Robert S. Mulliken

Robert Mulliken
Mulliken,Robert 1929 Chicago.jpg
Robert Mulliken, Chicago 1929
Född
Robert Sanderson Mulliken

( 1896-06-07 ) 7 juni 1896
dog 31 oktober 1986 (1986-10-31) (90 år)
Alma mater
MIT University of Chicago
Känd för


Molekylär orbitalteori Kvantkemi Mulliken elektronegativitet Mulliken populationsanalys
Utmärkelser
Vetenskaplig karriär
Fält kemi , fysik

Robert Sanderson Mulliken ForMemRS (7 juni 1896 – 31 oktober 1986) var en amerikansk fysiker och kemist , främst ansvarig för den tidiga utvecklingen av molekylär omloppsteori, dvs. utarbetandet av den molekylära omloppsmetoden för att beräkna strukturen av molekyler . Mulliken fick Nobelpriset i kemi 1966 och Priestley-medaljen 1983.

Tidiga år

Robert Mulliken föddes i Newburyport, Massachusetts . Hans far, Samuel Parsons Mulliken , var professor i organisk kemi vid Massachusetts Institute of Technology . Som barn lärde sig Robert Mulliken namnet och den botaniska klassificeringen av växter och hade i allmänhet ett utmärkt, men selektivt, minne. Till exempel lärde han sig tyska tillräckligt bra för att hoppa över kursen i vetenskaplig tyska på college, men kunde inte komma ihåg namnet på sin tysklärare på gymnasiet. Han gjorde också, medan han fortfarande var ett barn, bekantskap med den fysikaliska kemisten Arthur Amos Noyes .

Mulliken hjälpte till med en del av det redaktionella arbetet när hans far skrev sin text i fyra volymer om identifiering av organisk förening, och blev därmed expert på organisk kemisk nomenklatur .

Utbildning

På gymnasiet i Newburyport följde Mulliken en vetenskaplig läroplan. Han tog examen 1913 och lyckades få ett stipendium till MIT som tidigare vunnits av hans far. Liksom sin far studerade han kemi . Redan som student genomförde han sin första publicerbara forskning: om syntesen av organiska klorider. Eftersom han var osäker på sin framtida inriktning, inkluderade han några kemiteknikkurser i sin läroplan och tillbringade en sommar med att turnera kemiska fabriker i Massachusetts och Maine . Han fick sin BS- examen i kemi från MIT 1917.

Tidig karriär

Vid denna tidpunkt hade USA precis gått in i första världskriget , och Mulliken tog en position vid American University i Washington, DC , och gjorde giftgas under James B. Conant . Efter nio månader togs han in i arméns kemiska krigföringstjänst , men fortsatte med samma uppgift. Hans laboratorieteknik lämnade mycket övrigt att önska, och han var ur drift i månader med brännskador. Senare drabbades han av ett allvarligt fall av influensa och var fortfarande inlagd på sjukhus vid krigets slut.

Efter kriget tog han ett jobb med att undersöka effekterna av zinkoxid och kimrök gummi , men bestämde sig snabbt för att det inte var den typ av kemi han ville ägna sig åt. Därför började han 1919 Ph.D. program vid University of Chicago .

Forskarutbildning och tidig postdoktoral utbildning

Mulliken doktorerade 1921 baserad på forskning om separation av isotoper av kvicksilver genom avdunstning , och fortsatte i sin isotopseparation med denna metod. Medan han var i Chicago tog han en kurs under den nobelprisbelönte fysikern Robert A. Millikan , vilket exponerade honom för den gamla kvantteorin . Han blev också intresserad av konstiga molekyler efter exponering för arbete av Hermann I. Schlesinger diboran .

Robert Mulliken, Chicago 1929 (tredje från höger)

I Chicago hade han fått ett bidrag från National Research Council (NRC) som hade betalat mycket av hans arbete med isotopseparation. NRC-anslaget förlängdes 1923 i två år så att han kunde studera isotopeffekter på bandspektra av sådana diatomiska molekyler som bornitrid (BN) (jämför molekyler med B 10 och B 11 ). Han gick till Harvard University för att lära sig spektrografisk teknik från Frederick A. Saunders och kvantteori från EC Kemble . Vid den tiden kunde han umgås med J. Robert Oppenheimer och många framtida Nobelpristagare, inklusive John H. Van Vleck och Harold C. Urey . Han träffade också John C. Slater , som hade arbetat med Niels Bohr .

1925 och 1927 reste Mulliken till Europa och arbetade med framstående spektroskopister och kvantteoretiker som Erwin Schrödinger , Paul AM Dirac , Werner Heisenberg , Louis de Broglie , Max Born och Walther Bothe (som alla så småningom fick Nobelpriser) och Friedrich Hund , som vid den tiden var Borns assistent. De alla, liksom Wolfgang Pauli , utvecklade den nya kvantmekaniken som så småningom skulle ersätta den gamla kvantteorin. Mulliken var särskilt influerad av Hund, som hade arbetat med kvanttolkning av bandspektra för diatomiska molekyler, samma spektra som Mulliken hade undersökt vid Harvard. År 1927 arbetade Mulliken med Hund och som ett resultat utvecklade han sin molekylära orbitala teori, där elektroner tilldelas tillstånd som sträcker sig över en hel molekyl. Som en följd av detta kallades molekylär orbitalteorin också som Hund-Mulliken-teorin.

Tidig vetenskaplig karriär

Från 1926 till 1928 undervisade han på fysikavdelningen vid New York University ( NYU). Detta var hans första erkännande som fysiker. Även om hans arbete hade ansetts viktigt av kemister, var det uppenbarligen på gränsen mellan de två vetenskaperna och båda skulle göra anspråk på honom från denna punkt. Sedan återvände han till University of Chicago som docent i fysik och befordrades till professor 1931. Han hade till slut en position gemensamt på både fysik- och kemiavdelningarna. Vid både NYU och Chicago fortsatte han att förfina sin molekylära orbitala teori.

Fram till denna punkt var det primära sättet att beräkna molekylers elektroniska struktur baserat på en beräkning av Walter Heitler och Fritz London vätemolekylen (H 2 ) 1927. Med idén om hybridiserade atomorbitaler av John C. Slater och Linus Pauling , som rationaliserade observerade molekylära geometrier, baserades metoden på antagandet att bindningarna i vilken molekyl som helst kunde beskrivas på ett sätt som liknar bindningen i H 2 , nämligen som överlappande atomära orbitaler centrerade på de inblandade atomerna. Eftersom det motsvarade kemisters idéer om lokaliserade bindningar mellan par av atomer, var denna metod (kallad Valence-Bond (VB) eller Heitler-London-Slater-Pauling (HLSP) -metoden), mycket populär. När man försöker beräkna egenskaperna hos exciterade tillstånd (molekyler som har exciterats av en energikälla) fungerar inte alltid VB-metoden bra. Med sin beskrivning av elektronvågsfunktionerna i molekyler som delokaliserade molekylära orbitaler som har samma symmetri som molekylen, visade sig Hund och Mullikens molekylär-orbitala metod, inklusive bidrag från John Lennard-Jones , vara mer flexibel och applicerbar på en mängd olika av typer av molekyler och molekylära fragment, och har förmörkat valensbindningsmetoden. Som ett resultat av denna utveckling fick han Nobelpriset i kemi 1966.

Mulliken blev medlem av National Academy of Sciences 1936, den yngsta medlemmen i organisationens historia vid den tiden. Han valdes till en utländsk medlem av Royal Society (ForMemRs) 1967 .

Mulliken befolkningsanalys är uppkallad efter honom, en metod för att tilldela laddningar till atomer i en molekyl.

Privatliv

Den 24 december 1929 gifte han sig med Mary Helen von Noé, dotter till Adolf Carl Noé , en geologiprofessor vid University of Chicago. De hade två döttrar.

Senare år

1934 tog han fram en ny skala för att mäta elements elektronegativitet . Detta stämmer inte helt överens med Linus Paulings skala, men är i allmänhet i nära överensstämmelse.

Under andra världskriget , från 1942 till 1945, ledde Mulliken informationskontoret för University of Chicagos Plutonium -projekt. Efteråt utvecklade han matematiska formler för att möjliggöra utvecklingen av molekylär-orbitalteorin.

1952 började han tillämpa kvantmekanik för analys av reaktionen mellan Lewis syra- och basmolekyler . (Se syra-bas reaktionsteorier .) Han blev Distinguished Professor i fysik och kemi 1961 och fortsatte i sina studier av molekylär struktur och spektra , allt från diatomiska molekyler till stora komplexa aggregat. 1981 blev Mulliken en av grundarna av World Cultural Council . 1983 mottog Mulliken Golden Plate Award från American Academy of Achievement . Han gick i pension 1985. Hans fru dog 1975.

Vid 90 års ålder dog Mulliken av kronisk hjärtsvikt i sin dotters hem i Arlington, Virginia den 31 oktober 1986. Hans kropp lämnades tillbaka till Chicago för begravning.

Se även

externa länkar