的秘诀，但奥斯特瓦尔德并没有采纳，以至于拿到了毕业证却不能升入大学，必须再补习半年的俄语。也许是老师见他聪明又可怜，就在考试前大发慈悲给他补习功课，而考试的内容“恰好”就是老师给他补习过的，因此，奥斯特瓦尔德才有资格升入大学。

2.大学学习

1872年1月，奥斯特瓦尔德成功进入多帕特大学接受教育。虽然有先前的教训，但在大学里，奥斯特瓦尔德依然没有抓紧时间认真学习。在大学三年的前两年里，他经常参加学校的四重奏乐队和其他的娱乐活动，对各种讨论活动也十分积极。而逃课对他来说却是家常便饭，即使去上课也没怎么认真学习过。父亲对奥斯特瓦尔德的这种学习态度很担忧。

但奥斯特瓦尔德并不是完全堕落了，只是他有太多的兴趣爱好以至于不能集中时间和精力去学习功课。在困境面前他振作起来，通过刻苦自学和向老师请教，他的学业有了很大的进步。他申请参加第一部分候补学位的考试，这种考试通常有三部分。大学二年级，他通过了第一部分的考试;大学三年级末，他通过了第二部分的考试，成功使他受到了巨大的鼓舞，他决定参加最后一部分考试。

许多人都以为他在吹牛，因为还有半个月就要考试了，几乎没人相信他可以成功，也没有人愿意听奥斯特瓦尔德的辩解，因为大家都知道，大学的前两年他从来没有认真学习过。于是，奥斯特瓦尔德只好拿人格来担保本次的考试，并下了一箱香槟酒的赌注。于是，奥斯特瓦尔德凭借自己超强的勇气和记忆力，终于在第三部分的考试中顺利通过，使周围的人对他刮目相看，自己也拿到了大学毕业证。

3.黄金时代

1887年奥斯特瓦尔德进入莱比锡大学，当上了化学系教授和主任。也是在这里，他开始了自己在科学研究生涯中的黄金时代。后来奥斯特瓦尔德所在的莱比锡大学的研究所也成了世界物理化学研究的中心。

奥斯特瓦尔德提出了化学现象的物理与化学本质，指出所有的化学反应都能够用热力学来解释，用他的原话就是:“毫无疑问，能够用热力学和F. M.吉布斯方程来解决问题。”他对化学史的兴趣也很浓厚，因此大家都称他是“德意志的拉瓦锡”。

奥斯特瓦尔德在《分析化学基础》一书当中，给分析化学下了一个很精辟的定义:“分析化学是实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变大，以方便洗涤和过滤。

奥斯特瓦尔德将质量作用原理应用在了电解质的电离，并引入了电解常数的概念。他讨论了电解质之间相互作用，并指出在每个化学反应中都会生成很难电解的物质，水是中和反应最后的生成物。他说:“如果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不大的。”上述观点就是缓冲溶液和缓冲作用的基本理论。

奥斯特瓦尔德还提出了溶度积的概念，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值，被称为溶度积。

奥斯特瓦尔德通过对指示剂的研究得出，指示剂就是弱酸的一种。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才会显示出混合的颜色，当加入氢离子时，甲基橙的电离减弱，溶液变成红色。这些观点可以说是最早对指示剂变色作用的解释。

1901年，奥斯特瓦尔德发表了他的现代催化剂概念。这一概念建立在下列四方面实验的基础上:过饱和溶液中结晶现象的催化作用、均相体系的催化作用、非均相体系的催化作用、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。”他还指出催化剂只可以加速反应平衡的到达，并不可以改变平衡常数。

由于对催化作用的深入研究，奥斯特瓦尔德成功地使氮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”。