Saltar para o conteúdo

Gilbert Newton Lewis

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Gilbert Newton Lewis
Conhecido(a) porLigação covalente
Notação de Lewis
Teoria ácido-base de Lewis
Nascimento
23 de outubro de 1875

Weymouth, Massachusetts
Morte
23 de março de 1946 (70 anos)

Berkeley, Califórnia
Nacionalidadeestadunidense
PrêmiosMedalha William H. Nichols (1921), Prêmio Willard Gibbs (1924), Medalha Davy (1929)
Carreira científica
Orientador(es)(as)Theodore William Richards
Orientado(a)(s)Michael Kasha, Joseph Edward Mayer, Glenn Theodore Seaborg, Harold Clayton Urey
Campo(s)química

Gilbert Newton Lewis FRS[1] (Weymouth, 23 ou 25 de outubro[2] de 1875 – Berkeley, 23 de março de 1946)[3][4] foi um físico-químico estadunidense e ex-decano da Faculdade de Química da Universidade da Califórnia em Berkeley.[5][6] Lewis é mais conhecido por sua descoberta da ligação covalente e seu conceito de pares de elétrons; sua notação de Lewis e outras contribuições à teoria das ligações de valência moldaram as teorias modernas da ligação química. Lewis contribuiu com sucesso para termodinâmica química, fotoquímica e separação isotópica, e também é conhecido por seu conceito de ácidos e bases.[7] Ele também pesquisou sobre a relatividade e a física quântica e, em 1926, cunhou o termo "fóton" para a menor unidade de energia radiante.[8][9]

Vida

[editar | editar código]

G. N. Lewis nasceu em 1875 em Weymouth, Massachusetts. Estudou na Universidade Harvard e mais tarde na Universidade de Leipzig e na Universidade de Göttingen, tendo dirigido o gabinete de pesos e medidas no Laboratório Governamental das Filipinas (1904-1905). De 1907 a 1912 foi professor de Físico-química no Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Em 1912 mudou-se para a Universidade da Califórnia em Berkeley, onde foi professor de química e reitor até a sua morte.[5][10] Como professor, ele incorporou princípios termodinâmicos no currículo de química e reformou a termodinâmica química de maneira matematicamente rigorosa, acessível aos químicos comuns. Ele começou a medir os valores de energia livre termodinâmica relacionados a vários processos químicos, orgânicos e inorgânicos. Em 1916, ele também propôs sua teoria da ligação e adicionou informações sobre elétrons na tabela periódica dos elementos químicos. Em 1933, ele iniciou sua pesquisa sobre separação de isótopos. Lewis trabalhou com hidrogênio e conseguiu purificar uma amostra de água pesada. Ele então apresentou sua teoria de ácidos e bases e trabalhou na fotoquímica durante os últimos anos de sua vida.

Introduziu novos conceitos em termodinâmica e propôs o nome "fóton" para designar o quantum da radiação luminosa, em uma carta enviada ao editor da revista Nature em 1926.[11] Seus trabalhos de maior repercussão na química foram aqueles em que deu explicações mais adequadas para as ligações químicas em compostos orgânicos: compartilhamento de um par de elétrons por dois átomos (1916). Em virtude desses trabalhos, seu nome está associado a uma definição geral de ácido (substância capaz de receber um par de elétrons) e de base (substância capaz de doar um par de elétrons). Dedicou-se também à preparação de uma amostra de água na qual os átomos de hidrogênio foram substituídos por deutério (²H): a "água pesada" (D2O). Foi Lewis que introduziu o desenho da camada de valência nos respectivos átomos, sendo esse novo conceito de fundamental importância na ligação iônica, o que acabou por facilitar a visualização da troca de elétrons entre os íons.

Embora tenha sido indicado 41 vezes, Lewis nunca ganhou o Prêmio Nobel de Química, resultando em uma grande polêmica.[12][13][14][15][16] Por outro lado, Lewis orientou e influenciou vários ganhadores do Nobel em Berkeley, incluindo Harold Clayton Urey (Prêmio Nobel de 1934), William Francis Giauque (Prêmio Nobel de 1949), Glenn Theodore Seaborg (Prêmio Nobel de 1951), Willard Frank Libby (Prêmio Nobel de 1960), Melvin Calvin (Prêmio Nobel de 1961) e assim por diante, transformando Berkeley em um dos centros de maior prestígio em química do mundo.[17][18][19][20][21] Em 23 de março de 1946, Lewis foi encontrado morto em seu laboratório em Berkeley, onde trabalhava com cianeto de hidrogênio; muitos postularam que a causa de sua morte foi suicídio.[14] Após a sua morte, seus filhos seguiram a carreira do pai na química, e o Salão Lewis no campus de Berkeley recebeu o nome em sua homenagem.[10]

Foi sepultado em Golden Gate National Cemetery, San Bruno, Califórnia no Estados Unidos.[22]

Realizações científicas

[editar | editar código]

Termodinâmica

[editar | editar código]

A maioria dos interesses duradouros de Lewis teve origem durante seus anos em Harvard. O mais importante foi a termodinâmica, um assunto no qual Richards era muito ativo naquela época. Embora a maioria das relações termodinâmicas importantes fossem conhecidas em 1895, elas eram vistas como equações isoladas, e ainda não haviam sido racionalizadas como um sistema lógico, a partir do qual, dada uma relação, o resto poderia ser derivado. Além disso, essas relações eram inexatas, aplicando-se apenas a sistemas químicos ideais. Esses eram dois problemas pendentes da termodinâmica teórica. Em dois artigos teóricos longos e ambiciosos em 1900 e 1901, Lewis tentou fornecer uma solução. Lewis introduziu o conceito termodinâmico de atividade e cunhou o termo "fugacidade".[23][24][25] Sua nova ideia de fugacidade, ou "tendência de escape", era uma função com as dimensões de pressão que expressava a tendência de uma substância passar de uma fase química para outra. Lewis acreditava que a fugacidade era o princípio fundamental a partir do qual um sistema de relações termodinâmicas reais poderia ser derivado. Essa esperança não se realizou, embora a fugacidade tenha encontrado um lugar duradouro na descrição de gases reais.[26]

Os primeiros artigos de Lewis também revelam uma consciência incomumente avançada das ideias de J. W. Gibbs e P. Duhem sobre energia livre e potencial termodinâmico. Essas ideias eram bem conhecidas pelos físicos e matemáticos, mas não pela maioria dos químicos práticos, que as consideravam abstratas e inaplicáveis aos sistemas químicos. A maioria dos químicos confiava na termodinâmica familiar do calor (entalpia) de Berthelot, Ostwald e Van 't Hoff, e da escola calorimétrica. O calor de reação não é, obviamente, uma medida da tendência de mudanças químicas ocorrerem, e Lewis percebeu que apenas a energia livre e a entropia poderiam fornecer uma termodinâmica química exata. Ele derivou a energia livre da fugacidade; ele tentou, sem sucesso, obter uma expressão exata para a função entropia, que em 1901 não havia sido definida em baixas temperaturas. Richards também tentou e falhou, e somente quando Nernst teve sucesso em 1907 foi possível calcular entropias de forma inequívoca. Embora o sistema baseado em fugacidade de Lewis não tenha durado, seu interesse precoce em energia livre e entropia provou ser muito frutífero, e grande parte de sua carreira foi dedicada a tornar esses conceitos úteis acessíveis aos químicos práticos.[23][24][25]

Em Harvard, Lewis também escreveu um artigo teórico sobre a termodinâmica da radiação de corpo negro no qual postulou que a luz tem uma pressão. Ele mais tarde revelou que havia sido desencorajado de prosseguir com essa ideia por seus colegas mais velhos e conservadores, que desconheciam que Wilhelm Wien e outros estavam perseguindo com sucesso a mesma linha de pensamento. O artigo de Lewis permaneceu inédito; mas seu interesse em radiação e teoria quântica, e (mais tarde) em relatividade, surgiu desse esforço inicial abortado. Desde o início de sua carreira, Lewis se considerava tanto químico quanto físico.[23][24][25]

Teoria da valência

[editar | editar código]

Por volta de 1902, Lewis começou a usar desenhos inéditos de átomos cúbicos em suas notas de aula, nos quais os cantos do cubo representavam possíveis posições de elétrons. Lewis mais tarde citou essas notas em seu artigo clássico de 1916 sobre ligação química, como sendo a primeira expressão de suas ideias.[27]

Um terceiro grande interesse que se originou durante os anos de Lewis em Harvard foi sua teoria da valência. Em 1902, ao tentar explicar as leis da valência aos seus alunos, Lewis concebeu a ideia de que os átomos eram construídos por uma série concêntrica de cubos com elétrons em cada canto. Este "átomo cúbico" explicava o ciclo de oito elementos na tabela periódica e estava de acordo com a crença amplamente aceita de que as ligações químicas eram formadas por transferência de elétrons para dar a cada átomo um conjunto completo de oito. Esta teoria eletroquímica da valência encontrou sua expressão mais elaborada no trabalho de Richard Abegg em 1904,[28] mas a versão de Lewis desta teoria foi a única a ser incorporada em um modelo atômico concreto. Novamente, a teoria de Lewis não interessou seus mentores de Harvard, que, como a maioria dos químicos americanos da época, não tinham gosto por tal especulação. Lewis não publicou sua teoria do átomo cúbico, mas em 1916 ela se tornou uma parte importante de sua teoria da ligação de par de elétrons compartilhado.[27]

Em 1916, ele publicou seu artigo clássico sobre ligação química "O Átomo e a Molécula" no qual formulou a ideia do que se tornaria conhecido como ligação covalente, consistindo de um par compartilhado de elétrons, e ele definiu o termo molécula ímpar (o termo moderno é radical livre) quando um elétron não é compartilhado. Ele incluiu o que ficou conhecido como estruturas de pontos de Lewis, bem como o modelo do átomo cúbico. Essas ideias sobre ligação química foram expandidas por Irving Langmuir e se tornaram a inspiração para os estudos sobre a natureza da ligação química por Linus Pauling.[27]

Ácidos e bases

[editar | editar código]
Ver artigo principal: Ácidos e bases de Lewis

Em 1923, ele formulou a teoria do par de elétrons das reações ácido-base. Nesta teoria de ácidos e bases, um "ácido de Lewis" é um receptor de par de elétrons e uma "base de Lewis" é um doador de par de elétrons.[29] Neste ano ele também publicou uma monografia sobre suas teorias da ligação química.[30]

Baseado no trabalho de J. Willard Gibbs, era conhecido que as reações químicas procediam a um equilíbrio determinado pela energia livre das substâncias participantes. Lewis passou 25 anos determinando energias livres de várias substâncias. Em 1923, ele e Merle Randall publicaram os resultados deste estudo, que ajudou a formalizar a termodinâmica química moderna.[31]

Água pesada

[editar | editar código]

Lewis foi o primeiro a produzir uma amostra pura de óxido de deutério (água pesada) em 1933[32] e o primeiro a estudar a sobrevivência e o crescimento de formas de vida em água pesada.[33][34] Ao acelerar deuterons (núcleos de deutério) no ciclotron de Ernest O. Lawrence, ele foi capaz de estudar muitas das propriedades dos núcleos atômicos. Durante os anos 1930, ele foi mentor de Glenn T. Seaborg, que foi mantido para trabalho de pós-doutorado como assistente de pesquisa pessoal de Lewis. Seaborg passou a ganhar o Prêmio Nobel de Química de 1951 e teve o elemento seabórgio nomeado em sua honra enquanto ainda estava vivo.[35]

O4 Tetraoxigênio

[editar | editar código]

Em 1924, ao estudar as propriedades magnéticas de soluções de oxigênio em nitrogênio líquido, Lewis descobriu que moléculas de O4 eram formadas. Esta foi a primeira evidência de oxigênio tetratômico.[36]

Relatividade e física quântica

[editar | editar código]

Em 1908, ele publicou o primeiro de vários artigos sobre relatividade, no qual derivou a relação massa-energia de uma maneira diferente da derivação de Albert Einstein.[9] Em 1909, ele e Richard C. Tolman combinaram seus métodos com a relatividade especial.[37] Em 1912, Lewis e Edwin Bidwell Wilson apresentaram um trabalho importante em física matemática que não apenas aplicou geometria sintética ao estudo do espaço-tempo, mas também notou a identidade de um mapeamento de compressão do espaço-tempo e uma transformação de Lorentz.[38][39]

Em 1926, ele cunhou o termo "fóton" para a menor unidade de energia radiante (luz). Na verdade, o resultado de sua carta à Nature não foi o que ele havia pretendido. Na carta, ele propôs que um fóton fosse um elemento estrutural, não energia. Ele insistiu na necessidade de uma nova variável, o número de fótons. Embora sua teoria diferisse da teoria quântica da luz introduzida por Albert Einstein em 1905, seu nome foi adotado para o que Einstein havia chamado de quantum de luz (Lichtquant em alemão).[40]

Outras realizações

[editar | editar código]

Em 1921, Lewis foi o primeiro a propor uma equação empírica descrevendo a falha dos eletrólitos fortes em obedecer à lei da ação das massas, um problema que havia confundido os químicos físicos por vinte anos. Suas equações empíricas para o que ele chamou de força iônica foram posteriormente confirmadas como estando de acordo com a equação de Debye–Hückel para eletrólitos fortes, publicada em 1923.[41]

Ao longo de sua carreira, Lewis publicou sobre muitos outros assuntos além daqueles mencionados nesta entrada, variando da natureza dos quanta de luz à economia da estabilização de preços. Nos últimos anos de sua vida, Lewis e o estudante de graduação Michael Kasha, seu último associado de pesquisa, estabeleceram que a fosforescência de moléculas orgânicas envolve emissão de luz de um elétron em um estado tripleto excitado (um estado no qual dois elétrons têm seus vetores de spin orientados na mesma direção, mas em orbitais diferentes) e mediram o paramagnetismo deste estado tripleto.[42]

Publicações (seleção)

[editar | editar código]
  • Valence and the Structure of Atoms and Molecules. Chemical Catalog Company, 1923
  • com Merle Randall: Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances. McGraw Hill 1923

Ver também

[editar | editar código]

Referências

  1. ↑ Hildebrand, J. H. (1947). «Gilbert Newton Lewis. 1875-1946». Obituary Notices of Fellows of the Royal Society. 5 (15): 491–506. doi:10.1098/rsbm.1947.0014 
  2. ↑ Gilbert N. Lewis, American chemist William B. Jensen in Encyclopædia Britannica
  3. ↑ GILBERT NEWTON LEWIS 1875—1946 A Biographical Memoir by Joel H. Hildebrand National Academy of Sciences 1958
  4. ↑ Lewis, Gilbert Newton R. E. Kohler in Complete Dictionary of Scientific Biography (Encyclopedia.com)
  5. ↑ a b «University of California: In Memoriam, 1946». texts.cdlib.org. Consultado em 23 de outubro de 2019 
  6. ↑ «Gilman Hall University of California, Berkeley - National Historic Chemical Landmark». American Chemical Society (em inglês). Consultado em 23 de outubro de 2019 
  7. ↑ Davey, Stephen (2009). «The legacy of Lewis». Nature Chemistry. 1 (1). 19 páginas. Bibcode:2009NatCh...1...19D. ISSN 1755-4330. doi:10.1038/nchem.149 
  8. ↑ «December 18, 1926: Gilbert Lewis coins "photon" in letter to Nature». APS News: This Month in Physics History (em inglês). American Physical Society. Dezembro de 2012. Consultado em 23 de outubro de 2019 
  9. ↑ a b Lewis, G. N. (1908). «A revision of the Fundamental Laws of Matter and Energy». Philosophical Magazine. 16 (95): 705–717. doi:10.1080/14786441108636549  Erro de citação: Código <ref> inválido; o nome ":9" é definido mais de uma vez com conteúdos diferentes
  10. ↑ a b «Lewis Hall | Campus Access Services». access.berkeley.edu. Consultado em 23 de outubro de 2019 
  11. ↑ Abdalla, Maria Cristina Batoni (2006). O discreto charme das partículas elementares. São Paulo: Editora UNESP. p. 40. ISBN 85-7139-641-8 
  12. ↑ «Nomination Database Gilbert N. Lewis». NobelPrize.org. Consultado em 23 de outubro de 2019 
  13. ↑ «Gilbert N. Lewis». Atomic Heritage Foundation (em inglês). Consultado em 23 de outubro de 2019 
  14. ↑ a b DelVecchio, Rick; Writer, Chronicle Staff (5 de agosto de 2006). «WHAT KILLED FAMED CAL CHEMIST? / 20th century pioneer who failed to win a Nobel Prize may have succumbed to a broken heart, one admirer theorizes». SFGate. Consultado em 23 de outubro de 2019 
  15. ↑ «December 18, 1926: Gilbert Lewis coins "photon" in letter to Nature». www.aps.org (em inglês). Consultado em 23 de outubro de 2019 
  16. ↑ «The Posthumous Nobel Prize in Chemistry. Volume 1. Correcting the Errors and Oversights of the Nobel Prize Committee» (em inglês). doi:10.1021/bk-2017-1262.ch006 
  17. ↑ «Gilman Hall University of California, Berkeley - National Historic Chemical Landmark». American Chemical Society (em inglês). Consultado em 23 de outubro de 2019 
  18. ↑ «The Nobel Prize in Chemistry 1949». NobelPrize.org (em inglês). Consultado em 23 de outubro de 2019 
  19. ↑ «Research Profile - Willard Frank Libby». Lindau Nobel Mediatheque (em inglês). Consultado em 23 de outubro de 2019 
  20. ↑ «Gilbert Newton Lewis | Lemelson-MIT Program». lemelson.mit.edu. Consultado em 23 de outubro de 2019 
  21. ↑ Harris, Reviewed By Harold H. (1 de novembro de 1999). «A Biography of Distinguished Scientist Gilbert Newton Lewis (by Edward S. Lewis)». Journal of Chemical Education. 76 (11). 1487 páginas. Bibcode:1999JChEd..76.1487H. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/ed076p1487 
  22. ↑ Gilbert Newton Lewis (em inglês) no Find a Grave [fonte confiável?]
  23. ↑ a b c Lewis, Gilbert Newton (junho de 1901). «The law of physico-chemical change». Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences. 37 (3): 49–69. JSTOR 20021635. doi:10.2307/20021635. hdl:2027/njp.32101050586062?urlappend=%3Bseq=57%3Bownerid=27021597769247936-61 ; the term "fugacity" is coined on p. 54.
  24. ↑ a b c Lewis, Gilbert Newton (1907). «Outlines of a new system of thermodynamic chemistry». Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences. 43 (7): 259–293. JSTOR 20022322. doi:10.2307/20022322. hdl:2027/njp.32101050586120?urlappend=%3Bseq=275%3Bownerid=27021597769248753-295 ; the term "activity" is defined on p. 262.
  25. ↑ a b c Pitzer, Kenneth S. (fevereiro de 1984). «Gilbert N. Lewis and the thermodynamics of strong electrolytes». Journal of Chemical Education. 61 (2): 104–107. Bibcode:1984JChEd..61..104P. doi:10.1021/ed061p104Acessível livremente 
  26. ↑ Lewis, Gilbert Newton (1900). «A new conception of thermal pressure and a theory of solutions». Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences. 36 (9): 145–168. JSTOR 20020988. doi:10.2307/20020988. hdl:2027/njp.32101050586054?urlappend=%3Bseq=165%3Bownerid=27021597769247687-169  The term "escaping tendency" is introduced on p. 148, where it is represented by the Greek letter ψ ; ψ is defined for ideal gases on p. 156.
  27. ↑ a b c Lewis, Gilbert N. (abril de 1916). «The atom and the molecule». Journal of the American Chemical Society. 38 (4): 762–785. Bibcode:1916JAChS..38..762L. doi:10.1021/ja02261a002. hdl:2027/hvd.hs1t2w?urlappend=%3Bseq=772%3Bownerid=27021597765578155-784 
  28. ↑ Abegg, R. (1904). «Die Valenz und das periodische System. Versuch einer Theorie der Molekularverbindungen» [Valency and the periodic table. Attempt at a theory of molecular compounds]. Zeitschrift für Anorganische Chemie (em alemão). 39 (1): 330–380. doi:10.1002/zaac.19040390125 
  29. ↑ Lewis, Gilbert Newton (1923). Valence and the Structure of Atoms and Molecules. Col: American chemical society. Monograph series. New York: Chemical Catalog Company. p. 142. hdl:2027/uc1.b3219599?urlappend=%3Bseq=148%3Bownerid=9007199272085617-152. We are inclined to think of substances as possessing acid or basic properties, without having a particular solvent in mind. It seems to me that with complete generality we may say that a basic substance is one which has a lone pair of electrons which may be used to complete the stable group of another atom, and that an acid substance is one which can employ a lone pair from another molecule in completing the stable group of one of its own atoms. In other words, the basic substance furnishes a pair of electrons for a chemical bond, the acid substance accepts such a pair. Predefinição:Psc
  30. ↑ Lewis, G. N. (1926) Valence and the Nature of the Chemical Bond. Chemical Catalog Company.[falta página]Predefinição:Psc
  31. ↑ Lewis, G. N. and Merle Randall (1923) Thermodynamics and the Free Energies of Chemical Substances. McGraw-Hill.[falta página]
  32. ↑ Lewis, G. N.; MacDonald, R. T. (1933). «Concentration of H2 Isotope». The Journal of Chemical Physics. 1 (6). 341 páginas. Bibcode:1933JChPh...1..341L. doi:10.1063/1.1749300 
  33. ↑ Lewis, G. N. (1933). «The biochemistry of water containing hydrogen isotope». Journal of the American Chemical Society. 55 (8): 3503–3504. Bibcode:1933JAChS..55.3503L. doi:10.1021/ja01335a509 
  34. ↑ Lewis, Gilbert N. (16 de fevereiro de 1934). «The Biology of Heavy Water». Science. 79 (2042): 151–153. Bibcode:1934Sci....79..151L. PMID 17788137. doi:10.1126/science.79.2042.151 
  35. ↑ l'Annunziata, Michael F. (2007). «Radioactivity Hall of Fame–Part VIII». Radioactivity. [S.l.: s.n.] pp. 497–528. ISBN 978-0-444-52715-8. doi:10.1016/B978-0-444-52715-8.50038-4 
  36. ↑ Lewis, Gilbert N. (setembro de 1924). «The magnetism of oxygen and the molecule O4». Journal of the American Chemical Society. 46 (9): 2027–2032. Bibcode:1924JAChS..46.2027L. doi:10.1021/ja01674a008 
  37. ↑ Lewis, G. N.; Tolman, Richard C. (1909). «The Principle of Relativity, and Non-Newtonian Mechanics». Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences. 44 (25): 709–26. JSTOR 20022495. doi:10.2307/20022495 
  38. ↑ Wilson, Edwin B.; Lewis, Gilbert N. (1912). «The Space-time Manifold of Relativity. The Non-Euclidean Geometry of Mechanics and Electromagnetics». Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences. 48 (11): 387–507. JSTOR 20022840. doi:10.2307/20022840 
  39. ↑ Synthetic Spacetime, a digest of the axioms used, and theorems proved, by Wilson and Lewis. Archived by WebCite
  40. ↑ Lewis, Gilbert N. (dezembro de 1926). «The Conservation of Photons». Nature. 118 (2981): 874–875. Bibcode:1926Natur.118..874L. doi:10.1038/118874a0 
  41. ↑ Lewis, Gilbert N.; Randall, Merle (1921). «The activity coefficient of strong electrolytes». Journal of the American Chemical Society. 43 (5): 1112–1154. Bibcode:1921JAChS..43.1112L. doi:10.1021/ja01438a014. hdl:2027/mdp.39015018181431?urlappend=%3Bseq=1144%3Bownerid=13510798897931788-1148  The term "ionic strength" is introduced on p. 1140.
  42. ↑ Lewis, Gilbert N.; Kasha, M. (1944). «Phosphorescence and the Triplet State». Journal of the American Chemical Society. 66 (12): 2100–2116. Bibcode:1944JAChS..66.2100L. doi:10.1021/ja01240a030 

Leitura adicional

[editar | editar código]
Obtida de "https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Gilbert_Newton_Lewis&oldid=71072529"