Joel Henry Hildebrand

Joel Henry Hildebrand (16 de noviembre de 1881 – 30 de abril de 1983) fue un educador americano y un químico pionero. Fue una figura importante en la investigación de la química física especializada en líquidos y soluciones no electrolíticas.

Educación y carrera académica

Nació en Camden, Nueva Jersey, el 16 de noviembre de 1881. Hildebrand se graduó en la Universidad de Pennsylvania en 1903. Sirvió brevemente en la facultad antes de ir a la Universidad de California, Berkeley como instructor de química en 1913.

Infografía Joel Henry Hildebrand

En cinco años se convirtió en profesor asistente. En 1918 fue elevado a Profesor Asociado antes de que finalmente se le concediera la cátedra completa un año después en 1919. Sirvió como Decano del Colegio de Química desde 1949 hasta 1951. Se retiró de la enseñanza a tiempo completo en 1952 pero permaneció como profesor emérito en Berkeley hasta su muerte. Hildebrand Hall en el campus de Berkeley lleva su nombre.

Joel Henry Hildebrand

Logros, descubrimientos y honores

Su monografía de 1924 sobre la solubilidad de los no-electrolitos, Solubilidad, fue la referencia clásica durante casi medio siglo. En 1927, Hildebrand acuñó el término “solución regular” (para ser contrastado con “solución ideal”) y discutió sus aspectos termodinámicos en 1929.

Una solución regular es aquella que no implica ningún cambio de entropía cuando se le transfiere una pequeña cantidad de uno de sus componentes desde una solución ideal de la misma composición, permaneciendo el volumen total sin cambios. Entre los numerosos trabajos científicos y textos de química de Hildebrand se encuentran An Introduction to Molecular Kinetic Theory (1963) y Viscosity and Diffusivity (1977). Recibió la Medalla al Servicio Distinguido en 1918 y la Medalla del Rey (británica) en 1948.

Aplicación para los descubrimientos de Hildebrand

Hildebrand fue miembro del Consejo de la Academia Nacional de Ciencias y también del Comité Asesor de Ciudadanos sobre Educación de la Legislatura de California. Hildebrand hizo varios descubrimientos de los cuales el más notable fue la introducción a mediados de la década de 1920 de mezclas respiratorias de helio y oxígeno para reemplazar el aire para los buzos para aliviar la condición conocida como las curvas. Se dio cuenta de que el problema estaba causado por el gas nitrógeno disuelto en la sangre a alta presión, que era expulsado demasiado rápido al volver a la superficie. El helio no causa el mismo problema debido a su mucho menor solubilidad en soluciones acuosas como la sangre. Este descubrimiento fue utilizado más tarde para salvar la vida de 33 miembros del submarino USS Squalus que se hundió en 1939.

Hildebrand ganó prácticamente todos los premios importantes en el campo de la química, excepto el Nobel. La Sociedad Americana de Química creó el premio Joel Henry Hildebrand en su honor por el trabajo en el campo de la química teórica y experimental de los líquidos. El primer premio se le otorgó al propio Hildebrand en 1981 como parte de las celebraciones de su centenario. El premio está actualmente patrocinado por Exxon Mobil. En 2001 Kantha lo identificó como uno de los 35 científicos centenarios que pertenecían a un grupo inusual que se formó recientemente en el siglo XX.

An introduction to molecular kinetic theory, uno de los tantos libros de la pluma de Joel Henry Hildebrand
An introduction to molecular kinetic theory, uno de los tantos libros de la pluma de Joel Henry Hildebrand

El profesor Hildebrand solía decir que lo que más apreciaba era su papel como profesor. En una entrevista realizada poco antes de su centenario, observó: “La buena enseñanza es primordialmente un arte, y no puede ser definida o estandarizada… Los buenos maestros nacen y se hacen; ninguna parte del proceso puede ser omitida”. Siguió comprometido a trabajar con estudiantes universitarios incluso a la edad de 100 años. Vino a su oficina en el campus casi todos los días de escuela hasta que el deterioro de la salud lo hizo imposible.

Hildebrand también fue activo en el Sierra Club, sirviendo como su presidente desde 1937 hasta 1940. Como miembro, contribuyó a muchos informes importantes sobre el uso de la tierra en los parques estatales y nacionales de California. También dirigió el Equipo de Esquí Olímpico de los Estados Unidos de 1936.

Contribuciones científicas

Su estudio de la solubilidad de los no-electrolitos le llevó a la formación del “parámetro de solubilidad de Hildebrand”

Parametro de solubilidad de Hildebrand
Parametro de solubilidad de Hildebrand

La idea general es que un potencial soluto será soluble en un solvente con un valor comparable para δ.

Este trabajo se utilizó luego en la formación del más completo “parámetro de solubilidad Hansen”, que tiene en cuenta no sólo las interacciones de dispersión entre el disolvente y el soluto (como lo hace el parámetro de Hildebrand), sino también la unión del hidrógeno y las interacciones polares – levantando así la restricción de aplicación sólo a las especies no polares. Hansen muestra un gran respeto por Hildebrand y su trabajo y, de hecho, reconoce que su trabajo sobre el parámetro de solubilidad de Hansen no habría sido posible sin la gran contribución que Hildebrand hizo a este campo.

Hildebrand también fue franco sobre la forma en que las pequeñas especies no polares existen en el agua. La disolución de especies como el metano en el agua va acompañada de una entalpía y una entropía negativas. Un modelo común para este comportamiento es el modelo de tipo iceberg o clatrato, en el que una red o jaula de agua ligada al hidrógeno se desarrolla alrededor de la molécula de metano. Esto explica la caída de la entalpía, ya que el enlace de hidrógeno está aumentado en comparación con el agua pura, y la caída de la entropía, ya que ha surgido un volumen excluido de disolvente junto con una red ordenada de moléculas de agua.

Hildebrand desafió esta opinión popular en una serie de trabajos a finales de los años 60 y 70 y concluyó que el metano tiene una difusividad sólo un 40% menor en el agua que en el tetracloruro de carbono. Si el agua estaba encapsulada o en una estructura de tipo iceberg, entonces predijo que esta diferencia de difusividad entre el agua y el tetracloruro de carbono debería ser significativamente mayor.

Hildebrand dictando una clase en Universidad de Berkeley via https://twitter.com/doescience
Hildebrand dictando una clase en Universidad de Berkeley via doescience

Este conflicto de ideas sigue existiendo en la literatura con publicaciones entre 2000 y 2010 para la hidratación hidrofóbica de tipo clatrato que todavía se presentan en simulaciones por ordenador de varios tipos.

Sin embargo, hay trabajos que citan las críticas anteriores de Hildebrand a este modelo y sugieren que la hidrofobia surge del pequeño tamaño del agua que aumenta la energía libre requerida para desarrollar una cavidad adecuada para que ocupen ciertos solutos.

Dado el conflicto en este campo y el alto nivel de interés que implica, parece que Hildebrand puede seguir contribuyendo a la comunidad científica durante bastante tiempo todavía.

Con George Scatchard, Hildebrand desarrolló una ecuación para el exceso de volúmenes molares en las mezclas.

Últimos años y muerte

Falleció el 30 de abril de 1983 a la edad de 101 años

Hildebrand herido en un tiroteo en el campus

Como dato curioso, el 4 de agosto de 1919, Hildebrand fue disparado y herido por Roger Sprague, un asistente de química que estaba abatido al no ser recomendado para un mayor avance.

Para más información Joel H. Hildebrand | American chemist | Britannica