Pauling Linus Carl

fot. Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN

Pauling

[pọ:lıŋ]

Linus Carl , ur. 28 II 1901, Portland (stan Oregon), zm. 19 VIII 1994, Bly Sur (stan Kalifornia),

fizykochemik amerykański.

Urodził się 28 II 1901 w Portland (stan Oregon). Ojciec uczonego, Herman Pauling, był farmaceutą; zmarł, gdy Linus miał 9 lat. Po śmierci męża matka Linusa, Bella Pauling, utrzymywała rodzinę prowadząc pensjonat. Mimo, że Linus był utalentowanym dzieckiem, matka, borykając się z trudnościami finansowymi, uważała, że syn powinien podjąć pracę. Pauling nie ukończył szkoły średniej, został jednak przyjęty do Oregon State Agricultural College (obecnie Oregon State University), który ukończył 1922. W 1925 uzyskał doktorat w California Institute of Technology (CIT). Z uniwersytetem tym był związany aż do 1963, od 1931 był tam zatrudniony na stanowisku profesora. Przez krótki okres — w latach 1926–27 jako stypendysta Fundacji Guggenheima przebywał na uniwersytetach europejskich. W Europie współpracował z tak wielkimi fizykami, jak A. Sommerfeld, E. Schrödinger, N. Bohr, spotkał także W. Heisenberga, M. Borna i W.H. Bragga. Od 1967 był profesorem chemii na University of California w San Diego. Pauling był członkiem licznych towarzystw naukowych (m.in. PAN od 1967). W 1963 został członkiem Center for the Study of Democratic Institutions w Santa Barbara. W 1973 w Menlo Park założył Institute of Science and Medicine (obecnie w Palo Alto, nosi jego imię).

Do ważnych podręczników napisanych przez Paulinga należą: Chemia ogólna (1947, wydanie polskie 1957), Chemia (1975, wspólnie z Peterem Paulingiem, wydanie polskie 1983).

W 1954 Pauling otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za badania wiązań chemicznych i ich wykorzystanie do wyjaśnienia struktury substancji złożonych, 1962 — Pokojową Nagrodę Nobla za wysiłki na rzecz ustanowienia zakazu prób jądrowych.

Pauling ożenił się 1922 ze swoją studentką, Avą Helen Miller. Państwo Paulingowie mieli czworo dzieci (3 synów i córkę). Uczony zmarł 19 VIII 1994 w Bly Sur (stan Kalifornia).

Wkład w badania natury wiązań chemicznych

Początkowo Pauling badał struktury krystaliczne metodą ugięcia promieni rentgenowskich. Wykorzystując dyfrakcję promieni rentgenowskich, zbadał strukturę minerału o nazwie molibdenit. Po powrocie z Europy, 1928 przerwał badania kryształów, kierując zainteresowania w stronę budowy złożonych cząsteczek związków organicznych. W latach 1930–55 prowadził teoretyczne (stosując mechanikę kwantową) i doświadczalne (wykorzystując metody ugięcia strumieni elektronów) badania struktury cząsteczek związków o znaczeniu biologicznym, jak hemoglobina i białka proste, a także cząsteczek związków o znaczeniu leczniczym.

Pauling włożył wielki wkład w wyjaśnienie istoty wiązań chemicznych. Stało się to możliwe dopiero na gruncie mechaniki kwantowej, rozpatrującej cząsteczkę jako układ elektronów znajdujących się w polu jąder.

Wprowadził pojęcie hybrydyzacji orbitali atomowych — operacji matematycznej, która umożliwia wyjaśnienie kształtu cząsteczek wieloatomowych, tzn. przewidzenie poprawnych kierunków wiązań chemicznych w tych cząsteczkach w ramach uproszczonej teorii orbitali molekularnych. Udowodnił teoretycznie równocenność 4 wiązań atomu węgla; badał energię wiązań atomów w cząsteczce. Wyjaśnił naturę wiązań chemicznych — ich kierunkowość (decydującą o geometrii cząsteczki) i wysycenie. Rozwinął teoretycznie (w postaci teorii rezonansu) pojęcie mezomerii (mezomeria jest pojęciem, wprowadzonym przez Ch.K. Ingolda 1933, stosowanym do opisu cząsteczek związków organicznych, których budowy nie można określić za pomocą klasycznych wzorów strukturalnych o zlokalizowanych wiązaniach kowalencyjnych o określonej krotności; w takim przypadku stosuje się tzw. strukturę mezomeryczną (pośrednią), w której występują wiązania o niecałkowitej krotności). Pauling, opierając się na zasadach mechaniki kwantowej, wyprowadził tę teorię w postaci matematycznej. Teoria Paulinga pozwoliła wyjaśnić (i ustalić w jednostkach teorii rezonansu) wyjątkową trwałość niektórych cząsteczek chemicznych.

W 1931 w „Journal of the American Chemical Society” ukazał się pierwszy z siedmiu artykułów dotyczących wiązań chemicznych zatytułowany The Nature of the Chemical Bond, który przyniósł uznanie młodemu naukowcowi. Wyniki prac nad teorią wiązania zebrał Pauling w ważnym dziele The Nature of the Chemical Bond... (1939).

Poznać biologię poprzez chemię

W czasie II wojny światowej Pauling zajmował się problemami immunologii. W 1940 wprowadził pojęcie antyciał. Opracował chemiczną teorię odporności organizmu. W 1949 wykazał, że anemia wrodzona (niedokrwistość sierpowatokrwinkowa) jest wywołana przez cząsteczki hemoglobiny o nieprawidłowej budowie (niedokrwistość sierpowatokrwinkowa jest spowodowana obecnością nieprawidłowej hemoglobiny S w erytrocytach; hemoglobina S w stanach niedotlenienia wytrąca w postaci kryształów, które zmieniają kształt krwinki czerwonej — krwinka przyjmuje kształt sierpa; sierpowate krwinki powodują zaburzenia mikrokrążenia w wielu narządach).

Pauling udowodnił, że proste białka mogą mieć strukturę alfa-helisy i że struktura taka umożliwia sprzęganie łańcuchów polipeptydowych. Jego wieloletnie prace (rozpoczęte 1937) w dziedzinie chemii aminokwasów i białek w wielkim stopniu przyczyniły się do rozwoju biologii molekularnej, a bezpośrednio do ustalenia struktury DNA przez Francisa Cricka i Jamesa Watsona.

W późniejszych latach zajął się rolą witaminy C w zwalczaniu różnych chorób, w tym raka. W 1970 wydał Vitamin C and the Common Cold, a w 1979 (wspólnie ze szkockim lekarzem E. Cameronem) Cancer and Vitamin C.

Pauling zajmował się także innymi problemami chemii i fizyki (m.in. oddziaływaniami Van der Waalsa, strukturą metali i faz międzymetalicznych, ferromagnetyzmem); wyniki prac zebrał w ok. 350 artykułach naukowych.

No more war

Od lat 50. uczony zajmował się także problemami związanymi z bronią atomową, zwłaszcza skutkami próbnych wybuchów jądrowych. W 1955 przedstawił sekretarzowi generalnemu ONZ petycję podpisaną przez ponad 11 tysięcy uczonych dotyczącą groźnych skutków broni jądrowej; wydał książkę No More War! (1958).

Był przeciwnikiem zimnej wojny.