Roberto S. Mulliken
Robert Sanderson Mulliken ForMemRS (7 de junio de 1896 – 31 de octubre de 1986) fue un físico y químico estadounidense, principal responsable del desarrollo temprano de la teoría de orbitales moleculares, es decir, la elaboración del método de orbitales moleculares para calcular la estructura de las moléculas. Mulliken recibió el Premio Nobel de Química en 1966 y la Medalla Priestley en 1983.
Primeros años
Robert Mulliken nació en Newburyport, Massachusetts. Su padre, Samuel Parsons Mulliken, era profesor de química orgánica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. De niño, Robert Mulliken aprendió el nombre y la clasificación botánica de las plantas y, en general, tenía una memoria excelente, pero selectiva. Por ejemplo, aprendió alemán lo suficientemente bien como para saltarse el curso de alemán científico en la universidad, pero no podía recordar el nombre de su profesor de alemán en la escuela secundaria. También conoció, cuando aún era un niño, al químico físico Arthur Amos Noyes.
Mulliken ayudó con parte del trabajo editorial cuando su padre escribió su texto de cuatro volúmenes sobre la identificación de compuestos orgánicos y, por lo tanto, se convirtió en un experto en nomenclatura química orgánica.
Educación
En la escuela secundaria en Newburyport, Mulliken siguió un plan de estudios científico. Se graduó en 1913 y logró obtener una beca para el MIT que anteriormente había ganado su padre. Al igual que su padre, se especializó en química. Ya como estudiante de pregrado, realizó su primera investigación publicable: sobre la síntesis de cloruros orgánicos. Debido a que no estaba seguro de su dirección futura, incluyó algunos cursos de ingeniería química en su plan de estudios y pasó un verano recorriendo plantas químicas en Massachusetts y Maine. Recibió su licenciatura en química del MIT en 1917.
Carrera temprana
En ese momento, Estados Unidos acababa de entrar en la Primera Guerra Mundial, y Mulliken tomó un puesto en la Universidad Americana en Washington, D.C., produciendo gas venenoso bajo la dirección de James B. Conant. Después de nueve meses, fue reclutado por el Servicio de Guerra Química del Ejército, pero continuó con la misma tarea. Sus técnicas de laboratorio dejaban mucho que desear y estuvo fuera de servicio durante meses con quemaduras. Más tarde contrajo un caso grave de gripe y aún estaba hospitalizado al final de la guerra.
Después de la guerra, tomó un trabajo para investigar los efectos del óxido de zinc y el negro de carbón en el caucho, pero rápidamente decidió que no era el tipo de química que quería seguir. Por lo tanto, en 1919 ingresó al Ph.D. programa en la Universidad de Chicago.
Educación posdoctoral temprana y de posgrado
Mulliken obtuvo su doctorado en 1921 basado en la investigación sobre la separación de isótopos de mercurio por evaporación, y continuó con su separación de isótopos por este método. Mientras estaba en Chicago, tomó un curso con el físico ganador del Premio Nobel Robert A. Millikan, que lo expuso a la antigua teoría cuántica. También se interesó en las moléculas extrañas después de la exposición al trabajo de Hermann I. Schlesinger sobre el diborano.
En Chicago, había recibido una subvención del Consejo Nacional de Investigación (NRC) que había pagado gran parte de su trabajo sobre separación de isótopos. La subvención de la NRC se amplió en 1923 durante dos años para que pudiera estudiar los efectos de los isótopos en los espectros de bandas de moléculas diatómicas como el nitruro de boro (BN) (comparando moléculas con B10 y B11). Fue a la Universidad de Harvard para aprender la técnica espectrográfica de Frederick A. Saunders y la teoría cuántica de E. C. Kemble. En ese momento, pudo asociarse con J. Robert Oppenheimer y muchos futuros premios Nobel, incluidos John H. Van Vleck y Harold C. Urey. También conoció a John C. Slater, que había trabajado con Niels Bohr.
En 1925 y 1927, Mulliken viajó a Europa, donde trabajó con destacados espectroscopistas y teóricos cuánticos como Erwin Schrödinger, Paul A. M. Dirac, Werner Heisenberg, Louis de Broglie, Max Born y Walther Bothe (todos los cuales finalmente recibieron premios Nobel) y Friedrich Hund, quien en ese momento era el asistente de Born. Todos ellos, así como Wolfgang Pauli, estaban desarrollando la nueva mecánica cuántica que eventualmente reemplazaría a la vieja teoría cuántica. Mulliken estuvo particularmente influenciado por Hund, quien había estado trabajando en la interpretación cuántica de espectros de bandas de moléculas diatómicas, los mismos espectros que Mulliken había investigado en Harvard. En 1927, Mulliken trabajó con Hund y, como resultado, desarrolló su teoría de orbitales moleculares, en la que los electrones se asignan a estados que se extienden por toda una molécula. En consecuencia, la teoría de los orbitales moleculares también se denominó teoría de Hund-Mulliken.
Carrera científica temprana
De 1926 a 1928, enseñó en el departamento de física de la Universidad de Nueva York (NYU). Este fue su primer reconocimiento como físico. Aunque su trabajo había sido considerado importante por los químicos, claramente estaba en el límite entre las dos ciencias y ambas lo reclamarían a partir de ese momento. Luego regresó a la Universidad de Chicago como profesor asociado de física, siendo ascendido a profesor titular en 1931. Finalmente, ocupó un cargo conjunto en los departamentos de física y química. Tanto en NYU como en Chicago, continuó refinando su teoría de orbitales moleculares.
Hasta este punto, la principal forma de calcular la estructura electrónica de las moléculas se basaba en un cálculo de Walter Heitler y Fritz London sobre la molécula de hidrógeno (H2) en 1927. Con la concepción de orbitales atómicos hibridados por John C. Slater y Linus Pauling, que racionalizó las geometrías moleculares observadas, el método se basó en la premisa de que los enlaces en cualquier molécula podrían describirse de manera similar al enlace en H2, es decir, como orbitales atómicos superpuestos centrados en los átomos involucrados. Ya que correspondía a los químicos' ideas de enlaces localizados entre pares de átomos, este método (llamado método Valence-Bond (VB) o Heitler-London-Slater-Pauling (HLSP)), fue muy popular. Al intentar calcular las propiedades de los estados excitados (moléculas que han sido excitadas por una fuente de energía), el método VB no siempre funciona bien. Con su descripción de las funciones de onda de electrones en moléculas como orbitales moleculares deslocalizados que poseen la misma simetría que la molécula, el método de orbitales moleculares de Hund y Mulliken, incluidas las contribuciones de John Lennard-Jones, demostró ser más flexible y aplicable. a una gran variedad de tipos de moléculas y fragmentos moleculares, y ha eclipsado el método del enlace de valencia. Como resultado de este desarrollo, recibió el Premio Nobel de Química en 1966.
Mulliken se convirtió en miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 1936, el miembro más joven en la historia de la organización en ese momento. Fue elegido miembro extranjero de la Royal Society (ForMemRs) en 1967.
El análisis de población de Mulliken lleva su nombre, un método para asignar cargas a los átomos en una molécula.
Vida privada
El 24 de diciembre de 1929 se casó con Mary Helen von Noé, hija de Adolf Carl Noé, profesor de geología en la Universidad de Chicago. Tuvieron dos hijas.
Años posteriores
En 1934, derivó una nueva escala para medir la electronegatividad de los elementos. Esto no se correlaciona completamente con la escala de Linus Pauling, pero generalmente guarda una estrecha correspondencia.
Durante la Segunda Guerra Mundial, de 1942 a 1945, Mulliken dirigió la Oficina de Información del proyecto de plutonio de la Universidad de Chicago. Posteriormente, desarrolló fórmulas matemáticas para permitir el progreso de la teoría de los orbitales moleculares.
En 1952 comenzó a aplicar la mecánica cuántica al análisis de la reacción entre las moléculas de ácido y base de Lewis. (Consulte Teorías de la reacción ácido-base). Se convirtió en Profesor Distinguido de Física y Química en 1961 y continuó con sus estudios de estructura molecular y espectros, que van desde moléculas diatómicas hasta grandes agregados complejos. En 1981, Mulliken se convirtió en miembro fundador del Consejo Cultural Mundial. En 1983, Mulliken recibió el Premio Golden Plate de la Academia Estadounidense de Logros. Se retiró en 1985. Su esposa murió en 1975.
A la edad de 90 años, Mulliken murió de insuficiencia cardíaca congestiva en la casa de su hija en Arlington, Virginia, el 31 de octubre de 1986. Su cuerpo fue devuelto a Chicago para su entierro.