Научные работы Гесса и даже открытые им законы не привлекли должного внимания современников, а затем были и вовсе забыты. Лишь в 1887 г. В. Оствальд "открыл" Гесса и установил его заслуги.

Самые поразительные успехи физики и химии XX века связаны с периодической системой Менделеева. Можно много говорить о значении открытий, сделанных Д.И. Менделеевым (периодический закон и периодитеская таблица, гидратная теория растворов), Жозефом Луи Гей-Люссаком (открытие газовых законов), графом Амадеем Авогадро ди Гваренья ди Черрето (число Аввогадро) и др. Все эти научные открытия предшествовали эпохе Нобелевских лауреатов, сделавших гениальные открытия в области химии физической химии.

XIX век – это эпоха нобелевских лауреатов.

Одним из первых Нобелевских лауреатов стал Якоб Хендрик Вант-Гофф.

Он известен как открыватель многих законов физической химии. Исследуя скорости протекания химических реакций, он сформулировал основные постулаты химической кинетики и впервые ввел оценку скорости реакции с помощью константы скорости реакции; классифицировал химические реакции как мономолекулярные, бимолекулярные и полимолекулярные в зависимости от числа участвующих в них молекул, а также определил порядок некоторых реакций.

Хорошо известно правило Вант-Гоффа: При увеличении температуры на 10° скорость реакции увеличивается в 2…4 раза.

Он ввел и общепринятое обозначение обратимости реакции двумя стрелками, направленными в противоположные стороны.

Вант-Гофф открыл законы химической динамики и осмотического давления, за что в 1901 году получил Нобелевскую премию. Явления осмоса лежат в основе жизнедеятельности человека, живых организмов и растений и широко используются в технике.

Вант-Гофф выразил осмотическое давление формулой РV = iRT, где Р означает осмотическое давление вещества, растворенного в жидкости; V – объем; R – газовую постоянную; Т – температуру и i – коэффициент, который для газов часто равен 1, а для растворов, содержащих соли, – больше единицы. Проведенные Вант-Гоффом исследования разбавленных растворов явились обоснованием теории электролитической диссоциации С.Аррениуса. Впоследствии Аррениус приехал в Амстердам и работал вместе с Вант-Гоффом.

Исследования Вант-Гоффа объединили в единую теорию различные направления химической статики: термохимию, электрохимию и учение о равновесии. Возник единый теоретический фундамент химии.

В 1887 Вант-Гофф и В.Оствальд основали «Журнал физической химии» («Zeitschrift für Physikalische Chemie»).

Многогранны исследования и открытия в области физической химии, выполненные Сванте Август Аррениусом.

Аррениус с детства поражал окружающих своими способностями. Он учился со своим братом, который был старше его на два года; младший шутя справлялся с тем, что старшему давалось с большим трудом.

В 1884 Аррениус разработал основные положения теории электролитической диссоциации. Аррениус пришел к следующим заключениям: сопротивление раствора электролита растет, если его разбавить; в сильно разбавленном растворе электропроводность пропорциональна концентрации; электропроводность раствора – сумма электропроводностей соли и растворителя; отклонение от этих закономерностей наблюдается лишь тогда, когда происходит реакция между веществом и растворителем.

Из этих фактов Аррениус сделал вывод, что молекула распадается на положительные и отрицательные фрагменты – ионы. Электрический ток направляет ионы к противоположно заряженным электродам.

Эта гипотеза составила основу докторской диссертации Аррениуса Исследования гальванической проводимости электролитов, которую он в 1884 представил к защите в Упсальском университете. Совет факультета оценил его диссертацию по четвертому классу – слишком низко, чтобы Аррениус мог быть допущен к чтению лекций. По существу его диссертация была отвергнута.

Основным противником Аррениуса был Д.И. Менделеев. До конца своей жизни он не признавал теорию электролитической диссоциации.

Не обескураженный этим Аррениус не только опубликовал полученные результаты, но и разослал копии своих тезисов ряду ведущих европейских ученых. Немецкий химик В.Оствальд (Нобелевская премия, 1909) с энтузиазмом воспринял идеи Аррениуса. Оствальд так заинтересовался этой работой, что посетил Аррениуса в Упсале и даже приглашал его поработать в своей лаборатории в Рижском политехническом институте.

Теория электролитической диссоциации объяснила связь между явлениями, которые, казалось бы, далеко отстоят друг от друга, например между электрической проводимостью и реакционной способностью электролитов.

Дальнейшее изучение концентрированных растворов электролитов и неводных растворов привело к созданию современного учения о растворах, которое расширяет и дополняет теорию Аррениуса. Поскольку растворы широко распространены в природе и занимают важное место в практической деятельности, исследования Аррениуса помогли объяснить многие сложные вопросы в области физики, химии, геологии и биологии.

Результаты исследований Аррениуса наряду с теорией электролиза явились ключевыми при создании современной электрохимии, нашли повсеместное применение в химической практике, особенно в области неорганической и аналитической химии.

Теория электролитической диссоциации способствовала созданию современной теории кислот и оснований.

В 1889 Аррениус объяснил сущность температурной зависимости скорости химических реакций, ввел понятие энергии активации и предложил важнейшее уравнение химической кинетики – уравнение Аррениуса. Это произошло во время его пребывания у Вант-Гоффа, когда потребовалось дать объяснение влиянию температуры на инверсию сахара.

Развивая научную деятельность в области, которая и в то время, и до наших дней стоит в центре внимания теоретической химии, а именно теорию растворов, необходимо отметить большое значение работ, выполненных Дмитрием Петровичем Коноваловым.

Дмитрий Петрович Коновалов родился в 1856 г. в Екатеринославской губернии. Учился в Екатеринославской гимназии и еще в гимназические годы увлекался химией и физикой. Окончив в 1873 г. гимназию с золотой медалью, поступил в Екатеринославской Горный институт По окончании Коновалов отправился в Страстбург, где начал работать у известного физика Кунда по вопросу упругости пара над раствором.

Магистерская диссертация Коновалова "Об упругости пара растворов" представляет классическое исследование в полном смысле этого слова. Без изложения результатов и выводов этой работы не обходится ни один учебник физической химии на любом языке. Хотя со времени выхода работы Коновалова в свет прошло более шестидесяти лет, дальнейшее изучение этой области не внесло ни единой поправки в работу Коновалова и никаких существенных дополнений.

Вся работа проникнута одной основной идеей - растворы представляют химические соединения и между химическими соединениями и растворами нет границ.

Приводя множество фактов, доказывающих химическое взаимодействие между растворенным веществом и растворителем, Коновалов с еще большей силой, чем Менделеев, подчеркивал, что математические выводы Вант-Гоффа опираются на опытные данные, относящиеся только лишь к разбавленным растворам. Поэтому он не считал доказанным основное положение Вант-Гоффа, т.е. аналогии между растворением и испарением. "Само собою разумеется, если такого рода выводы опираются на заимствованные из опытов данные и получаются рациональным приложением законов термодинамики, то достоверность выводов не может служить в пользу теории".

Коновалов в то же самое время, подобно Менделееву, живо интересовался практическими вопросами и принимал деятельное участие в развитии многих отраслей химической промышленности. Даже составившее ему мировое имя исследование "06 упругости пара растворов", посвященное теоретическому вопросу о природе растворов, в то же время имеет огромное практическое значение, так как этой работой установлены основы теории перегонки жидких смесей.

"С наступлением XX века в России возникла школа химиков-металлографов... В России новая металлохимия достигла выдающихся успехов; русскими учеными был произведен ряд образцовых исследований, представляющих действительно ценное обогащение науки и проложивших во многих отношениях новые пути... Первым представителем этого нового направления в России является Николай Семенович Курнаков, который проявляет примерную по интенсивности научную деятельность и успел создать русскую школу по металлографии". Эти слова, написанные известным химиком Вальденом в 1917 г. , Н.С.Курнаков на основании обстоятельного изучения температур кристаллизации (плавления) сплавов металлов, свойств жидких и твердых фаз приходит к заключению, что характерным признаком большого числа металлических систем является образование соединений определенного состава, обладающих более высокой температурой плавления, чем наиболее высоко-плавкий компонент. В этой большой серии работ развивается понятие о сингулярной (особой) точке, образуемой пересечением двух кривых и отвечающей определенному химическому соединению (дальтониды).

Изучение металлических сплавов, а также и солей было значительно продвинуто новым методом исследования, разработанным Курнаковым и развитым им в гармоническую стройную систему - учение о физико-химическом анализе.

Физико-химический анализ - один из самых молодых разделов химии - является созданием Курнакова, положившего основы этой новой науки и в течение нескольких десятилетий продолжавшего успешно развивать ее. Во всех химических вузах Советского Союза физико-химическому анализу уделено видное место в учебных планах при изучении физической химии.

В 1918 г. Курнаков основал Институт физико-химического анализа и был его директором до слияния этого института с Институтом платины и лабораторией общей химии Академии наук в мощный Институт общей и неорганической химии Академии наук (ИОНХ), который в настоящее время носит имя своего создателя..

Новая отрасль науки, созданная Курнаковым, проникнута основной идеей, которую он развивал на протяжении всей своей шестидесятилетней научной деятельности: в физико-химическом анализе химия неразрывно связана с математикой, геометрией и топологией.

Выдающаяся научная деятельность Курнакова, перу которого принадлежит около четырехсот пятидесяти научных работ, неоднократно отмечалась не только научными обществами и Академией наук, но и Правительством Советского Союза. В 1939 г. Курнаков за достижения в области химии был награжден орденом Трудового Красного Знамени; в 1940 г. ему было присвоено звание заслуженного деятеля науки; наконец, в марте 1941 г. за несколько дней до своей смерти Курнаков получил высшую награду советского ученого - Сталинскую премию.

Сталинская премия была присуждена Курнакову за его работы, опубликованные в 1937-1939 гг., и его книгу "Введение в физико-химический анализ", напечатанную в 1940 г. Сталинская премия увенчала труд всей его жизни. Физико-химический анализ занимается изучением физических свойств химической равновесной системы при изменении ее химического состава. Основным формальным приемом физико-химического анализа является построение геометрических диаграмм, выражающих зависимость свойства от состава. Объектом исследования в физико-химическом анализе являются жидкие растворы либо твердые сплавы; изучение свойств ведется при всех доступных для исследования соотношениях состава.

В теоретическом отношении работы школы Курнакова в области изучения соляных равновесий примыкают к соответствующим работам Вант-Гоффа, но превосходят их по законченности. Для оценки практи-ческого значения этих работ достаточно указать, что Курнаков с сотруд-никами изучили Саккские озера (в Крыму), Кара-бугаз и Соликамские

месторождения калиевых солей с их величайшими в мире запасами, а также многие другие залежи и соляные озера. Болыпое внимание в этих работах было уделено изучению далеких окраин; экспедициями, организованными Курнаковым и его сотрудниками, были открыты, исследованы и пущены в эксплуатацию богатые месторождения различных солей в республиках Средней Азии и Казахстана.

Основные работы, выполненные по электрохимии и термодинамике газофазных реакций выполнены Нобелевским лауреатом Фрицем Габером.

В 1904–1905 ученый, исследуя состояния равновесия аммиака, показал возможность его синтеза из азота и водорода, в 1907–1909 сконструировал небольшой аппарат для получения этого продукта, в 1910–1915 осуществил каталитический синтез аммиака. Эта работа позволила разрешить давнюю проблему фиксации азота и получения азотных удобрений. Кроме того, отпала необходимость в экспорте селитры (Германия ввозила ее из Чили), применяющейся при производстве взрывчатых веществ.

В 1913 был введен в строй первый завод по получению синтетического аммиака в Оппау. В этот период в концерне «Баденские анилиновые красители и содовые заводы» были созданы смешанные катализаторы синтеза аммиака, позволившие многократно ускорить процесс и не проводить его, как раньше, при высоких температуре и давлении. В 1909 Габер изобрел стеклянный электрод, до сих пор применяющийся для измерения pH растворов. Одной из последних его разработок стал поиск способа получения золота из морской воды.

В 1909 Габер изобрел стеклянный электрод, до сих пор применяющийся для измерения pH растворов.

Интересы Уильяма Джиока концентрировались на свойствах и поведении материи при сверхнизких температурах, на тех областях науки, которые затрагивали принципы термодинамики. Термодинамика рассматривает свойства систем в равновесных условиях и превращение тепла в механическую, химическую и электрическую энергию. Этот раздел физики был развит в XIX в. в процессе конструирования эффективных машин, в которых горячие газы использовались для совершения полезной работы.

Третье начало термодинамики, сформулированное Вальтером Нернстом, гласит, что энтропия чистого кристаллического химического элемента равна нулю при температуре абсолютного нуля (обозначается как 0°К). В этих условиях молекулы вещества организованы определенным образом, и поэтому природные явления обычно не поддаются наблюдению.

В первом десятилетии XX в. температура около 1°К была достигнута в лабораторных условиях. Метод, предложенный датским физиком Хейке Камерлинг-Оннесом, основывался на испарении жидкого гелия при низкой температуре в вакууме. В 1924 г. Джиок предложил метод, который позволил получать даже более низкие температуры и который основывался на феномене, известном как адиабатическое размагничивание.