Urey, Harold Clayton

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. augusztus 15-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .
Harold Clayton Urey
angol  Harold Clayton Urey
Születési dátum 1893. április 29.( 1893-04-29 ) [1] [2] [3] […]
Születési hely
Halál dátuma 1981. január 5.( 1981-01-05 ) [1] [2] [4] […] (87 éves)
A halál helye
Ország
Tudományos szféra fizikai kémia , fizika
Munkavégzés helye Koppenhágai Egyetem , Johns Hopkins Egyetem , Columbia Egyetem , Chicagói Egyetem
alma Mater
tudományos tanácsadója Gilbert Newton Lewis
Diákok Stanley Lloyd Miller
Díjak és díjak Nóbel díj Kémiai Nobel - díj ( 1934 ) Amerikai Nemzeti Tudományos Érem ( 1964 ) A Royal Astronomical Society aranyérem ( 1966 )
US National Medal of Science
Royal Astronomical Society aranyérem – 1966
Autogram
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

Harold Clayton Urey ( született:  Harold Clayton Urey ; 1893. április 29., Walkerton –  1981. január 5. , La Jolla , San Diego ) amerikai fizikus és fizikai kémikus . Úttörő az izotópok tanulmányozásában , amelyek egyikének – a deutérium  – felfedezéséért 1934 -ben kémiai Nobel-díjat kapott . Később a bolygók evolúciójának tanulmányozása felé fordult.

Korai élet

Harold Clayton Urey 1893. április 29-én született az indianai Walkertonban Samuel Clayton Urey [5] , a Breten Church iskolamestere és lelkésze [6] , valamint felesége, Cora Rebecca (született Reinoel) fiaként. Volt egy öccse, Clarence és egy húga, Martha. A család a kaliforniai Glendorába költözött , de visszatértek Indianába, hogy Cora özvegy anyjával éljenek, amikor Samuel súlyosan megbetegedett tuberkulózisban . Jurij hatéves korában halt meg [5] .

Urey egy amish általános iskolában tanult , ahol 14 évesen végzett. Ezután az Indiana állambeli Kendalville középiskolába járt. Az 1911-es diploma megszerzése után tanári bizonyítványt kapott az Earlham College-ban, és egy kis iskolában tanított Indianában. Később Montanába költözött , ahol akkoriban édesanyja élt, és ott tanított tovább. Urey 1914-ben lépett be a Montanai Egyetemre [5] , ahol 1917- ben zoológiából szerzett főiskolai diplomát [5] . Miután az Egyesült Államok belépett az első világháborúba , Urey a philadelphiai Barrett Chemical Companyhoz ment katonai munkához , amely a TNT -t gyártotta . A háború befejeztével visszatért a Montana Egyetemre, mint kémiatanár [5] .

Az akadémiai pályafutáshoz doktori fokozat kellett, ezért Urey 1921-ben kezdett dolgozni doktori disszertációján a Kaliforniai Egyetemen, Berkeleyben, ahol Gilbert N. Lewis vezetésével termodinamikát tanult [7] . Első disszertációja a céziumgőz ionizációjának témája volt . Munkája során bizonyos nehézségekbe ütközött; ugyanebben az időben egy indiai fizikus teljesebb cikket közölt ugyanerről a témáról [5] . Ezt követően Urey disszertációt írt egy ideális gáz ionizált állapotáról, amelyet később az Astrophysical Journalban publikáltak. [7] Disszertációjának 1923-as megvédése után Urey ösztöndíjat kapott az Amerikai Skandináv Alapítványtól, hogy a koppenhágai Niels Bohr Intézetben tanuljon , ahol találkozott Werner Heisenberggel , Hans Kramersszel, Wolfgang Paulival , Georg von Hevesyvel és John Slaterrel. Tartózkodása végén Németországba utazott, ahol találkozott Albert Einsteinnel és James Frankkel.

Miután visszatért az Egyesült Államokba, Urey ösztöndíjajánlatot kapott a Nemzeti Kutatási Tanácstól, hogy a Harvard Egyetemen dolgozzon, és azt is, hogy a Johns Hopkins Egyetem kutatója legyen. Az utóbbit választotta. Hivatalba lépése előtt a washingtoni Seattle - be utazott , hogy meglátogassa édesanyját. Útközben megállt Everett városában , Washingtonban, ahol barátja, Kate Daum élt. Kate bemutatta Jurit a húgának, Friedának. Jurij és Frida hamarosan eljegyezték egymást. 1926-ban házasodtak össze apja otthonában a kansasi Lawrence-ben. A párnak négy gyermeke született: Gertrude Bessie (Elizabeth), született 1927-ben; Frida Rebecca, született 1929-ben; Mary Alice, született 1934-ben; és az 1939-ben született John Clayton Urey [5] .

A Johns Hopkins Egyetemen Urey és Arthur Ruark megírta az Atoms, Quanta and Molecules (1930) című művét, amely az egyik első angol mű a kvantummechanikáról és annak atomi és molekuláris rendszerekben való alkalmazásairól. 1929-ben Urey a kémia docense lett a Columbia Egyetemen, ahol együttműködött Rudolf Schönheimerrel, David Rittenberggel és T. I. Taylorral.

Deutérium

Ez idő tájt az oxigén stabil izotópjait fedezték fel William Giok és Herrick Johnson a Kaliforniai Egyetemen . Abban az időben az izotópokat nem ismerték jól; James Chadwick csak 1932-ben fedezte fel a neutront . Két rendszert használtak osztályozásukra - kémiai és fizikai tulajdonságok alapján. Ez utóbbiakat tömegspektrográf segítségével határoztuk meg . Mivel az oxigén atomtömege köztudottan majdnem pontosan 16-szorosa a hidrogénének , Raymond Birge és Donald Menzel azt javasolta, hogy a hidrogén is több izotópból áll. A két módszer eredményei közötti különbség alapján azt jósolták, hogy 4500-ból csak egy hidrogénatom nehéz izotóp.

1931-ben Urey keresni kezdte. Urey és George Murphy a Balmer sorozatból kiszámolta, hogy a nehéz izotóp vöröseltolódási vonalainak 1,1 és 1,8 angström között kell lenniük . Urey hozzáférhetett egy 6,4 méteres rácsos spektrográfhoz, egy érzékeny műszerhez, amelyet nemrégiben telepítettek Kolumbiába, amely képes volt a Balmer sorozat feloldására. Felbontása 1 Å/milliméter volt, tehát ezen a készüléken körülbelül 1 mm volt a különbség. De mivel 4500-ból csak egy atom volt nehéz, a spektrográf vonala nagyon gyenge volt. Ezért Urey úgy döntött, hogy elhalasztja eredményeinek közzétételét, amíg meggyőzőbb bizonyítékot nem kap arra vonatkozóan, hogy nehéz hidrogénről van szó.

Urey és Murphy a Debye -modell alapján kiszámította, hogy egy nehéz izotóp forráspontja valamivel magasabb, mint a könnyű izotóp. Óvatos melegítéssel öt liter folyékony hidrogén desztillálható egy milliliterre, ami 100-200-szorosára dúsítja a nehéz izotópot. Öt liter folyékony hidrogén előállítása érdekében a washingtoni Nemzeti Szabványügyi Hivatal kriogén laboratóriumába mentek, ahol Ferdinand Brickwedde segített nekik, akit Urey ismert a Johns Hopkinsnál.

A Brickwedde által küldött első minta 20 K -en 1 standard atmoszféra (100 kPa) nyomáson párolog el. Meglepetésükre semmi jele nem volt a gazdagodásnak. Brickwedde ezután kapott egy második mintát, amelyet 14 K-en Hg nyomáson bepároltak. (7,1 kPa). Ebben a mintában a nehézhidrogén Balmer-vonalai hétszer intenzívebbek voltak. Urey, Murphy és Brickwedde 1932-ben közösen publikáltak egy cikket, amely bejelenti a ma deutériumnak nevezett anyag felfedezését. Urey 1934 -ben kémiai Nobel-díjat kapott "a nehéz hidrogén felfedezéséért". Kihagyta a stockholmi ceremóniát, hogy részt vegyen lánya, Mary Alice születésén [5] .

Edward W. Washburnnel, a Szabványügyi Hivatal munkatársával együttműködve Urey ezt követően felfedezte a minta anomáliájának okát. A Brikwedde hidrogént elektrolízissel választották el a víztől , aminek eredményeként a minta kimerült. Ezenkívül Francis William Aston arról számolt be, hogy a hidrogén atomtömegére számított értéke téves, így megcáfolta Birge és Menzel eredeti érvelését. A deutérium felfedezése azonban megmaradt.

Urey és Washburn elektrolízissel próbáltak tiszta nehéz vizet létrehozni. Urey és David Rittenberg Born-Oppenheimer közelítéssel kiszámították a hidrogént és deutériumot tartalmazó gázok tulajdonságait. A kísérleteket kiterjesztették a szén, nitrogén és oxigén vegyületek dúsítására, amelyek indikátorként használhatók a biokémiában , ami a kémiai reakciók tanulmányozásának egy teljesen új módszerét eredményezte. [7]

Urey 1932-ben megalapította a Fizikai kémiai folyóiratot , és ő volt az első szerkesztője, 1940-ig ebben a minőségében. [7] Urey cikket közölt a The Scientific Monthly-ban Irving Langmuirtól, aki 1911-ben feltalálta a hidrogénhegesztést 300-650 voltos elektromos és volfrámszálak felhasználásával, és 1932-ben elnyerte a kémiai Nobel-díjat felületkémiai munkájáért.

Kolumbiában Urey a Demokrácia és Szellemi Szabadság Egyetemi Szövetségét vezette . Támogatta az atlantizmus eszméit és Clarence Streit felhívásait a nagy világdemokráciák föderációjának létrehozására, a spanyol polgárháború republikánus oldala mellett szólt . Korai ellenfele volt a német nácizmusnak , és segített a menekült tudósoknak, köztük Enrico Ferminek , segített nekik munkát találni az Egyesült Államokban és alkalmazkodni egy új országban való élethez. [7]

Manhattan Project

Amikor 1939-ben Európában kitört a második világháború , Urey az izotópleválasztás elismert világszakértője volt. Az osztály addig csak könnyű elemeket tartalmazott. 1939-1940-ben Urey két tanulmányt publikált a nehéz izotópok elválasztásáról, amelyekben centrifugális elválasztást javasolt. Ez Niels Bohr azon véleményével került előtérbe, hogy az urán-235 szétválasztható, [7] mert "nagyon kétségesnek tartották, hogy létrejöhet-e nukleáris láncreakció anélkül, hogy az urán-235-öt elválasztják az urán többi részétől " . [8] . Urey intenzív kutatásba kezdett az urándúsítással kapcsolatban [8] . A centrifugális elválasztás mellett George Kistiakovsky javasolta a gázdiffúziós módszer alkalmazásának lehetőségét. A harmadik lehetőség a termikus diffúzió volt [8] . Urey koordinált minden, az izotóp-leválasztással kapcsolatos kutatást, beleértve a nehézvíz megszerzésére irányuló kísérleteket is , amelyet neutronmoderátorként lehetne használni az atomreaktorokban [8] .

1941 májusában Ureyt kinevezték az S-1 végrehajtó bizottságába, amely a Kutatási és Fejlesztési Osztályon belül felügyelte az uránprojekteket [8] . 1941-ben Urey és George W. Pegram diplomáciai missziót vezetett Angliába , hogy együttműködést alakítsanak ki az atombomba kifejlesztésében . A britek a gázdiffúzió hívei voltak, de nyilvánvaló volt, hogy mind a gáz [8] , mind a centrifugális módszerek nagy technikai nehézségekkel küzdenek. [8] 1943 májusában, amikor a Manhattan Project lendületet kapott, Urey a Columbia Military Substitute Alloy Laboratory vezetője lett, amely a nehézvízért és minden izotópdúsítási folyamatért volt felelős, kivéve az Ernest Lawrence elektromágneses eljárást. [nyolc]

A centrifugális módszerről szóló első jelentések azt mutatták, hogy nem volt olyan hatékony, mint ahogy azt előre jelezték. Urey azt javasolta, hogy az egyszeri áteresztő rendszer helyett egy hatékonyabb, de technikailag bonyolultabb ellenáramú rendszert lehetne alkalmazni. 1941 novemberére a technikai akadályok elég nagynak tűntek ahhoz, hogy felhagyjanak a folyamattal. [8] Az ellenáramú centrifugákat a háború után fejlesztették ki, és manapság sok országban kedvelt módszer. [7]

A gázdiffúziós folyamat továbbra is biztatóbb maradt, bár technikai akadályokat is le kellett küzdenie. 1943 végére több mint 700 ember dolgozott a gázdiffúzión Ureyben. Ez a folyamat több száz kaszkádot tartalmazott, amelyben a korrozív urán-hexafluorid átdiffundált a gáznemű gátokon, és minden lépésben egyre jobban feldúsul. Az egyik fő probléma a megfelelő szerszámok megtalálása volt a szivattyúkhoz, de messze a legnagyobb nehézséget a megfelelő diffúziós gát építése jelentette [8] . A hatalmas K-25 gázdiffúziós üzem építése már javában zajlott, mielőtt 1944-ben megfelelő mennyiségben rendelkezésre állt volna egy megfelelő gát. Urey a hődiffúziót javasolta tartalékként.

A projektben kimerülten Urey 1945 februárjában távozott, és átadta feladatait John R. Dunningnek. A K-25-ös üzem 1945 márciusában kezdte meg a termelést, és amikor a hibákat kijavították, az üzem figyelemre méltó hatékonysággal és gazdaságossággal működött. Az uránt először az S50 folyékony hődiffúziós üzembe, majd a K-25 gázdiffúziós üzembe, végül az Y-12 elektromágneses szétválasztó üzembe táplálták; de nem sokkal a háború vége után a termikus és elektromágneses leválasztó üzemeket bezárták, és a szétválasztást egyedül a K-25 végezte. Az 1946-ban épült ikertestével, a K-27-tel együtt ez lett a fő izotópleválasztó üzem a korai háború utáni időszakban. [7] A Manhattan Projecten végzett munkájáért Urey a projekt vezetőjét, Leslie R. Groves vezérőrnagyot, Jr. érdemérem.

A háború utáni évek

A háború után Urey a kémia professzora lett a Nukleáris Kutatóintézetben, majd 1952-ben a Chicagói Egyetem kémiaprofesszora. A háború előtti izotópokkal folytatott kutatásait nem folytatta. A hidrogénnel és oxigénnel szerzett ismereteit felhasználva azonban rájött, hogy a karbonátok és a víz közötti frakcionálás oxigén-18 és oxigén-16 esetében 1,04-szeresére csökken 0-ról . Az izotóporányt ezután az átlaghőmérséklet meghatározására lehet használni, amennyiben a mérőberendezés kellően érzékeny. A csoport tagja volt kollégája, Ralph Buxbaum. A belemnit vizsgálata ezután feltárta a négy év alatt tapasztalt nyári és téli hőmérsékleteket. Ezért az úttörő paleoklimatikus kutatásért Urey-t az Amerikai Geológiai Társaság Arthur L. Day-éremmel, a Geochemical Society Goldschmidt-éremmel tüntette ki. [7]

Urey aktívan ellenezte az 1946-os May-Johnson törvényjavaslatot, mert attól tartott, hogy az az atomenergia katonai ellenőrzéséhez vezet, de támogatta és harcolt a McMahon törvényjavaslatért, amely felváltotta, és végül létrehozta az Atomenergia Bizottságot. Jurij elkötelezettsége a világkormányzás eszménye mellett már a háború előtti időszak, de a nukleáris háború lehetősége csak még fontosabbá tette elméjét. Előadásokat tartott a háború ellen , és részt vett a nukleáris kérdésekről szóló kongresszusi vitákban. Nyilvánosan felszólalt Itel és Julius Rosenberg nevében, és még fel is hívták, hogy válaszoljon az Amerika-ellenes Tevékenységek Bizottságának. [7]

A kozmokémia és a Miller-Urey kísérlet

Későbbi életében Urey segített kifejleszteni a kozmokémia területét, és nevéhez fűződik a kifejezés megalkotója. Az oxigén-18-cal kapcsolatos munkája arra késztette, hogy elméletet dolgozzon ki a kémiai elemek Földön való bőségéről, valamint ezek bőségéről és a csillagokban való fejlődéséről. Urey a The Planets: Their Origin and Development (1952) című művében foglalta össze munkáját. Urey felvetette, hogy a Föld korai légköre valószínűleg ammóniából , metánból és hidrogénből állt . Egyik chicagói végzős diákja, Stanley L. Miller egy kísérletben kimutatta, hogy ha egy ilyen keveréket elektromos áram és víz hatásának tesznek ki, akkor aminosavakat képezhet , amelyeket általában az élet építőköveinek tartanak . Ezt a kísérletet később Miller-Urey kísérletnek nevezték .

Urey 1956 és 1957 között egy évet töltött vendégprofesszorként az angliai Oxfordi Egyetemen . 1958-ban elérte a Chicagói Egyetem nyugdíjkorhatárát (65), de professzori állást kapott az új Kaliforniai Egyetemen, San Diego-ban (UCSD), és La Jolla városába költözött . Ezt követően 1970-től 1981-ig tiszteletbeli professzor lett. Az egyetemen Urey segített létrehozni a Természettudományi Kart . Stanley Miller, Hans Suess és Jim Arnold mellett az 1960-ban megalakult UCSD School of Chemistry egyik alapító tagja volt.

Az 1950-es évek végén és az 1960-as évek elején az űrtudomány a Szputnyik 1 elindítása következtében a kutatások forró területévé vált . Urey segített rávenni a NASA -t, hogy a Holdra irányuló pilóta nélküli szondákat helyezze prioritássá . Amikor az Apollo 11 kőzetmintákkal tért vissza a Holdról, Jurij megvizsgálta őket a Hold-fogadó laborban. A minták alátámasztották Urey állítását, miszerint a Hold és a Föld közös eredetû. Az UCSD-n Urey 105 tudományos közleményt publikált, ebből 47-et holdtémában. Arra a kérdésre, hogy miért dolgozott továbbra is olyan keményen, viccelődött: "Nos, tudod, hogy nem vagyok hivatalban." [7]

Személyes tulajdonságok, kitüntetések, memória

Jurij szeretett kertészkedni, orchideát termeszteni. [7] A kaliforniai La Jollában halt meg , és az Indiana állambeli DeClub megyei Fairfield temetőben temették el . A Nobel-díj mellett a következőket is megkapta:

A Hold becsapódási kráter Urey , a 4716 Urey aszteroida , az Amerikai Csillagászati ​​Társaság Harold Urey -díja a bolygótudományi eredményekért , az Európai Geokémiai Szövetség [en] Urey-érem és az Urey Az érmet Urey után nevezték el , amelyet az Élet eredetét Tanulmányozó Nemzetközi Társaság ítélt oda . Az Urey-széket a San Diego-i Kaliforniai Egyetemen hozták létre, amelynek első vezetője J. Arnold volt . Szintén róla nevezték el az indianai Walkertonban található középiskolát és a kaliforniai La Jolla állambeli UC San Diego Revelle College Chemistry Buildinget (az épület tényleges neve Frida és Harold Urey épület, mivel a névadó bizottság az elutasítástól tartott). fizikus volt ettől a díjtól, de tudta, hogy nem tagadhatja meg a felesége tiszteletét).  

A Havemayer-i Columbia Egyetemen található irodáját jelenleg  Brus professzor  használja a kémiai tanszéken. A tábla sarkában a következő felirat olvasható: „Ez az iroda Harold Urey-é, a deutérium felfedezőé volt”.

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 Harold C. Urey // Encyclopædia Britannica 
  2. ↑ 1 2 Harold C. Urey // Internet Speculative Fiction Database  (angol) - 1995.
  3. ↑ Harold Clayton Urey // Brockhaus Encyclopedia  (német) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
  4. ↑ Harold Clayton Urey // Store norske leksikon  (könyv) - 1978. - ISSN 2464-1480
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Silverstein Alvin Harold Urey: az ember, aki felfedezte a Földet a Holdig. – New York: J. Day, 1970.
  6. ↑ Arnold et al. 1995, p. 365.  (angol) .
  7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Arnold, James R.; Bigeleisen, Jacob; Hutchison, Clyde A., Jr. (1995). "Harold Clayton Urey 1893-1981". Életrajzi emlékek (Nemzeti Tudományos Akadémia): pp. 363-411. Letöltve: 2013. augusztus 7.
  8. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hewlett Richard G. Az új világ, 1939-1946. - University Park: Pennsylvania State University Press, 1962. - ISBN 0-520-07186-7 .

Linkek

Irodalom

  Ugrás a Wikidata elemre  Tematikus oldalak
Szótárak és enciklopédiák
Genealógia és nekropolisz