Леопольд Пфаундлер фон Хадермур (; 14 февраля 1839, Инсбрук, Австрия – 6 мая 1920, Грац, Австрия) — австрийский , физико-химик. Внёс значительный вклад в современную физическую химию, в особенности, в кинетическую теорию химических реакций. Доктор философии (1861). Член Австрийской академии наук (1881) Первый альпинист, поднявшийся на вершину Хофманшпитце (3112 м). Тесть учёного Теодора Эшериха, открывшего и описавшего кишечную палочку Escherichia coli.

История семьи Леопольд Пфаундлер родился 14 февраля 1839 года в городе Инсбрук (Австрия) в семье, происходившей из знатного Австрийского рода. Первые упоминания предка, служившего трубачом в армии короля Максимилиана I, найдены в записях XV века. Отец Л. Пфаундлера Игнац Иоганн Пфаундлер (1808-1861) имел степень Доктора наук по праву, работал адвокатом и был профессором в Инсбрукском университете, где преподавал гражданское право. Мать Розин Холланд скончалась в 1892 г.

В 1869 году Л. Пфаундлер женился на Амалии Ганаль, рожденной в 1843 г. В браке родились дочь Маргарет (1870–1948) и 3 сына: Майнхард (1872-1947), Ричард (1882–1959) и Герман (род. в 1882 г.). Майнхард получил степень Доктора медицинских наук в Университете Граца, внес вклад в развитие всех аспектов педиатрической медицины и 1903 г. был назначен директором университетской детской больницы в Мюнхене. Ричард был удостоен звания профессора финансов в Инсбрукском университете. Герман получил степень Доктора наук по праву и работал начальником отдела Федеральной канцелярии в Вене. Маргарет вышла замуж за ученого Теодора Эшериха в Граце, с которым у них родилось двое детей – сын Леопольд (1893-1903) и дочь Шарлотта («Сонни») (1895-1980).

Образование и карьера Л. Пфаундлер обучался в средней школе в 1848-1856 г. В 1857 г. поступил в Университет Инсбрука, где под руководством химика-органика Генриха Глазивеца (1825–1875) изучал органическую химию и уже тогда опубликовал свои первые работы. В университете он также посещал лекции по физике и математике. В 1859 г. занятия были прерваны Австро-итало-французская войной в Северной Италии, в которой Л. Пфаундлер стал участником на добровольной основе.

В летнем семестре 1861 г.  Л. Пфаундлер работал в Мюнхенском университете под руководством немецкого химика-органика Юстуса фон Либиха. и в том же году в Инсбруке получил степень Доктора философии. После трех лет работы ассистентом в лаборатории Глазивеца, Пфаундлер провел 1864-1865 годы в Париже, изучая физическую химию, где работал в лабораториях Шарля Адольфа Вюрца (1817-1884) и Анри Виктора Реньо (1810-1878), где работал над описанием «химической механики» химических процессов. В Париже ученый также посещал лекции Анри Этьен Сент-Клер Девиля (1818-1881) и Бертло. Работы Девиля об экспериментальном поведении равновесных систем, включающих диссоциацию газов и твердых веществ, таких как: CaCO3, NH4Cl и PCl5, - стали основой, на которую ссылался Пфаундлер во время создания своей главной научной работы - кинетической теории химических реакций.

В 1866 г. Пфаундлер стал приват-доцентом по физической химии в Инсбруке, хотя в очередной раз его академическая карьера была прервана военной службой, на этот раз в Третьей Войне за независимость Италии 1866 года. В следующем 1867 году в возрасте 28 лет, он опубликовал свою основополагающую работу о применении кинетической теории вещества и тепла к химическим реакциям, предположив, что «не все молекулы находятся в одном и том же состоянии движения в одно и то же время». Ученый предположил образование «мгновенно образованных сложных молекул», которые распадаются либо на молекулы конечных продуктов, либо на исходные молекулы. Это понятие предвосхищает переходные комплексы химической кинетики. В этом же году Л. Пфаундлер получил звание профессора физики Инсбрукского университета и Здесь он оставался до 1891 года, когда в 1891 г. стал приемником Людвига Больцмана (1844-1906) на должности профессора физики в Университете Граца. В то время, когда Л. Пфаундлер преподавал, у него не было достаточных средств для экспериментальных исследований. В основном ему приходилось ограничиваться подготовкой демонстрационных экспериментов и теоретической работой.

Хотя Л. Пфаундлер не опубликовал ничего существенного после 1877 г., его «Вклады в химическую статику», а именно его молекулярно-кинетическое представление о химических равновесиях и его идея о переходном состоянии, оказали влияние на развитие физической химии на десятилетия.

В 1910 году Пфаундлер стал почетным профессором Граца, а также император удостоил его титула Пфаундлера фон Хадермур.

Область научных исследований Многочисленные работы Пфаундлера, опубликованные главным образом в изданиях Венской академии наук, касаются преимущественно физико-химических вопросов: диссоциации, теплоёмкости растворов и чистой воды, охладительных смесей и определения молекулярного веса.

Кинетико-молекулярная теория химического равновесия газовых реакций

Опорные научные труды

Работы Рудольфа Клаузиуса и Джеймса Максвелла Понимание того, что для математического развития кинетической теории газов и жидкостей требовалось использовать принципы статистики, постепенно развивалось, начиная с работ Рудольфа Клаузиуса и Джеймса Максвелла и заканчивая созданием статистической механики австрийским физиком Людвигом Больцманом и американским физиком Джозайей Уиллардом Гиббсом в конце XIX века. Работы немецкого физика Рудольфа Клаузиуса послужили основой для статьи Пфаундлера 1867 года о применении кинетической теории тепла и вещества. Клаузиус первым обратил внимание на то, что в многоатомной молекуле также есть внутреннее вращение и колебания, и что различные столкновения приводят к перераспределению кинетической энергии между этими модами, в результате чего наблюдается распределение молекул по скоростям. Другими словами, заданная температура будет соответствовать среднему значению кинетической энергии молекул, а не фиксированному значению для каждой из них. Данный статистический подход был развит Клаузиусом в 1858 г. во введении в концепцию средней длины свободного пробега и Максвеллом в 1860 г. во введении к его знаменитой работе о функции распределения молекул по скоростям. Концепция взаимного преобразования энергии поступательного движения в энергию внутреннего вращения и колебаний, и идея соответствия определенной температуры характерному распределению молекул по энергиям, станут основными принципами кинетической теории, которые Пфаундлер использует для описания химических реакций. Пфаундлер прочитал статью Клаузиуса 1857 года “The Kind of Motion Which We Call Heat”, в которой Клаузиус применил свои представления о видах движения молекул и характерных распределений молекулярных скоростей при постоянной температуре к объяснению испарения и сделал следующие выводы:

…исследовать, может ли, вследствие сходства между этими двумя явлениями [т.е. диссоциации и испарения], гипотеза, подобная той, которую использовал Клаузиус для объяснения испарения, быть полезной и для объяснения диссоциации.

Работы Анри Сент-Клер Девиля В своем известном обзоре экспериментальной работы по диссоциации Девиль подчеркнул аналогию между поведением равновесий, возникающих в результате термической диссоциации твердых веществ, и равновесий, возникающих при испарения чистых жидкостей. Подобно тому, как каждое значение температуры для последнего процесса соответствовало определенному давлению пара, каждое значение температуры для первого процесса соответствовало определенной степени диссоциации. Удаление пара приводило к испарению жидкости при постоянной температуре, тогда как добавление пара приводило к конденсации, добавление одного или нескольких газообразных продуктов диссоциации при постоянной температуре приводило к осаждению недиссоциированного твердого вещества, а удаление одного или нескольких продуктов – к его диссоциации. В самом деле, поскольку известно, что Пфаундлер изучал физическую химию в Париже в 1864-1865 годах и что, находясь там, он посещал лекции Девиля, он вполне мог слышать об этих аналогиях непосредственно от самого Девиля.

Кинетические основы реакции диссоциации, “A Contribution to Chemical Statistics” Прорывная статья Пфаундлера “A Contribution to Chemical Statistics” включает в себя три основные части, заключение и длинное дополнение.

Применение кинетической теории к простым реакция диссоциации В первой части он описывает применение кинетической теории к простым реакциям диссоциации начиная с диссоциации твердых тел и жидкостей, затем обобщает данный подход, включая также диссоциацию газов. Рассуждения Пфаундлера были построены на двух ключевых принципах: Газообразные многоатомные молекулы обладают не только поступательным движением, но также внутренним вращением и колебательными движениями, причем последние виды движения также есть и в жидком и твердом состояниях. Пфаундлер назвал первые «внешними видами движениями», а вторые - «внутренними видами движениями» и далее отметил, что существует характерный верхний предел внутренних движений для каждого вещества, превышение которого приводит к разрыву химической связи. В результате межмолекулярных столкновений не все молекул при заданной температуре обладают одинаковым запасом энергии или vis viva (живая сила) (mv2 - величина, тесно связанная с кинетической энергией). Скорее, присутствует непрерывное распределение этой энергии между внешними и внутренними видами движения, а также возможен и обмен энергией между ними. Другими словами, фиксированная температура соответствует фиксированному среднему значению vis viva молекул, а не постоянному значению, общему для всех. В начале Пфаундлер применил их к термической диссоциации карбоната кальция или мела. По мере прохождения реакции равновесие может быть смещено не только при изменении температуры, но и за счет удаления CO2 из пространства над поверхностью карбоната путем продувания потоком воздуха или другого инертного газа. Таким образом, при понижении концентрации углекислого газа, уменьшается скорость адсорбции, но не диссоциации, которая будет идти, пока не будет восстановлено содержание CO2 и само равновесие:

Следовательно, карбонат кальция выделяет углекислый газ в потоке воздуха при неизменной температуре так же, как и поглощает его в отсутствие потока. Карбонат кальция и диоксид углерода в потоке воздуха ведут себя таким же образом, что и смоченное вещество при высушивании. Распространение этих принципов на диссоциацию газообразных соединений не вызывает затруднений.

Теория активированного комплекса Во второй части статьи Пфаундлер распространил свою теорию за пределы обычных реакций диссоциации, включая в нее газофазные реакции одноатомного замещения. и вводя понятия комплекса, образующегося при столкновении молекул. В зависимости оттого, как энергия столкновения перераспределялась между внутренними модами комплекса, он мог распасться либо на молекулы исходных реагентов (столкновения, не приводящие к химической реакции), либо с образованием новых молекул – продуктов реакции (столкновения, вызывающие химическую реакцию). Как было отмечено Ландом, эта концепция предвосхитила все, кроме названия, современной теории активированного комплекса или переходного состояния.