阿爾弗雷德·沃納檢視原始碼討論檢視歷史

阿爾弗雷德·沃納（Alfred Werner）。原圖鏈接

阿爾弗雷德·沃納（Alfred Werner， 1866年12月12日－1919年11月15日），瑞士化學家 ，曾在蘇黎世聯邦理工學院學習，並在蘇黎世大學任教。因提出過渡金屬配合物的八面體構型而於1913年獲得諾貝爾化學獎 。他為現代配位化學奠定了基礎，是第一個獲得諾貝爾獎的無機化學家，也是1973年之前唯一得獎的化學家 。

生平

阿爾弗雷德·沃納（Alfred Werner），1866年出生於法國阿爾薩斯的米盧斯（Mülhausen），這個城市早前是法國的一部分，但1871年被吞併，成為德國的一部分，但家族還是繼續使用法語。儘管沃納的大部分文章都以德語在德國期刊上發表，但他對法國的文化和政治同情依然存在。

阿爾弗雷德·沃納的父親-讓·亞當·沃納（Jean-Adam Werner）是鑄造工人及鎖匠，在家中阿爾弗雷德·沃納是第四也是最後一個孩子，他的父親娶了第二任妻子薩洛梅·讓內特·沃納（SaloméJeanette Werner），也就是阿爾弗雷德·沃納的母親，她來自一個富裕的家庭。沃納對宗教幾乎不感興趣，但他的家人是羅馬天主教徒，所以他長大後也成為羅馬天主教徒。

瑞士聯邦理工學院獲得博士學位

沃納在學校時，表現出對化學的興趣，1878-85年則在巴黎高等職業學校選擇學習化學，18歲時就從事了他的第一項獨立化學研究。

1885年到1886年，他在德國軍隊的卡爾斯魯厄（Karlsruhe）服了一年義務役，在此期間，他在那個城市的技術中學參加了英格勒的演講。1886年，沃納去了瑞士，他參加了在蘇黎世聯邦技術高中的演講，1886年就讀於蘇黎世的EidgenössischesPolytechnikum（現為EidgenössischeTechnische Hochschule [ETH]或稱為瑞士聯邦理工學院），他在Technische Hochschule的化學講座中進行了審核。1889年並獲得了化學化學學位，他被任命為蘇黎世技術高中Lunge教授實驗室的助理，然後他開始與Hantzsch教授合作進行研究。1890年從蘇黎世大學正式獲得博士學位。在他的學習期間，他深受A. Hantzsch教授的影響。

他在蘇黎世大學獲得學位的論文題目是含氮分子中原子的空間排列。從1890年到1891年，他在這個問題上做了進一步的工作，並訪問了巴黎，在那裡他在法國學院（Collègede France）的Berthelot教授的帶領下工作。1892年，他回到蘇黎世，在技術高中任講師。1893年，他被任命為蘇黎世大學的副教授，接替Victor Merz，然後在大學講授有機化學。

自創「立體化學」理論

1892年沃納受聘於瑞士聯邦學院Habilitationsschrift （在大學任教所需的原始研究論文），成為了Polytechnikum的Privatdozent的無薪講師。在這項工作中，由於它是在一個不起眼的地方期刊上發表文章（1891年）而引起很少注意的，他建議替換奧古斯特·凱庫勒（August Kekule）在有機化合物中的剛性價鍵具有一種更為靈活的方法，即將親和力視為從原子中心到各個方向均等地作用的各種可整除的力。在蘇黎世的瑞士聯邦學院（Polytechnikum）學習化學的沃納雖然在1890年從蘇黎世大學獲得博士學位，但是瑞士聯邦理工學院直到1909年才授予他博士學位。

他移居蘇黎世大學後發表了他的第三篇有關立體化學的重要文章，闡述了關於「立體化學」的理論協調化合物 。儘管他對無機化學的知識非常有限，但他在1892年的一個晚上醒來，時間是凌晨2:00，解決了當時所謂的「分子化合物」的難題，在下午5:00之前寫了他最重要的理論論文。這使他幾乎一舉成名，並被任命為蘇黎世大學的傑出教授（副教授）。

家庭

娶妻生子入籍瑞士

沃納（Werner）是位令人著迷的講師和多產的研究人員，他非常善於交際，他的娛樂活動是檯球，國際象棋和瑞士紙牌遊戲Jass。 他在山上度過了假期，並花了很多時間參加瑞士以外的科學會議。作為一名講師，他是一位令人信服且熱情洋溢的演講者，他贈送了禮物以明確解釋難題。在他的學生中，有像詹施（Jantch），卡爾（ Karrer）和菲佛（Pfeiffer）這樣的傑出人物。 對其他人有價值的是，他於1904年出版的《無機化學的新思想》和《 立體化學教科書》（ Nehree Anschauungen auf dem Gebiete der anorganischen Chemie ）深具啟迪的作用。

1894年與當地的艾瑪·威廉敏娜·吉斯克（Emma Wilhelmina Giesker）結婚，艾瑪來自德國家庭。婚後他們育有一子阿爾弗雷德（Alfred）和一女夏洛特（Charlotte）。

1895年29歲的沃納就被提升為大學化學教授，他講授有機化學，直到1902年，還接手了無機化學講義。沃納獲准入籍瑞士，儘管在維也納，巴塞爾和維爾茨堡都曾獲得過職位，但他拒絕了這些職位，而是選擇留在蘇黎世。

成名

他在一篇關於礦物化合物的論文中指出了他的可變價理論，根據該理論，無機分子化合物包含單個原子，這些原子充當中心核，並在一個簡單的原子周圍排列了一定數量的其他原子，自由基或其他分子的空間，幾何圖案。表示圍繞中心核如此分組的原子數的數字被沃納稱為配位數，這些配位數中最重要的是3、4、6和8，其中6尤其經常出現。 數以千計的分子化合物對應於6號類型，並且在大多數分子化合物中，八面體的角處都有一個帶有配位原子的中心原子。

在接下來的20年中，Werner和他的合作者研究並準備了一系列新的分子化合物，並研究了它們的結構，並發表了許多論文，其中150篇是他本人的。 最後，他的工作最終發現了所研究複合物的旋光異構體，其存在已通過他的假設進行了預測。 以光學活性形式分離出40多個具有八面體對稱性的光學活性配合物，結果，與van't的四面體碳原子一樣，牢固地建立了配合物6的空間構型霍夫和勒貝爾。

沃納還研究了具有其他配位數的配合物，尤其是4，其形式可以是四面體或平面正方形。 正如保羅·菲佛（Paul Pfeiffer）在發表於《 大化學家》（1961，由愛德華·法伯（Eduard Farber）編輯，紐約Interscience）發表的沃納著作中所言，沃納的配位理論涵蓋了整個系統無機化學以及有機化學。 沃納因其所從事的研究工作而獲得1913年諾貝爾化學獎。

學術研究

第一本出版物是立體化學

沃納的第一本出版物是根據他的博士學位論文並與他的研究主管Arthur Hantzsch一起寫的立體化學 ，他將Joseph-Achille Le Bel和Jacobus Henricus van't Hoff的四面體碳原子（1874年）概念應用於氮原子。 它解釋了在三價氮化合物 （如肟）之間發生的許多順式-反式異構現象，導致了新異構體的發現，並將氮的立體化學置於一個一致的理論基礎上。在1891–92年冬季學期，Werner與Marcellin Berthelot一起在巴黎的Collègede France大學從事熱化學研究。

成立之初，沃納的理論在很大程度上沒有實驗驗證。他在該領域沒有做過任何工作，他引用來支持他的觀點的數據已被其他人獲得，尤其是他的主要科學對手丹麥化學家Sophus MadsJørgensen。約根森堅持使用競爭對手的布隆斯特蘭德·約根森「鏈理論」，該鏈理論最終被現代配位化學的基礎沃納理論所取代。

配位化學為主要理論工作

沃納放棄了凱庫勒（Kekule）人為的區分，這些區分是適用於經典化合價理論的「化合價化合物」與該理論無法解釋的「分子化合」。 後者是金屬胺，其中包含金屬鹽和氨（中性分子），兩者都能夠獨立存在。氨的基本性質被「掩蓋」，因為它不與酸反應。而且，金屬鹽和氨之間的強鍵的性質無法解釋。

也因此，沃納提出了一種革命性的方法，其中金屬胺（現在俗稱「沃納配合物」），復鹽和金屬鹽水合物的組成和構型是新概念（ 配位數）的邏輯結果。 他將金屬氨分為兩類：第六類為配合物，他假定了八面體構型；第二類為配合物，他提出了方形平面或四面體構型。 他還提出了兩種類型的化合價：將陰離子與金屬原子鍵合的主價和將氨與金屬原子鍵合的副價。

沃納通過列舉許多反應，轉變和異構現象證明了他的觀點的正確性。他表明，金屬胺中氨的損失不是簡單的損失，而是一種取代，其中陰離子的功能同時發生，從而導致陽離子化合物從非電解質到陰離子化合物的完全過渡。 他還展示瞭如何用水或其他基團替代氨，並證明了胺，復鹽和金屬水合物之間存在過渡系列。 此外，他推測了其他問題，例如溶液中鹽的狀態以及化學鍵合中的極化效應。

貢獻

被稱為「無機Kekule」

沃納不僅解釋了已知的配位化合物，而且還預測了許多未知化合物的存在，這是他和他的學生在四分之一世紀的合成活動中發現的，幾乎證實了他的理論。 他的離子鍵和非離子鍵概念使目前的靜電鍵和共價鍵之間的區別更加完整。 他的想法很快涵蓋了無機化學的幾乎整個領域，甚至在有機化學，分析化學和物理化學以及生物化學，地球化學和礦物學中得到了應用。 他是最早表明立體化學不僅限於有機化學而是普遍現象的人之一。他的配位理論對無機化學的影響與Kekule， Archibald Scott Couper ，Le Bel和van't Hoff的思想對有機化學的影響相當。因此，他有時被稱為「無機Kekule」。

第一位獲得諾貝爾化學獎的瑞士化學家

自1911年開始解決一系列配位化合物以來，維爾納成為第一位獲得諾貝爾化學獎的瑞士化學家，「以表彰他在分子中原子之間的聯繫方面所做的工作，他為研究工作注入了新的光輝。老問題，開闢了新的研究領域，尤其是無機化學領域。此後不久，他開始遭受普遍的，進行性的，退行性的動脈硬化 ，尤其是大腦的動脈硬化 ，這是由於多年過量飲酒和過度勞累而加劇的。最後他死於精神病醫院Burghölzli。 他不僅是現代無機立體化學的創始人，而且是有史以來的主要化學家之一。

創下無機配體的新里程碑

1893年，沃納（Werner）率先提出了用於含絡合離子的配位化合物的正確結構，其中中心過渡金屬原子被中性或陰離子配體包圍

例如，已知鈷形成化學式為CoCl 3 •6NH 3的「複雜」六氨合鈷（III）氯化物，但該點表示的締合性質卻是神秘的。 Werner提出了[Co（NH3）6 ] Cl 3結構 ，其中Co 3+離子在八面體的頂點處被六個NH3包圍。 Werner通過測量化合物在水溶液中的電導率以及使用硝酸銀沉澱法進行的氯離子陰離子分析證實了這三個Cl-以游離離子的形式離解。 後來，還使用磁化率分析來確認Werner關於CoCl 3 •6NH 3的化學性質的提議。

影響

Werner的名字將永遠與他建立的配位理論以及他對分子中原子空間關係的研究聯繫在一起，而他在24歲時就為博士學位論文奠定了基礎1892年，他在這項工作中提出了這樣一個想法，即在眾多的三價氮化合物中，氮原子的三個價鍵指向四面體的三個角，其中的第四個角被氮原子佔據。 1891年，他發表了一篇關於親和力和價理論的論文，其中他替代了Kekulé的恆定價概念，即親和力是從原子中心施加的吸引力，該力均勻地作用於表面的所有部分原子。

配位化學

對於具有一種以上類型配體的配合物，Werner成功地解釋了所觀察到的異構體的數量。例如，他解釋了存在兩種四胺異構體「 Co（NH3 ）4 Cl3 」，一種綠色和一種紫色。 Werner提出，這是式[Co（NH 3 ）4Cl 2 ] Cl的兩個幾何異構體 ，其中一個Cl-離子被解離，如電導率測量所證實。 Co原子在八面體的頂點處被四個NH3和兩個Cl配體包圍。綠色異構體是「反式」，兩個Cl配體在相反的頂點，紫色是「順式」，兩個Cl在相鄰的頂點。

沃納還製備了與光學異構體的配合物，並在1914年報告了第一個缺乏碳的合成手性化合物，稱為己醇 ，其分子式為[Co（Co（NH3）4（OH）2）3 ]Br6 。

價性質

在Werner之前，化學家將元素的化合價定義為元素的鍵數，而沒有區分不同類型的鍵。 但是，例如在[Co（NH3）6 ]Cl3這樣的絡合物中，Werner認為Co-Cl鍵在長距離上對應於3的「主要」價，而Co-NH3鍵對應於在較短距離處的「二級」價或弱價為6。 該次要價為6他稱為配位數 ，他定義為直接與中心金屬原子連接的分子（此處為NH3 ）的數目。 在其他建築群中，他發現協調數為4或8。

根據這些觀點和其他類似觀點，理查德·阿貝格（Richard Abegg）在1904年制定了現在稱為阿貝格（Abegg）的規則 ，該規則指出元素的最大正價價和負價價之差通常為8。1916年晚些時候，吉爾伯特·N·劉易斯（Gilbert N. Lewis）在他的立方原子理論中製定了「 八位位組法則 」，從而使用了該法則 。

在現代術語中，沃納的主價對應於氧化態 ，其次價稱為配位數。現在將Co-Cl鍵（在上述示例中）分類為離子鍵，並且每個Co-N鍵是路易斯酸 Co 3+和路易斯鹼 NH 3之間的配位共價鍵 。

殊榮

沃納是哥廷根的皇家科學學會（KöniglicheGesellschaft der Wissenschaften）和埃爾蘭根的物理醫學學會（Physikalisch-medizinischeSozietät）的相應成員。 他擁有日內瓦大學的名譽博士學位，並且是同一城鎮，法蘭克福/美因河畔的物理協會（Physikalischer Verein），德國的Bunsengesellschaft，法國興業銀行的物理學和自然歷史學會的名譽會員。洛桑的自然科學與倫敦化學學會的《 Vaudoise des Sciences Naturelles》。他還是莫斯科自然歷史，人類學和民族誌之友皇家學會的常任理事國。法國授予他法國化學學會獎的勒布朗獎章和法國公共法學院的榮譽。

作品

《立體化學》。菲舍爾，耶拿1904 杜塞爾多夫州立大學和州立圖書館 數字版本。

辭世

第一個獲得諾貝爾獎的無機化學家沃納，生命的最後階段失去健康，1913年，他獲得諾貝爾化學獎的那一年，已經患有動脈硬化症。到1915年，疾病纏身迫使他放棄了化學方面的一般講座，並在1919年不得不放棄了教授職位。

沃納苦於全身持續退行性的動脈硬化症 ，尤其是腦部疾患更為嚴重，起因於多年來過量飲酒和研究工作操勞所致。1919年11月15日，病逝於瑞士蘇黎世的Burghölzli精神醫院，享年53歲。