Interested Article - Фуосс, Раймонд Метью

Раймонд Метью Фуосс ( англ. Raymond Matthew Fuoss ; 28 сентября 1905 — 1 декабря 1987 ) — американский физикохимик .

Внёс большой вклад в развитие химии и физики . Исследовал электрическую проводимость растворов электролитов в полярных и растворителях, представил своё уравнение проводимости в форме, доступной для экспериментаторов , изучал электрические свойства полярных полимеров , объяснил гидродинамику и электростатику ионов в растворе строгим математическим образом. Кроме того, Фуосс изучал растворы полиэлектролитов , его формулировка о свойствах этих полимеров стала начальной точкой для теоретических и экспериментальных работ по белкам.

Биография

Раймонд Метью Фуосс родился в (шт. Пенсильвания , США ) в семье Иакова Фуосса и Берди Циммерман Фуосс . После окончания школы в городе Алтуне поступил в Гарвардский университет в 1922 году, где его главным увлечением была органическая химия . Благодаря профессору он развил интерес и к электрохимии , работая у него частным лаборантом во время последних каникул. Электрохимической тематике были посвящены две первые работы Фуосса: одна рассматривала потенциалы окисления и равновесия в системе хлора , йода , соляной кислоты и воды , другая – реакцию брома и хлорид-иона в соляной кислоте . Фуосс окончил Гарвард с отличным дипломом в 1925 году, завершив четырехлетнюю учебную программу за три года.

Получив стипендию Шелдона, Р. М. Фуосс продолжил обучение в Мюнхенском университете ( 1925 - 1926 гг.) под руководством Виланда Г. О. , изучая структуру желчных кислот . Однако вскоре он оставил эти работы в пользу физической химии . Этому способствовали также лекции К. Фаянса по термодинамике , которые он посещал в Мюнхене .

В 1927 году Р. М. Фуосс проработал один семестр научным сотрудником в Гарварде на биологическом факультете, а затем химиком - консалтером в фирме Skinner, Sherman and Esselen Inc. в Бостоне . В сентябре 1930 г. он поступил в Брауновский университет , благодаря деньгам, полученным от репетиторства и консалтинга . Заинтересовавшись теорией Дебая ( 1923 г.), Фуосс под руководством профессора начал свою дипломную работу, посвященную проводимости электролитов в различных растворителях. Так, например, были изучены свойства жидкого аммиака и жидкого циановодорода . Научившись подбирать правильный растворитель, Фуосс собрал подробный материал о зависимости проводимости от диэлектрической проницаемости , вязкости и температуры .

В 1932 г. научным руководителем Фуосса становится Ларс Онсагер . Фуосс посещал его лекции в Брауне . Под его руководством он защищает свою докторскую диссертацию ( 1932 ), посвященную свойствам электролитов в неводных растворителях. Вместе с Л. Онсагером они изучали необратимые процессы в растворах электролитов . Их товарищество продлилось более 35 лет.

Специально для Фуосса профессором были созданы две новые должности: преподавателя-исследователя и ассистент-профессора по исследованиям. Продолжая своё образование, Фуосс стал набираться опыта у ведущих ученых в области квантовой и статистической механики , таких как А. Зоммерфельд , В. Паули , П. Дебай , и Р. Г. Фаулер .

В 1935 году Р. М. Фуосс был удостоен . В этом же году он начал работать в научно-исследовательской лаборатории в «Дженерал Электрик» , а в 1936 г. Фуосс вступил в её постоянный штат. Работая в «Дженерал Электрик» , ученый мог продолжить развитие своих исследований, несмотря на кризисную обстановку в стране в период Великой депрессии .

Годы времен Второй мировой войны были посвящены изучению секретных научно-исследовательских тем. В 1945 г. Фуосс вернулся в академические исследования в Йельском университете и возобновил преподавательскую деятельность, получив должность первого Стерлингского профессора , а кафедра химии стала при нем лучшей в стране по изучению электролитов , полимеров и статистической механики . Фуосс стал заниматься новыми исследованиями в области полиэлектролитов , используя свои знания об электролитах и полимерах . Одновременно он работал химиком - консалтером в компаниях DuPont , Monsanto , и .

В 1951 году Фуосс стал членом Национальной академии наук .

Научная деятельность

Электрическая проводимость растворов

Изучая электрическую проводимость растворов, Фуосс рассмотрел её с позиции электростатических взаимодействий между ионами . В таком растворе вязкость растворителя принимает макроскопические значения, а диэлектрическая проницаемость - микроскопические; сам растворитель является непрерывной средой.

Электрическая проводимость была измерена для органических и неорганических солей в чистых и смешанных растворителях . Выдвинутая Р. М. Фуоссом теория о достижении наиболее точных результатов в случае необратимых процессов подтверждалась экспериментами. Основной задачей Фуосс поставил выявление параметров, влияющих на проводимость . Для приготовления смесей с непрерывно меняющимися физическими свойствами он использовал электролиты различной силы, содержащие ионы разных размеров и форм. Применяющиеся при этом растворители отличались высокой чистотой, а их диэлектрическая проницаемость и вязкость варьировалась от низких значений до высоких. Точность измеряемых параметров достигала десятых и сотых долей. Эксперимент строго контролировался: устранялись все побочные эффекты, нарушающие стабильность системы, и избегалось перегревание.

Помимо экспериментов, Р. М. Фуосс особое внимание уделял теоретической работе. Так, он продолжил развивать теорию Дебая-Хюккеля-Онсагера , изучал слабые электролиты , а также электростатические силы в растворе между его частицами. Кроме того, он пытался усовершенствовать уравнение проводимости и более точно оценить некоторые константы ( Λ _о и ассоциации К _А ).

Таким образом, Фуосс занимался двумя видами исследований: экспериментальными и теоретическими .

Исследование полимеров

Р. М. Фуосс внес огромный вклад в развитие химии полимеров . Начав работу в 1935 г., он добился хорошей воспроизводимости результатов в своих экспериментах. В проводимых опытах Фуосс пытался избежать возникновения поверхностных эффектов и тщательно следил за ионным составом используемых полимеров . В результате ученый обнаружил, что диэлектрические свойства полярных полимеров зависят от природы полярных групп , содержащихся в этом полимере , концентрации пластификатора и размеров и форм составляющих его молекул. Также было рассмотрено влияние на полярные полимеры переменного внешнего электрического поля .

Исследование полиэлектролитов

Работу по исследованию полиэлектролитов Р. М. Фуосс проводил в Йельском университете . В своих экспериментах Фуосс измерял свойства полиэлектролитов в чистых и содержащих простые электролиты растворителях . Используя молекулярную модель, он показал, что структура полимера определяется меж- и внутримолекулярными электростатическими взаимодействиями. Ученый выяснил, что параметры растворов полиэлектролитов , такие как вязкость и электропроводность , зависят от концентрации растворенного вещества, а также от конформации полимерной цепи, которая может изменяться в результате отталкивания расположенных на ней одноименных зарядов . В дальнейшем стали решатся задачи по применению результатов исследования полиэлектролитов к схожим по свойствам белкам и мембранам . Исследования 1950 -х годов привели к появлению новых теоретических и экспериментальных данных о свойствах в различных растворителях.

Совместно с Л. Онсагером Фуосс занялся развитием теории Дебая-Хюккеля . Исследования проводились в специально построенной Фуоссом и его учениками лаборатории электропроводности , а анализ данных делался в компьютерном центре Йельского университета . В своих расчетах ученый смог обойтись без допущения об ионной ассоциации электролитов в растворителях с низкой диэлектрической проницаемостью , сохранив при этом более высокий порядок. В уравнении электропроводности в выражениях для ионной ассоциации и в одном гидродинамическом выражении появлялся новый параметр, ионный радиус a _o . Предполагалось, что значения ионного радиуса и гидродинамического радиуса должны получаться равными в этих выражениях, однако это не выходило для растворителей с низкой диэлектрической проницаемостью . Таким образом, новая теория не смогла решить всех проблем. Решению этих задач Фуосс посвятил оставшуюся часть своей карьеры.

Р. М. Фуосс продолжил свою работу по изучению электролитов и после ухода из Йельского университета в 1974 г.

Публикации

За свою жизнь Фуосс сделал огромное количество публикаций, научных работ и обзоров. Множество публикаций были сделаны совместно с такими выдающимися учёными, как , , Л. Онсагер , , Дж. Г. Кирквуд , и др.

Среди известных журналов, в которых публиковались работы Фуосса, можно выделить следующие:

Первые публикации Фуосса появились во время учёбы в Гарварде в 1925 и 1927 гг.

Исследовательская работа в Мюнхене привела к созданию всего лишь одной публикации, вышедшей в 1926 году и описывающей концентрационную зависимость теплоты осаждения хлорида серебра .

Обучение в Брауне способствовало появлению более тридцати публикаций, посвященных свойствам растворов электролитов . Некоторые статьи опубликовались уже после завершения обучения ученым. В статьях обсуждались результаты как проведенных экспериментов , так и теоретических исследований.

Работа, проделанная до начала Второй мировой войны , привела к появлению двадцати шести статей об электрических свойствах твердых тел .

В целом, исследованию электролитов Фуосс посвятил более восьмидесяти научных и обзорных статей, описывающих все стороны электрической проводимости . Много работ было посвящено проводимости . Кроме того, в 1959 году Фуосс написал книгу «Проводимость электролитов» . Последние публикации Фуосса были сделаны в период между 1974 и 1980 гг., было опубликовано более двадцати статей в известных журналах.

Помимо научных публикаций, Фуосс написал биографию Теодора Шидловского , американского химика родом из России , члена Национальной академии наук , занимающегося работой по применению электрохимии в жизненно важных процессах и живых клетках .

Личность

Р. М. Фуосс был выдающимся учёным во многих научных областях: физической химии , органической химии , механике сплошных сред , математике и др. Занимаясь как экспериментальной, так и теоретической работой, он внёс огромный вклад в развитие современной науки. Фуосс отличался активным, сильным и целеустремленным характером. Свои исследования он выполнял с максимальным профессионализмом, стремясь к наибольшей точности и получению качественных результатов. Знакомые ученого признавали его энтузиазм, трудолюбие, старательность и неизменную преданность науке.

Раймонд Фуосс любил заниматься преподавательской деятельностью. Он читал лекции по математике для бакалавров самых различных специальностей, а также преподавал первый семестр квантовой механики для физикохимиков . У ученого была своя исследовательская группа, каждый участник в которой имел определенный проект. К своим ученикам он был требователен, строг и беспристрастен, но, в то же время, справедлив. При Фуоссе обучение на доктора наук занимало три-четыре года, хотя сам ученый получил свою степень за два года. Большинство воспитанников ученого посвятили себя научной и исследовательской деятельности.

Следует отметить, что Р. М, Фуосс отрицательно относился к налогам и был приверженцем консерватизма .

Семья

Р. М. Фуосс был в браке дважды . В 1927 году он женился на Роуз Элизабет Харрингтон; сын Раймонд Метью-младший умер двух дней от роду; дочь Патрисия Роуз родилась в 1935 г.

Вторая жена Анна (урожд. Штейн), на которой он женился в 1947 г., отличалась приветливым и лёгким характером; её кончина в 1979 г. была серьёзным ударом для учёного.

Интересные факты

Фуосс прекрасно владел языками. Его увлечение лингвистикой началось с изучения немецкого языка в Гарварде . Всего он знал 12 языков. Посещая новую страну, он старался изучить её язык. Благодаря своему увлечению Фуосс проводил лекции на других языках во многих иностранных университетах: Парижском университете , Римском университете , университете Палермо , в Турции в техническом университете, институте Вейцмана и Еврейском университете .
Несмотря на поступление в Йельский университет , Фуосс оставался приверженцем Гарварда , для чего он вступил в Гарвардский клуб в Нью-Хейвене .

См. также

Примечания

Influence of the solvent medium on the conductance of electrolytes , 1932
↑ Michael A. Coplan. // Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences. — 1997. — Vol. 71. 9 ноября 2014 года.
↑ Fuoss R. M., Onsager L., Skinner J. F. The conductance of symmetrical electrolytes. The conductance equation // J. Phys. Chem. , 1965, v. 5, № 69, p. 2581-2594.
↑ Forbes G. S., Fuoss R. M. // J. Am. Chem. Soc. — 1927. — Vol. 49. — P. 142–156.
↑ Forbes G. S., Glass S. W., Fuoss R. M. // J. Am. Chem. Soc. — 1925. — Vol. 47. — P. 2892–2903.
Fuoss R. M., Onsager L. Irreversible processes in electrolytes. Diffusion, conductance, and viscous flow in arbitrary mixtures of strong electrolytes // J. Phys. Chem. , 1932, v. 36, p. 2689-2778.
↑ Fuoss R.M., Accascina F. Electrolytic Conductance. New York: Interscience , 1960.
↑ Fuoss. R. M., Mead D. J., Kraus. C. A. Properties of electrolytic solutions. Conductance of mixed electrolytes in ethylene chloride. Tetrabutyl- and tetramethyl-ammonium picrates // Trans. Faraday Soc. , 1936, v. 19, № 32, p. 594-606.
↑ Fuoss R. M., Kraus C. A. Properties of electrolytic solutions. Conductance as influenced by the dielectric constant of the solvent medium // J. Am. Chem. Soc. , 1933, v. 1, № 55, p. 21-36.
↑ Fuoss R. M., Kraus C. A. Properties of electrolytic solutions. The evaluations of Λ _o and K _A for incompletely dissociated electrolytes // J. Am.Chem. Soc. , 1933, v. 2, № 55, p. 476-488.
Fuoss R. M. Eds. Burk R. E. and Grummitt O. The electrical properties of high polymers // The Chemistry of Large Molecules. , 1943, p. 191-218.
Fuoss R. M. Electrical transport by polyelectrolytes // J. Polym. Sci. , 1954, v. 12, p. 185-198.
Fuoss R. M., Strauss U. P. The viscosity of mixtures of polyelectrolytes and simple electrolytes // Ann. N.Y. Acad. Sci. , 1949, v. 51, p. 836-851.
↑ Fuoss R. M., Onsager L. Thermodynamic potentials of symmetrical electrolytes // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. , 1961, v. 47, p. 818-825.
Fuoss R. M. Electrical properties of solids. Experimental methods // J. Am. Chem.Soc. , 1937, v. 1, № 59, p. 1703-1713.
Raymond M. Fuoss. // Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences. — 1980. — Vol. 52. (недоступная ссылка)