Robert Sanderson Mulliken

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Robert Sanderson Mulliken (7 de junio de 1896 – 31 de octubre de 1986) fue un físico y químico estadounidense, responsable principalmente del desarrollo temprano de la teoría de la órbita molecular, es decir, de la elaboración del método orbital molecular para computar la estructura de las moléculas. Mulliken recibió el Premio Nobel de Química en 1966 y la Medalla Priestley en 1983.

Robert S. Mulliken (1896 – 1986)
Robert S. Mulliken (1896 – 1986)

Primeros años de Mulliken

Robert Mulliken nació en Newburyport, Massachusetts. Su padre, Samuel Parsons Mulliken, fue profesor de química orgánica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. De niño, Robert Mulliken aprendió el nombre y la clasificación botánica de las plantas y, en general, tenía una excelente, pero selectiva, memoria. Por ejemplo, aprendió alemán lo suficientemente bien como para saltarse el curso de alemán científico en la universidad, pero no podía recordar el nombre de su profesor de alemán de la escuela secundaria. También conoció, siendo aún un niño, al fisicoquímico Arthur Amos Noyes.


Mulliken ayudó con parte del trabajo editorial cuando su padre escribió su texto de cuatro volúmenes sobre la identificación de compuestos orgánicos, y así se convirtió en un experto en la nomenclatura química orgánica.

Educación

En la escuela secundaria de Newburyport, Mulliken siguió un plan de estudios científicos. Se graduó en 1913 y consiguió una beca para el MIT que había ganado su padre. Al igual que su padre, se especializó en química. Ya como estudiante universitario, realizó su primera investigación publicable: sobre la síntesis de cloruros orgánicos. Como no estaba seguro de su futuro, incluyó algunos cursos de ingeniería química en su currículum y pasó un verano recorriendo plantas químicas en Massachusetts y Maine. Recibió su licenciatura en química del MIT en 1917.

Comienzos de su carrera

En ese momento, los Estados Unidos acababan de entrar en la Primera Guerra Mundial, y Mulliken tomó un puesto en la Universidad Americana de Washington, D.C., fabricando gas venenoso bajo la dirección de James B. Conant. Después de nueve meses, fue reclutado por el Servicio de Guerra Química del Ejército, pero continuó con la misma tarea. Sus técnicas de laboratorio dejaron mucho que desear, y estuvo fuera de servicio durante meses con quemaduras. Más tarde contrajo un grave caso de gripe, y aún fue hospitalizado al final de la guerra.


Después de la guerra, aceptó un trabajo investigando los efectos del óxido de zinc y el negro de carbón en el caucho, pero rápidamente decidió que este no era el tipo de química que quería seguir. Por lo tanto, en 1919 entró en el programa de doctorado de la Universidad de Chicago.

Estudios postgraduales

Mulliken obtuvo su doctorado en 1921 basado en la investigación de la separación de isótopos de mercurio por evaporación, y continuó en su separación de isótopos por este método. Mientras estaba en Chicago, tomó un curso con el físico ganador del Premio Nobel Robert A. Millikan, que lo expuso a la vieja teoría cuántica. También se interesó en las moléculas extrañas después de la exposición al trabajo de Hermann I. Schlesinger sobre el diborano.

Mulliken en su oficina, año desconocido
Mulliken en su oficina, año desconocido

En Chicago, había recibido una subvención del Consejo Nacional de Investigación (NRC) que había pagado gran parte de su trabajo sobre la separación de isótopos. La subvención del NRC se prorrogó en 1923 por dos años para que pudiera estudiar los efectos de los isótopos en los espectros de banda de moléculas diatómicas como el nitruro de boro (BN) (comparando las moléculas con el B10 y el B11). Fue a la Universidad de Harvard para aprender la técnica espectrográfica de Frederick A. Saunders y la teoría cuántica de E. C. Kemble. En ese momento, fue capaz de asociarse con muchas futuras luminarias, incluyendo J. Robert Oppenheimer, John H. Van Vleck, y Harold C. Urey. También conoció a John C. Slater, que había trabajado con Niels Bohr.

En 1925 y 1927, Mulliken viajó a Europa, trabajando con destacados espectroscopistas y teóricos cuánticos como Erwin Schrödinger, Paul A. M. Dirac, Werner Heisenberg, Louis de Broglie, Max Born y Walther Bothe (todos los cuales recibieron finalmente el Premio Nobel) y Friedrich Hund, que era entonces el asistente de Born. Todos ellos, así como Wolfgang Pauli, estaban desarrollando la nueva mecánica cuántica que eventualmente reemplazaría a la vieja teoría cuántica.

Robert S. Mulliken estaba particularmente influenciado por Hund, que había estado trabajando en la interpretación cuántica de los espectros de banda de las moléculas diatómicas, los mismos espectros que Mulliken había investigado en Harvard. En 1927 Mulliken trabajó con Hund y como resultado desarrolló su teoría orbital molecular, en la que se asignan electrones a estados que se extienden por toda una molécula. En consecuencia, la teoría orbital molecular también se denominó la teoría de Hund-Mulliken.


Los comienzos de la carrera científica

De 1926 a 1928, enseñó en el departamento de física de la Universidad de Nueva York (NYU). Este fue su primer reconocimiento como físico. Aunque su trabajo había sido considerado importante por los químicos, estaba claramente en la frontera entre las dos ciencias y ambas lo reclamarían a partir de ese momento. Luego regresó a la Universidad de Chicago como profesor asociado de física, siendo promovido a profesor titular en 1931. Finalmente, ocupó un puesto conjunto en los departamentos de física y química. Tanto en la Universidad de Nueva York como en la de Chicago, continuó perfeccionando su teoría orbital-molecular.

Hasta ese momento, la principal forma de calcular la estructura electrónica de las moléculas se basaba en un cálculo de Walter Heitler y Fritz London sobre la molécula de hidrógeno (H2) en 1927. Con la concepción de los orbitales atómicos hibridizados por John C. Slater y Linus Pauling, que racionalizó las geometrías moleculares observadas, el método se basó en la premisa de que los enlaces de cualquier molécula podían describirse de manera similar al enlace en H2, es decir, como orbitales atómicos superpuestos centrados en los átomos involucrados.

Sello postal de primer día de circulación autografiada por Robert S. Mulliken
Sello postal de primer día de circulación autografiada por Robert S. Mulliken

Como correspondía a las ideas de los químicos sobre los enlaces localizados entre pares de átomos, este método (llamado método Valence-Bond (VB) o Heitler-Londres-Plater-Pauling (HLSP)), era muy popular. Al intentar calcular las propiedades de los estados excitados (moléculas que han sido excitadas por una fuente de energía), el método VB no siempre funciona bien. Con su descripción de las funciones de la onda electrónica en las moléculas como orbitales moleculares deslocalizados que poseen la misma simetría que la molécula, el método orbital-molecular de Hund y Mulliken, incluidas las contribuciones de John Lennard-Jones, demostró ser más flexible y aplicable a una gran variedad de tipos de moléculas y fragmentos moleculares, y ha eclipsado el método de la unión de valencia. Como resultado de este desarrollo, recibió el Premio Nobel de Química en 1966.

Mulliken se convirtió en miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 1936, el miembro más joven en la historia de la organización en ese momento. Fue elegido Miembro Extranjero de la Real Sociedad (ForMemRs) en 1967.


El análisis de población de Mulliken lleva su nombre, un método para asignar cargas a los átomos de una molécula.

Vida personal y últimos años de Mulliken

El 24 de diciembre de 1929, se casó con Mary Helen von Noé, hija de Adolf Carl Noé, un profesor de geología de la Universidad de Chicago. Tuvieron dos hijas.

En 1934, derivó una nueva escala para medir la electronegatividad de los elementos. Esto no se correlaciona totalmente con la escala de Linus Pauling, pero en general está en estrecha correspondencia.

En la Segunda Guerra Mundial, de 1942 a 1945, Robert S. Mulliken dirigió la Oficina de Información del proyecto Plutonio de la Universidad de Chicago. Después, desarrolló fórmulas matemáticas para permitir el progreso de la teoría orbital-molecular.

En 1952 comenzó a aplicar la mecánica cuántica al análisis de la reacción entre el ácido de Lewis y las moléculas de base. Se convirtió en profesor distinguido de Física y Química en 1961 y continuó con sus estudios de la estructura y los espectros moleculares, que van desde las moléculas diatómicas hasta los grandes agregados complejos. En 1981, Mulliken se convirtió en miembro fundador del Consejo Cultural Mundial. En 1983, Mulliken recibió el Premio Placa de Oro de la Academia Americana de Logros. Se retiró en 1985. Su esposa murió en 1975.


A la edad de 90 años, Mulliken murió de insuficiencia cardíaca congestiva en la casa de su hija en Arlington, Virginia, el 31 de octubre de 1986. Su cuerpo fue devuelto a Chicago para su entierro.

Para más información Robert S. Mulliken – Biographical – NobelPrize.org

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