Chemicus met fantasie

Honderd jaar geleden won J.H. van 't Hoff de eerste Nobelprijs voor de Chemie. Hij gaf de scheikunde een ander gezicht, had Byron paraat en vond dat echte wetenschap niet buiten fantasie kon.

HAD AMSTERDAM in 1895 universiteitshoogleraren gekend, geleerden van naam die bevrijd van papierwinkels en vergaderplicht zich kunnen wijden aan onderzoek, dan zou J.H. van 't Hoff wellicht gebleven zijn. Nu hoefde de hoogleraar in de chemie, mineralogie en geologie niet lang na de denken: het aanbod om bezoldigd lid van de Pruisische Academie van Wetenschappen te worden, en ordentlicher Honorarprofessor aan de Universiteit van Berlijn, was te verleidelijk om te weerstaan.

Het was niet voor het eerst dat er aan Van 't Hoff getrokken werd. De grondlegger van de fysische chemie, een nieuwe richting binnen de scheikunde, was in juni 1887 een leerstoel aangeboden door de universiteit van Leipzig. Hij ging er poolshoogte nemen en overwoog ernstig Amsterdam voor gezien te houden. Daar moest hij het doen met een ouderwets, veel te klein laboratorium aan de Groenburgwal, en ook ging hij zwaar gebukt onder de last die onderwijs en beheer met zich meebrachten. Zodra het nieuws van het mogelijke vertrek naar Leipzig uitlekte, ontving Van 't Hoff van alle kanten smeekbedes het vaderland trouw te blijven. Toen bleek dat een nieuw laboratorium het tij kon keren, maakte de Amsterdamse gemeenteraad in drie weken 200.000 gulden vrij, destijds een fors bedrag. Het nieuwe chemische lab, op de hoek van de Nieuwe Prinsengracht en de Roetersstraat, was in 1892 klaar.

Het hielp niet. Sterker, de nieuwe behuizing zoog zoveel studenten aan dat de colleges, tentamens en examens Van 't Hoff nóg sterker in het doen van eigen onderzoek belemmerden. ``Als men bijna twintig jaar lang, ieder jaar opnieuw, [eerstejaars] verteld heeft dat kaliumpermangenaat oxiderend werkt, dan begint dat te vervelen.'' Tijdens het derde Natuur- en Geneeskundig Congres, in 1891 in Amsterdam, brak hij een lans voor het instellen van research-hoogleraren. Nadat hij diverse uitnodigingen, onder andere uit Groningen, had afgeslagen, bezweek Van 't Hoff in 1895 voor het aanbod uit Berlijn. Kerstmis 1894 was Max Planck al in Amsterdam langsgeweest om de voorwaarden te bespreken onder de kerstboom in het laboratorium, die versierd was met gasbranders, kolven, reageerbuisjes en glasdraad, lag voor de Duitse gast een gerookte paling in de vorm van een integraalteken.

Van 't Hoff zou er in Berlijn in salaris weinig op vooruitgaan, maar hij hoefde maar één uur college per week te geven en had dus alle ruimte om onderzoek te doen. Ditmaal liepen de Amsterdamse pogingen om Van 't Hoff te behouden op niets uit. De weigering van de minister van Onderwijs om hem zo goed als geheel van zijn onderwijstaak te ontheffen, deed de deur dicht. De reacties op het vertrek naar Berlijn liepen sterk uiteen. Zagen Van 't Hoffs collega's de overstap als een grote eer, buiten kringen van chemici viel gemor te beluisteren. Hadden ze daarvoor een splinternieuw laboratorium neergezet? Er werd flink geroddeld over Van 't Hoffs liefde voor een goed glas wijn.

Thorbecke

Jacobus Henricus van 't Hoff werd in 1852 geboren in Rotterdam, waar zijn vader arts was. Henry volgde particulier onderwijs maar blonk zo uit dat hij in 1867 toelatingsexamen deed voor klas 4 van de HBS. Die Hogere Burger School, vier jaar eerder in het leven geroepen door Thorbecke, was bedoeld om kinderen uit de middengroepen aan een nuttig beroep te helpen. In de praktijk bleek de HBS beter op exacte universitaire studies voor te bereiden dan het gymnasium. Wiskunde, natuurkunde en scheikunde namen op het lesrooster een prominente plaats in en de scholen hadden practicumlokalen die beter waren geoutilleerd dan menig laboratorium op de universiteit. Niet voor niets deden bijna alle Nederlandse Nobelprijswinnaars uit het begin van de vorige eeuw de HBS.

In 1869 ging Van 't Hoff in Delft chemische technologie studeren. Een vakidioot was hij niet: hij bestudeerde het positivisme van Comte, Whewell en Taine, dweepte met de dichter Byron en richtte een debatingclub op. Theorie interesseerde hem meer dan praktijk en in een suikerfabriek in Noord-Brabant, waar hij na het eerste jaar vakantiewerk deed, besefte hij als technoloog in een vreselijk saaie wereld te zullen belanden. In ijltempo studeerde hij af (een jaar eerder dan gebruikelijk) en zocht zijn heil in Leiden. Daar trok wiskunde hem het meest. Binnen een jaar haalde hij zijn kandidaats, waarna hij in Bonn zijn studie vervolgde in het chemisch laboratorium van August Kekulé, de ontdekker van de koolstofring in benzeen. De stad van Heine en Beethoven beviel Van 't Hoff zeer, al bleken zijn experimentele vaardigheden beperkt. ``In Leiden was alles proza, de omgeving, de stad, de mensen. In Bonn alles poëzie'', schreef hij zijn ouders.

In 1874, aansluitend op een tweede stage in Parijs, publiceerde de toen 22-jarige Van 't Hoff het artikel dat hem wereldberoemd zou maken: Voorstel tot uitbreiding der tegenwoordig in de scheikunde gebruikte structuurformules in de ruimte. Twaalf bladzijden telde het pamflet op de titelpagina ontbrak de auteursnaam maar ze markeerden het begin van de stereochemie, een nieuwe tak in de chemie. Als eerste verklaarde Van 't Hoff hoe organische stoffen met dezelfde structuurformule dankzij een verschil in ruimtelijke bouw toch verschillende eigenschappen kunnen hebben. Melkzuur (C3H6O3), zo besefte hij tijdens een ommetje in de Utrechtse binnenstad in een flits, is niet plat maar heeft de vorm van een tetraëder (regelmatig viervlak). In het midden zit een koolstofatoom en in de vier hoekpunten een OH-, een H-, een CH3- en een O=COH-groep (zie de figuur). Dat levert twee configuraties op die elkaars spiegelbeeld zijn. Dus bestaat er linksdraaiend én rechtsdraaiend melkzuur.

Gebrek aan respons

In eerste instantie volgde op het verschijnen van het Voorstel een daverende stilte. Dat Van 't Hoff zelfgemaakte kartonnen modellen van zijn ruimtelijke moleculen naar bekende chemici in binnen- en buitenland stuurde, mocht niet baten en ook de Franse vertaling in Archives Néerlandaises haalde niets uit. Oorzaak van dit gebrek aan respons was het wantrouwen van de meeste chemici in die tijd tegenover atomen en moleculen. Als hypothese viel er misschien nog mee te leven maar hun fysische realiteit werd ontkend. Ook druisten de eigenschappen van het centrale koolstofatoom in Van 't Hoffs tetraëder in tegen de wetten van de toenmalige natuurkunde.

Pas toen de Utrechtse hoogleraar in de meteorologie Buys Ballot, van huis uit chemicus en een warm pleitbezorger van het atomisme, zich ermee ging bemoeien kwam er beweging in de zaak. Maar de echte doorbraak kwam pas nadat in 1877 het Voorstel in het Duits verscheen. Toen Die Lagerung der Atome im Raume onder ogen kwam van Hermann Kolbe, hoogleraar chemie in Leipzig, leidde dat tot een ongemeen felle aanval op Van 't Hoff. Kolbe, de ontdekker van een middel tegen reuma, repte in het Journal für praktische Chemie van een `von Phantasie-Spielereien strotzende Schrift' van `een zekere dr. J.H. van 't Hoff (...) die naar het schijnt in exact chemisch onderzoek niet veel zin heeft'. Van 't Hoffs stereochemie was een theorie die `ganz und gar das thatsächlichen Bodens entbehren und dem nüchternen Forscher rein unverständlich sind'. Het was een storm in een glas water, maar opeens wilde iedereen in Duitsland die publicatie wel eens zien.

De wet op het hoger onderwijs van 1876 kwam voor Van 't Hoff als geroepen. De Nederlandse universiteiten kregen een expliciete onderzoekstaak en het regende nieuwe leerstoelen. Ook promoveerde het Amsterdamse Athenaeum Illustre tot echte universiteit, zij het dat de gemeente de kosten moest dragen. Van 't Hoff, die na zijn promotie in 1874 had geprobeerd HBS-leraar te worden (bij sollicitaties maakte hij een slordige, verstrooide indruk en de directeuren vreesden voor ordeproblemen) en toen dat niet lukte op de Veeartsenijschool in Utrecht belandde, werd gevraagd in Amsterdam lector in de chemie te worden. In 1878 werd hij gewoon hoogleraar. In zijn oratie, De verbeeldingskracht in de wetenschap, hield hij de biografieën van ruim tweehonderd geleerden tegen het licht, om te concluderen dat naast waarneming fantasie broodnodig is een reactie op de uithaal van Kolbe.

De Amsterdamse jaren waren voor de wetenschapper Van 't Hoff de vruchtbaarste. De Van 't Hoff-vergelijking, het principe van Van 't Hoff, de wet van Van 't Hoff, de Van 't Hoff-factor: ze hebben alle betrekking op in Amsterdam onderzochte fenomenen, te weten chemische evenwichten en osmotische druk in verdunde oplossingen. Het zijn, net als het onderzoek naar reactiesnelheid, onderwerpen uit de fysische chemie, een vakgebied dat hij samen met Wilhelm Ostwald en Svante Arrhenius (een Zweedse natuur- en scheikundige) op de kaart zette.

Altijd was bij Van 't Hoff het experiment hulpmiddel, geen doel, en vaak gebruikte hij andermans resultaten om er zijn eigen conclusies uit te trekken. Het idee stond voorop, bijverschijnselen deden er minder toe. Hij had een tomeloze energie, eiste van anderen net zo veel als van zichzelf en zag zijn medewerkers als meetslaven. Tegelijk was hij zeer benaderbaar en wars van dikdoenerij. Wanneer op het laboratorium vanwege administratieve rompslomp het onderzoek er weer eens bij was ingeschoten, haalde hij 's avond thuis, terwijl de kinderen in zijn werkkamer speelden, de schade in. Maar door zijn solitaire karakter heeft Van 't Hoff, in tegenstelling tot de communicatief begaafde en warme Ostwald, nooit school gemaakt.

In Berlijn kon Van 't Hoff zelf zijn onderzoeksgebied kiezen. Uit dankbaarheid voor zijn nieuwe vaderland koos hij een praktisch onderwerp waar de Duitse economie wat aan had: de Strassfurter zoutafzettingen. Bij Strassfurt, een plaats in Midden-Duitsland, liggen enorme zoutlagen, het resultaat van ingedampt zeewater. Behalve gewoon keukenzout (NaCl) bevatten ze kalizouten en andere ingewikkelde verbindingen die in kunstmest verwerkt worden. Van 't Hoff onderzocht de condities waaronder al die zouten zich vormen. In welke volgorde scheidden de zouten zich af? Wat was de invloed van de temperatuur? Het ging om lastig en tijdrovend onderzoek en soms duurde het maanden eer de gewenste verbindingen zich in het lab gevormd hadden. Toen in 1908 het project werd afgesloten, lagen er in totaal 55 publicaties. Van 't Hoff had er met dertig man aan gewerkt.

Door het wegvallen van de onderwijslast ontpopte Van 't Hoff zich in Berlijn tot een ander mens. Opeens had hij tijd voor zijn gezin en opgewekt stortte hij zich in het sociale leven. Stond hij in Amsterdam bekend als een gesloten man die weinig vrienden maakte, iemand met despotische trekjes die zijn medewerkers als machines zag, in Berlijn maakte hij een vrolijke, innemende indruk. Zwemmend in de medewerkers had Van 't Hoff tijd om in populariserende voordrachten een breed publiek van de fysische chemie op de hoogte te stellen. In kringen van de Duitse chemie was hij een graag geziene gast. Toen hij in 1901 de eerste Nobelprijs voor de Chemie won eerder dat jaar verleenden Yale en Harvard hem een eredoctoraat kon hij niet meer stuk. Overigens kreeg hij de Nobelprijs niet voor zijn stereochemische werk maar voor onderzoek naar osmose en chemische dynamiek.

In 1907 werd bij Van 't Hoff tuberculose geconstateerd. In de zomer van dat jaar verergerden de koortsen dusdanig dat hij in Sülzhayn in een privé-kliniek werd opgenomen. Het najaar ging hij weer aan de slag maar volledig herstel bleef uit. In 1909 publiceerde hij nog een verhandeling over de fermentwerking na het zout koos hij het grensgebied tussen chemie en biologie als zijn nieuwe onderwerp maar het werken viel hem zwaar. Zijn toestand verslechterde snel. Tot op het laatst schreef hij op Byron geïnspireerde poëzie en altijd was het verzameld werk van zijn held onder handbereik. ``Byron'', zo schreef hij zijn ouders toen hij in Delft studeerde, ``was iemand aan wie ik mij zo geheel had toevertrouwd, om, als het ware met het hoofd geleund tegen zijn boezem, na te denken, en het leven door te gaan.''

Op 1 maart 1911 overlijdt Van 't Hoff, 58 jaar oud.

Zondag 30 september om 16 uur begint in Amsterdam de Van 't Hoff-week met de presentatie in de hal van het Maagdenhuis van het boek `Een romantisch geleerde: Jacobus Henricus van 't Hoff (1852-1911), geschreven door E.H.P. Cordfunke. Vossiuspers, geïll., 94 blz. Prijs: ƒ29,50. ISBN 90 5629 200 5. Ook wordt die dag in het Maagdenhuis een kleine tentoonstelling geopend, die loopt tot 9 november.

Maandag 1 oktober houdt de KNAW in de Aula aan het Spui het Van 't Hoff Centennial Symposium. Tevens is dan de presentatie van het boek `Chemie achter de dijken: uitvindingen in de eeuw na Van 't Hoff.' Zie www.knaw.nl/vanthoff/