Полинг, Линус
Съдържание
ранните години
Линус се справяше добре в училище. Колекционираше насекоми и минерали и ненаситно четеше книги. Той решава да стане химик през 1914 г., когато негов състудент, Лойд А. Джефрес, му показва някои от химическите експерименти, които е правил у дома. С неохотното одобрение на майка си той напуска училище през 1917 г. без диплома и отива в Орегонския селскостопански колеж в Корвалис като инженер-химик, но след две години майка му иска той да напусне колежа, за да спечели пари, за да издържа семейството си. Той впечатлява учителите си и през 1919 г., след лятна работа като инспектор по настилката в Орегон, му е предложена работа на пълен работен ден като преподавател по качествен анализ в катедрата по химия. [единадесет]
През 1922 г. той се жени за Ава Хелън Милър (починала през 1981 г.), която му ражда четири деца: Линус Карл, Питър Джефрес, Линда Хелън (Къмб) и Едуард Крелин [12] .
След Втората световна война
След завръщането си в Станфорд през 1973 г., Полинг става съосновател на организация с нестопанска цел, кръстена на него (англ. „The Linus Pauling Institute of Science and Medicine“), сега работеща като част от Университета на Орегон (САЩ) [13] [14] .
Повечето учени създават ниша за себе си, но Полинг имаше изключително широк кръг от научни интереси: квантова механика, кристалография, минералогия, структурна химия, анестезия, имунология, медицина, еволюция. Във всички тези области, и особено в свързаните с тях области, той вижда къде се крият проблемите и, разчитайки на бързото овладяване на основните факти и феноменалната си памет, той има специален и решаващ принос [15] . Той е най-известен с определението си за химическата връзка, откриването на основните елементи на вторичнатапротеинова структура: алфа спирала и бета лист и първата идентификация на молекулярно заболяване (сърповидноклетъчна анемия); освен това той има много други важни постижения. Полинг е един от основателите на молекулярната биология в истинския смисъл на думата. За тези постижения той е удостоен с Нобелова награда за химия през 1954 г.
Полинг обаче беше известен не само в света на науката. През втората половина от живота си той посвещава времето и енергията си на здравословни проблеми и необходимостта да се премахне възможността за война в ядрената ера. Активното му противопоставяне на ядрените опити доведе до политическо преследване в страната му. Полинг беше влиятелен за осигуряването на Международния договор за забрана на атмосферните опити от 1963 г. С Нобеловата награда през 1962 г. Полинг става първият човек, получил две лични Нобелови награди (Мария Кюри получава едната и споделя другата със съпруга си). Името на Полинг също е известно на широката общественост с неговото застъпничество, базирано на личен пример, за използването на големи дози аскорбинова киселина (витамин С) като хранителна добавка за подобряване на общото здраве и предотвратяване (или поне намаляване на тежестта на) заболявания като настинки и рак (ортомолекулярна медицина). За лечение на рак, той инжектира пациенти венозно с огромни дози витамин С: 10 000 милиграма на ден, въпреки факта, че дневната норма не надвишава 100 mg [16] .
Естеството на химическата връзка
През 1927 г. Полинг се завръща в Калтех като асистент по теоретична химия. През следващите дванадесет години бяха публикувани забележителни поредици от статии, които му осигуриха международна репутация. Способностите му бързо бяха признати чрез повишение (доцент -1929 г.; професор - 1931 г.), награди (награда "Лангмюр", 1931 г.), избори в Националната академия на науките (1933 г.). Благодарение на своите трудове и лекции, Полинг се утвърждава като основател на така наречената структурна химия, която дава възможност да се хвърли нов поглед върху молекулите и кристалите. [15] Правилото на Полинг: като се има предвид, че бинарните електролити, като халогенидите на алкални метали, са ограничени по отношение на типовете си кристални структури, разнообразието от структури, отворени за по-сложни вещества, като слюда, KAl3Si3O10(OH)2, може да бъде неограничено. Полинг през 1929 г. формулира набор от правила за стабилността на такива структури, които се оказват изключително удобни както при тестване на коректността на предложените структури, така и при прогнозиране на неизвестни. [17]
квантова химия
През 1927 г. Буро решава, че уравнението на Шрьодингер за водородния йон на молекулата H2 + в елиптични координати и получените стойности за междуатомното разстояние и енергията на свързване се съгласуват добре с експеримента. Вълновата функция на Burro не успява да доведе до физическо разбиране на стабилността на системата. Впоследствие Полинг (1928) подчертава, че въпреки че приблизителната обработка на смущението няма да предостави нова информация, би било полезно да се знае как се случва това: „Тъй като методите на смущението могат да бъдат приложени към много системи, за които вълновото уравнение не може да бъде решено точно ...“. Полинг първо показа, че класическото взаимодействие между водородния атом в основното състояние и протона е отблъскване във всички интервали. Въпреки това, ако електронът не е локализиран върху един от атомите и вълновата функция се приема като линейна комбинация от двете основни състояния на атомната вълнова функция, тогава енергията на взаимодействието има ясен минимум в диапазона от приблизително 2 a.u. [18] Бешепървият пример за това, което стана известно като метода на линейната комбинация от атомни орбитали (LCAO). Полинг е направил много за валентната връзка (VB), теорията на молекулярните орбитали (MO). Последният, разработен от Фриц Хунд (роден през 1896 г.), Ерих Хюкел (1896-1980) и Робърт С. Мъликен (1896-1986), работи по отношение на орбитали, разпространени в цялата молекула, на тези орбитали, според изчислената им енергия, се приписват два електрона с противоположни завъртания към всяка от свързаните орбитали. Електронно възбудените състояния съответстват на прехвърлянето на един или повече електрони от свързваща към антисвързваща орбитала. [19] Понастоящем теорията на молекулярните орбитали се оказа подходяща за компютърни изчисления на многоцентрови молекули.
През 1954 г. Нобеловият комитет присъжда на Полинг наградата за химия „за неговото изследване на природата на химичната връзка и нейното приложение за обяснение на структурата на сложни молекули“. В своята Нобелова лекция той говори за това как бъдещите химици ще „разчитат на нова структурна химия, включително точно дефинирани геометрични връзки между атомите в молекулите и стриктно прилагане на нови структурни принципи“ и че „благодарение на тази методология ще бъде постигнат значителен напредък в решаването на проблемите на биологията и медицината с помощта на химични методи“.
Полинг е бил президент на Американското химическо дружество (1948) и Тихоокеанския клон на Американската асоциация за напредък на науката (1942–1945) и вицепрезидент на Американското философско дружество (1951–1954). Полинг извлича своята концепция отчасти от йонната връзка. Енергията на свързване може да се разглежда като сбор от два приноса, ковалентната част и йонната част. Термохимични енергии на свързване D(A-B) между атомитеA и B обикновено са по-големи от средноаритметичната стойност на енергиите D(A-A) и D(B-B) на хомонуклеарните молекули. Полинг приписва допълнителната енергия Δ(A-B) на йонния резонанс и открива, че може да присвои стойности за XA и т.н., така че такива елементи с Δ(A-B) да са приблизително пропорционални на (XA-XB)². Стойностите X образуват скала (скала за електроотрицателност), в която флуорът има x = 4, той е най-електроотрицателният елемент, а цезият има x = 0,7. В допълнение към предоставянето на основа за оценка на енергиите на свързване на хетерополярните връзки, тези x стойности могат също да се използват за оценка на диполния момент и йонния характер на връзките. [21]
Молекулярна биология
Изследването на природата на химическата връзка може би бележи кулминацията на приноса на Полинг към теорията на химическата връзка. По-конкретно, напредъкът произтича от важна статия (1947) за структурата на металите, но интересът към химическото свързване сега е преминал в интерес към структурата и функцията на биологичните молекули. Има намеци за това в главата за водородните връзки. Полинг беше един от първите, които очертаха значението му за биомолекулите: поради ниската си енергия на свързване и ниската енергия на активиране, характеризиращи неговото образуване и разрушаване, водородното свързване играе роля в реакциите, протичащи при нормална температура. Беше признато, че водородните връзки стабилизират пространствената структура на протеиновите молекули... [22]
Значението на водородните връзки в протеиновата структура трудно може да бъде надценено. „Загубата на естествената конформация разрушава характерните свойства на протеина. Поради разликата в ентропията между нативния и денатурирания трипсин, беше установено, че са налични около 1020 конформации за денатурирана протеинова молекула. При нагряване или промяна на pH на разтвора близо до изоелектричната точка на протеина, разгънатите сегментикиселинните или базичните странични вериги се заплитат една с друга, свързвайки молекулите заедно и в крайна сметка това води до образуването на съсирек. [23] Това е първата модерна теория за естествени и денатурирани протеини.
Полинг е удостоен с Нобелова награда за мир през 1962 г. В своята Нобелова лекция той изрази надежда, че договорът за забрана на ядрените опити ще "положи началото на поредица от договори, които ще доведат до създаването на нов свят, където възможността за война ще бъде завинаги изключена".
Същата година той се пенсионира от Калифорнийския технологичен институт, за да стане професор-изследовател в Центъра за изследване на демократичните институции в Санта Барбара, Калифорния. Тук той успя да посвети повече време на проблемите на международното разоръжаване. През 1967 г. той също заема позиция като професор по химия в Калифорнийския университет в Сан Диего, надявайки се да прекарва повече време в изследвания в областта на молекулярната медицина. Две години по-късно той напуска и става професор по химия в Станфордския университет в Пало Алто, Калифорния.
Критика на научните идеи на Полинг в СССР
Основният обект на критика беше резонансната теория, предложена от Л. Полинг като част от концепцията за електронната структура на молекулите с делокализирана електронна плътност. В СССР теорията е обявена за "идеалистична" и следователно неприемлива за използване в науката и образованието.
„Теорията на резонанса“, като идеалистична и агностична, се противопоставя на материалистическата теория на Бутлеров, като несъвместима и непримирима с нея; ... привържениците на „теорията на резонанса“ я пренебрегнаха и изкривиха нейната същност. „Теорията за резонанса“, бидейки изцяло механистична, отрича качествените, специфични особености на органичната материя и е напълно невярна.се опитва да намали законите на органичната химия до законите на квантовата механика ... Теорията на мезомерния резонанс в органичната химия е същото проявление на обща реакционна идеология като вайсманизма-морганизма в биологията, както и съвременния "физически" идеализъм, с който е тясно свързан.
Преследването на теорията за резонанса в органичната химия получи негативна оценка в световната научна общност. В едно от списанията на Американското химическо общество, в преглед на ситуацията в съветската химическа наука, по-специално, беше отбелязано: [27]
Повечето от българските статии по тези теми (...) изглежда са доминирани от шовинистичната идея, че резонансната теория на Линус Полинг противоречи на принципите на диалектическия материализъм и следователно трябва да бъде отхвърлена. Обхватът и суровостта на това осъждане са несравними в историята на химията.