Роберт С. Малликен - Robert S. Mulliken

Роберт Малликен
Малликен, Роберт 1929 Чикаго.jpg
Роберт Малликен, Чикаго, 1929 г.
Родился
Роберт Сандерсон Малликен

7 июня 1896 г. ( 1896-06-07 )
Умер 31 октября 1986 г. (1986-10-31)(90 лет)
Альма-матер MIT
Чикагского университета
Известен теория молекулярных орбиталей
Награды
Научная карьера
Поля химия , физика

Роберт Сандерсон Малликен ForMemRS (7 июня 1896 г. - 31 октября 1986 г.) был американским физиком и химиком , в первую очередь ответственным за раннее развитие теории молекулярных орбиталей , то есть за разработку метода молекулярных орбиталей для вычисления структуры молекул . Малликен получил Нобелевскую премию по химии в 1966 году и медаль Пристли в 1983 году.

Ранние годы

Роберт Малликен родился в Ньюберипорте, Массачусетс . Его отец, Сэмюэл Парсонс Малликен , был профессором органической химии в Массачусетском технологическом институте . В детстве Роберт Малликен выучил название и ботаническую классификацию растений и в целом обладал прекрасной, но избирательной памятью. Например, он выучил немецкий достаточно хорошо, чтобы пропустить курс научного немецкого в колледже, но не мог вспомнить имя своего учителя немецкого языка в средней школе. Еще в детстве он познакомился с физико-химиком Артуром Амосом Нойесом .

Малликен помог с некоторыми редакционными работами, когда его отец написал свой четырехтомный текст по идентификации органических соединений и, таким образом, стал экспертом по номенклатуре органических химических веществ .

Образование

В средней школе в Ньюберипорте Малликен учился по научной программе. Он закончил учебу в 1913 году и сумел получить стипендию в Массачусетском технологическом институте, которую ранее выиграл его отец. Как и его отец, он специализировался на химии . Еще будучи студентом, он провел свое первое опубликованное исследование: по синтезу органических хлоридов. Поскольку он не был уверен в своем будущем направлении, он включил несколько курсов химической инженерии в свой учебный план и провел лето, путешествуя по химическим заводам в Массачусетсе и Мэне . Он получил BS степень по химии в Массачусетском технологическом институте в 1917 году.

Ранняя карьера

В то время Соединенные Штаты только что вступили в Первую мировую войну , и Малликен занял должность в Американском университете в Вашингтоне, округ Колумбия , где занимался производством отравляющего газа под руководством Джеймса Б. Конанта . Через девять месяцев он был призван в службу химического оружия армии , но продолжал выполнять ту же задачу. Его лабораторные методы оставляли желать лучшего, и он несколько месяцев не работал из-за ожогов. Позже он тяжело заболел гриппом и по окончании войны все еще был госпитализирован.

После войны он занялся исследованием воздействия оксида цинка и технического углерода на резину , но быстро решил, что это не тот вид химии, которым он хотел заниматься. Таким образом, в 1919 году он поступил в докторантуру. программа в Чикагском университете .

Высшее и раннее постдокторское образование

Mulliken получил докторскую степень в 1921 году на основе исследований в области разделения изотопов по ртути путем испарения , и продолжается в его разделения изотопов этим методом. Находясь в Чикаго , он прошел курс у лауреата Нобелевской премии физика Роберта А. Милликена , который познакомил его со старой квантовой теорией . Он также заинтересовался странными молекулами после знакомства с работой Германа И. Шлезингера о диборане .

Роберт Малликен, Чикаго, 1929 (третий справа)

В Чикаго он получил грант от Национального исследовательского совета (NRC), который оплатил большую часть его работы по разделению изотопов. Грант NRC был продлен в 1923 году на два года, чтобы он мог изучать изотопные эффекты в полосовых спектрах таких двухатомных молекул, как нитрид бора (BN) (сравнивая молекулы с B 10 и B 11 ). Он отправился в Гарвардский университет, чтобы изучить спектрографическую технику у Фредерика А. Сондерса и квантовую теорию у Э. К. Кембла . В то время он мог сотрудничать с Дж. Робертом Оппенгеймером и многими будущими нобелевскими лауреатами, включая Джона Х. Ван Флека и Гарольда К. Юри . Он также встретил Джона С. Слейтера , который работал с Нильсом Бором .

В 1925 и 1927 годах Малликен путешествовал по Европе, работая с выдающимися спектроскопистами и квантовыми теоретиками, такими как Эрвин Шредингер , Пол А. М. Дирак , Вернер Гейзенберг , Луи де Бройль , Макс Борн и Вальтер Боте (все они в конечном итоге получили Нобелевские премии) и Фридрих. Хунда , бывшего в то время помощником Борна. Все они, а также Вольфганг Паули , разрабатывали новую квантовую механику , которая в конечном итоге заменит старую квантовую теорию. На Малликена особенно повлиял Хунд, который работал над квантовой интерпретацией полосных спектров двухатомных молекул, тех же спектров, которые Малликен исследовал в Гарварде. В 1927 году Малликен работал с Хундом и в результате разработал теорию молекулярных орбиталей , в которой электроны приписываются состояниям, охватывающим всю молекулу. Вследствие этого теория молекулярных орбиталей также получила название теории Хунда-Малликена.

Ранняя научная карьера

С 1926 по 1928 год он преподавал на физическом факультете Нью-Йоркского университета (NYU). Это было его первое признание как физика. Хотя химики считали его работу важной, она явно находилась на границе между двумя науками, и обе будут требовать его с этого момента. Затем он вернулся в Чикагский университет в качестве адъюнкт-профессора физики, а в 1931 году стал профессором. В конце концов, он занимал совместную должность на физическом и химическом факультетах. И в Нью-Йоркском университете, и в Чикаго он продолжал совершенствовать свою теорию молекулярных орбиталей.

До этого момента, основной способ расчета электронной структуры молекул было основано на вычислении по Гайтлер и Фрица Лондона на водородной молекулы (Н 2 ) в 1927 г. С концепцией гибридизированных атомных орбиталей по John C. Slater и Линуса Полинга , который рационализировал наблюдаемую молекулярную геометрию, метод был основан на предпосылке, что связи в любой молекуле могут быть описаны аналогично связи в H 2 , а именно как перекрывающиеся атомные орбитали с центром на задействованных атомах. Поскольку он соответствовал представлениям химиков о локализованных связях между парами атомов, этот метод (названный методом Валентности-Бонда (VB) или Heitler-London-Slater-Pauling (HLSP) ) был очень популярен. При попытке вычислить свойства возбужденных состояний (молекул, которые были возбуждены источником энергии) метод VB не всегда работает хорошо. Описывая волновые функции электронов в молекулах как делокализованные молекулярные орбитали, обладающие той же симметрией, что и молекула, метод молекулярных орбиталей Хунда и Малликена, включая вклад Джона Леннарда-Джонса , оказался более гибким и применимым к огромному разнообразию. типов молекул и молекулярных фрагментов и затмил метод валентных связей. В результате этого развития он получил Нобелевскую премию по химии в 1966 году.

Малликен стал членом Национальной академии наук в 1936 году, став самым молодым членом в истории организации на то время. Он был избран иностранным членом Королевского общества (ForMemRs) в 1967 году .

В его честь назван метод популяционного анализа Малликена - метода присвоения зарядов атомам в молекуле.

Личная жизнь

24 декабря 1929 года он женился на Мэри Хелен фон Ноэ, дочери Адольфа Карла Ноэ , профессора геологии Чикагского университета. У них было две дочери.

Спустя годы

В 1934 году он вывел новую шкалу для измерения электроотрицательности элементов. Это не полностью соответствует шкале Лайнуса Полинга , но в целом находится в тесном соответствии.

Во время Второй мировой войны , с 1942 по 1945 год, Малликен руководил информационным бюро по проекту плутония Чикагского университета . Впоследствии он разработал математические формулы для развития теории молекулярных орбиталей.

В 1952 году он начал применять квантовую механику для анализа реакции между кислотой Льюиса и основными молекулами . (См. Теории кислотно-основных реакций .) Он стал заслуженным профессором физики и химии в 1961 году и продолжил свои исследования молекулярной структуры и спектров , от двухатомных молекул до крупных сложных агрегатов. В 1981 году Малликен стал одним из основателей Всемирного культурного совета . В 1983 году Малликен получил премию «Золотая тарелка» Американской академии достижений . Он вышел на пенсию в 1985 году. Его жена умерла в 1975 году.

В возрасте 90 лет Малликен умер от сердечной недостаточности в доме своей дочери в Арлингтоне, штат Вирджиния, 31 октября 1986 года. Его тело было возвращено в Чикаго для захоронения.

использованная литература

внешние ссылки