Harkins, William Draper

William Draper Harkins (28. prosince 1873 – 7. března 1951) byl americký fyzikální chemik , který studoval povrchovou chemii a jeden z prvních, kdo studoval strukturu jádra a atomu, separaci izotopů . Proslavil se nejen svým přínosem pro základní a aplikovanou vědu, ale také řadou průmyslových inovací.

Životopis

Harkins se narodil 28. prosince 1873 v Tootsville, Pennsylvania. Jeho rodiče byli Nelson Goodrich Harkins a Sara Eliza (Draper) Harkins.

V roce 1892 Harkins studoval řečtinu na University of Southern California v Escondido, San Diego, Kalifornie, ale po roce byl nucen změnit obor a zvolil si obecné umění.

Harkins se poté rozhodl pokračovat ve studiu a v roce 1896 vstoupil na Stanford University , kde v roce 1900 získal bakalářský titul v oboru aplikovaná chemie. Během studií začal pracovat na univerzitě jako laborant, později se stal učitelem chemie.

Později byl Harkins jmenován vedoucím katedry chemie na University of Montana v Missoule a zůstal v této pozici po dobu 20 let, ale strávil značné množství času na jiných univerzitách: v Chicagu v roce 1901 a 1904. a Stanford v letech 1905-1906, z nichž později získal titul Ph.D.

V roce 1909 dělal Harkins v Německu výzkum povrchové chemie. Také v letech 1909-1910. vědec působil jako výzkumný asistent na Massachusetts Institute of Technology , kde se zabýval výzkumem rozpustnosti.

Ve věku 39 let opustil Missoulu, když byl přidělen na University of Chicago , kde pokračoval ve své výzkumné práci po zbývajících 39 let svého života. [jeden]

Vědecká činnost

Harkinsův příspěvek k základní vědě pokryl širokou škálu oblastí fyzikální chemie.

Povrchová chemie

V roce 1909 se vědec vydal do Německa, kde mu Fritz Haber nabídl téma související se studiem povrchové chemie. Harkins, W. G. Hardy a Irving Langmuir nezávisle navrhli teorii orientace molekul na površích. V letech 1913-1914 měl Harkins první přednášky na toto téma v Chicagu . Dalších 40 let vědec studoval orientaci molekul na povrchu, publikoval 115 článků.

V posledním roce svého života dokončil Harkins knihu Physical Chemistry of Surface Films, která vyšla později v roce 1952. [2]

Po dokončení své experimentální práce v Německu se Harkins vrátil do Ameriky, aby studoval chemii roztoků a rozpustnost s vítězi Gibbsovy medaile A. A. Noycem a G. N. Lewisem.

Chemie roztoků a rozpustnost

Za hlavní pravidlo rozpustnosti označil známou frázi „podobné se rozpouští v podobném“ („similia similibus solvuntur“ nebo „podobné se rozpouští jako“). V knize věnuje velkou pozornost povrchově aktivním látkám, vysvětluje principy jejich působení na příkladu kyseliny máselné s tím, že jeden konec molekuly se chová jako olej a druhý jako voda, a mluví o tom, jak jsou umístěny molekuly organických kyselin. na rozhraní voda-olej. [3]

Také v pozdějších dílech Harkins popisuje své studie koloidních systémů , jako jsou emulze a micelární roztoky [4] . Studoval také adsorpci , povrchy pevných látek a jejich interakci s kapalinami.

Struktura atomu a separace izotopů

V roce 1913 začal Harkins studovat známé teorie o elektronové struktuře molekul a atomů. V roce 1915 Harkins a jeho kolega E. D. Wilson navrhli, že vzájemné přeměny vodíku a hélia jsou zdrojem energie pro Slunce a další hvězdy. [5] Harkins byl také první, kdo spojil množství chemických prvků s jejich atomovou hmotností a množství chemických prvků a izotopů s jejich stabilitou. [6]

Po teoretickém zdůvodnění jaderné struktury atomu E. Rutherfordem a před experimentálním důkazem existence volných neutronů J. Chadwickem v roce 1932 se věřilo, že jádra se skládají z protonů a elektronů . Harkins poznamenal, že podobná množství, a tedy stabilita, jsou častěji pozorovány u atomů prvků obsahujících sudý počet protonů a elektronů . Vědci také bylo zřejmé, že mnoho lehkých chemických prvků (například 12 C, 16 O, 20 Ne) může být reprezentováno jako složené z α-částic (pak se věřilo, že α-částice se skládá ze čtyř protonů a dvou elektrony  - p 4 e 2 ). Analogicky se domníval, že takové chemické prvky jako 19F a 23Na lze sestavit z α-částic a hypotetické částice p 3 e 2 . Harkins zmínil, ale nezdůraznil možnost volné existence těchto a dalších částic. Harkins také tvrdil, že již známé částice p 3 e 2 a p 2 e 1 jsou izotopy vodíku  – tritium a deuterium . Na základě výsledků této práce vytvořil Harkins „novou periodickou tabulku“, kde bylo pro každý atom přidáno takzvané „číslo izotopu“, které se později stalo známým jako počet neutronů . [7]

Krátce poté, co E. Lawrence vynalezl cyklotron , Harkins a jeho studenti jej postavili na Chicagské univerzitě v letech 1935-1936. Následně toto zařízení aktivně využíval především Enrico Fermi , který studoval difúzi neutronů , a poté za války pro potřeby projektu Manhattan v Chicagu .

Před Harkinsem prováděl částečnou izotopovou separaci s použitím neonu jako příkladu pouze F. W. Aston pomocí difúzní metody . Harkins a jeho studenti oddělovali izotopy chloru difuzí chlorovodíku přes keramické trubice. Následně vědec provedl práci na oddělení izotopů rtuti . [osm]

Aplikovaná odvětví

Harkins významně přispěl nejen k rozvoji základní vědy, ale také k aplikovaným průmyslům.

• 1916-1928 - člen chicagské ventilační komise
• 1920-1922 - konzultační chemik pro americký důlní výbor
• 1924-1927 - Konzultační inženýr v americkém letectvu
• Od roku 1927 - konzultant chemik ve službě chemické ochrany
• Od roku 1929 byl poradním chemikem pro sklářskou společnost Libby-Owens-Ford.
• 1930-1951 - u Universal Oil Products
• 1930-1941 - ve Spojených státech Rubber Company
• 1941-1945 - člen Výboru pro výzkum národní bezpečnosti

Vědecká a organizační práce

Harkins byl aktivní v záležitostech Americké chemické společnosti :

• 1915-1916 - předseda chicagské sekce Americké chemické společnosti
• 1919-1920 - předseda katedry fyzikální a anorganické chemie
• Od roku 1921 - člen Národní akademie věd USA
• Od roku 1925 - člen Americké filozofické společnosti , viceprezident Americké asociace pro rozvoj vědy
• 1939-1951 - redaktor kateder fyzikální a obecné chemie v časopise Chemical Abstracts

Pedagogická činnost

Harkins nejprve začal učit na Stanfordské univerzitě po promoci a dále se rozvíjel jako instruktor, přednášel na několika univerzitách:

• 1912-1914 odborný asistent obecné chemie na University of Chicago
• 1913-1914 - první přednášky o teorii orientace molekul na povrchu Chicagské univerzity
• Od roku 1914 - profesor fyzikální chemie na University of Chicago
• 1916-1917 - přednášel na Mellonově institutu
• 1918-1919 - přednášel na University of Illinois
• 1939 - odešel do důchodu jako učitel, ale pokračoval ve výzkumu se stejnou vervou až do své smrti v roce 1951.

Hlavní díla

První čtyři Harkinsovy vědecké práce byly publikovány v letech 1907-1910 a byly věnovány otravám zvířat arsenem z průmyslových emisí do atmosféry a podobným problémům. [9]

Nejrozsáhlejším výzkumem vědce byla práce na povrchové chemii (115 článků) a struktuře jádra a atomu , separaci izotopů (asi 80 článků). Harkins byl jedním ze tří vědců (s W. J. Hardym a Irvingem Langmuirem), kteří nezávisle navrhli teorii orientace molekul na površích.

V roce 1952 vyšla jeho kniha Physical Chemistry of Surface Films. [2]

Společenské aktivity

Během svého pobytu v Missoule , Harkins byl silně zapojen do městského a státního společenského života:

• 1902-1910 Výzkumná práce pro Asociaci farmářů Anaconda
• 1904 Výzkumná práce pro Montana Copper Company v Kalifornii
• 1906-1912 - přednosta městského zdravotního odboru
• 1910-1912 - výzkumná práce pro americké ministerstvo spravedlnosti
• 1911 – výzkum pro Carnegie Institution ve Washingtonu.

Ocenění

28. května 1928 – obdržel zlatou medaili Willarda Gibbse od Americké chemické společnosti za práci na povrchové chemii, jaderné struktuře a izotopech .

Rodina

9. června 1904 se Harkins oženil s Annou Louise Hathawayovou, která byla vedoucí katedry na univerzitě v Montaně a postgraduální studentkou na univerzitě v Chicagu .

On a jeho manželka měli dvě děti: Henry Nelson Harkins a Ellis Marian Harkins.

Henry se narodil v Missoule v roce 1905 a získal bakalářský a magisterský titul ve fyzikální chemii , Ph.D. (1928) a MD (1931) v lékařských vědách. Jeho magisterská práce souvisela se studiem povrchového napětí krevního séra a byla provedena pod vedením jeho otce v roce 1926. [10]

Marian Harkins dosáhla úspěchu jako koncertní zpěvačka. [jeden]

Zajímavosti

• Během Harkinsových dětských let byla Pensylvánie srdcem vznikajícího amerického ropného průmyslu. Ve věku 7 let investoval své „jmění“ ve výši 12 dolarů do ropného vrtu, který jeho otec navrtal v Bradfordu v Pensylvánii , a jeho příspěvek se několikrát znásobil. Naštěstí pro vědu nebyly jeho zisky dostatečně velké, aby ho přilákaly k ropnému byznysu. [jeden]
• V mládí měl Harkins rád lezení po skalách, byl aktivním účastníkem horských túr. [jeden]

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 Mulliken RS William Draper Harkins // Národní akademie věd, Washington DC, 1975, str. 47-81.
2. ↑ 1 2 Harkins W. D. The Physical Chemistry of Surface Films. New York: Reinhold Pub., 1952. 413 s.
3. ↑ Harkins WD, Humphery EC Povrchové napětí na rozhraní mezi dvěma kapalinami // Proceedings of the National Academy of Sciences, 1, 1915, str. 585-590.
4. ↑ Harkins WD, Mattoon RW, Corrin ML Struktura mýdlových micel indikovaná rentgenovým zářením a teorie molekulární orientace // Journal of American Society, 68, 1946, str. 220-228.
5. ↑ Harkins WD, Wilson ED Struktura komplexních atomů: systém vodík-helium // Journal of American Society, 37, 1915, str. 1383-1396.
6. ↑ Harkins WD Hojnost prvků ve vztahu ke struktuře atomů vodík-helium // Proceedings of the National Academy of Sciences, 2 (4), 1916, str. 216-224.
7. ↑ Harkins WD Stavba atomů a nový periodický systém // Science, 50, 1919, str. 577-582.
8. ↑ Harkins WD Separace prvků chloru a rtuti na izotopy // Science, 54, 1921, str. 359-360.
9. ↑ Harkins WD The Marsh test a nadměrný potenciál: kvantitativní stanovení arsenu // Journal of American Society, 32, 1910, str. 518-530.
10. ↑ Eglolf G. Fathers and Sons in Chemistry // Chemical and Engineering News, 22, 1944, str. 804.

Literatura

• Khramov Yu.A. Harkins, William Draper // Fyzikové: Biografický průvodce / Ed. A. I. Akhiezer . - Ed. 2., rev. a doplňkové — M  .: Nauka , 1983. — S. 288. — 400 s. - 200 000 výtisků.
• Mulliken RS William Draper Harkins // Národní akademie věd, Washington DC, 1975, s. 47-81.

Tematické stránky	Matematická genealogie
Slovníky a encyklopedie	Skvělý norský Americká národní biografie Britannica (online)
Genealogie a nekropole	Najděte hrob
V bibliografických katalozích BNF : 111788273 GND : 139285970 ISNI : 0000 0000 8358 6836 LCCN : n86867054 NKC : mzk2014830231 NTA : 124554687 SUDOC : 135353483 VIAF : 13814176 WorldCat VIAF : 13814176