Leo Brewer - Leo Brewer

Leo Brewer (13 de junio de 1919, St. Louis , Missouri - 22 de febrero de 2005, Lafayette, California ) fue un químico físico estadounidense. Considerado el fundador de la química moderna de alta temperatura, Brewer recibió su licenciatura del Instituto de Tecnología de California en 1940 y su doctorado de la Universidad de California, Berkeley , en 1942. Brewer se unió al Proyecto Manhattan después de su trabajo de posgrado, y se unió la facultad de la Universidad de California, Berkeley en 1946. Leo Brewer se casó con Rose Sturgo (murió en 1989) en 1945. Tuvieron tres hijos, Beth Gaydos, Roger Brewer y Gail Brewer. Murió en 2005 como resultado de una intoxicación por berilio por su trabajo en la Segunda Guerra Mundial .

Temprana edad y educación

Brewer pasó los primeros diez años de su vida con su familia en Youngstown, Ohio , donde su padre trabajaba como zapatero. En 1929, a raíz de la Gran Depresión, su familia se mudó a Los Ángeles, California . Solo seis años después, Brewer decidió asistir al Instituto de Tecnología de California. Como estudiante universitario en Caltech , Leo Brewer estuvo fuertemente influenciado por los profesores E. Swift y D. Yost, y tuvo su primera experiencia de investigación en el estudio del equilibrio y la cinética de la hidratación de olefinas con los profesores D. Pressman y HJ Lucas. Después de la licenciatura en 1940, el profesor Linus Pauling lo persuadió de seguir una instrucción avanzada en la Universidad de California, Berkeley , donde continuó sus estudios cinéticos con el profesor Axel Olson . A la sombra de la entrada de Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial , Brewer realizó su doctorado. con firme determinación, y completó su disertación sobre el efecto de los electrolitos en la cinética de las reacciones acuosas en noviembre de 1942, después de solo 28 meses.

Proyecto Manhattan

Después de su trabajo de doctorado, Brewer fue inmediatamente contratado por el profesor de UC Berkeley Wendell Mitchell Latimer para unirse al grupo de investigación ultrasecreto en tiempos de guerra que se conocería como el Proyecto del Distrito de Ingeniería de Manhattan. Asignado a trabajar con el profesor ED Eastman (cuya salud deteriorada lo obligó a retirarse del proyecto poco después de que comenzara el trabajo), Brewer encabezó un grupo compuesto por Leroy Bromley, Paul Gilles y Norman Lofgren, asignado con la triple tarea de predecir la posible alta -Propiedades de temperatura del elemento plutonio recién descubierto , entonces disponible solo en cantidades traza; desarrollar materiales refractarios capaces de contener plutonio fundido sin contaminación excesiva, incluso si las peores predicciones fueran ciertas; y desarrollo de un procedimiento microanalítico para la determinación de oxígeno .

La primera de estas tareas condujo a un examen fundamental del comportamiento de todos los elementos a alta temperatura y dio como resultado una serie de artículos que describen el comportamiento a alta temperatura de metales, óxidos, haluros y muchos otros compuestos. La segunda tarea condujo al desarrollo de sulfuros refractarios de cerio (Ce), torio (Th) y uranio (U). La tercera tarea condujo al desarrollo de un micro método de análisis de metales electropositivos utilizando un baño de platino fundido .

El resultado inmediato de la investigación fue la creación del nuevo material sulfuro de cerio (CeS), a partir del cual fabricaron varios cientos de crisoles para su uso en el Laboratorio Nacional de Los Alamos . Los crisoles de Brewer estaban listos cuando el plutonio estuvo disponible.

Carrera académica

En 1946, tras su servicio como miembro del Proyecto Manhattan , Brewer fue nombrado profesor asistente en el Departamento de Química de la Universidad de California . Ascendió de manera constante en las filas, alcanzando el rango de profesor titular en 1955. Brewer se desempeñó como miembro de la facultad del Departamento de Química durante más de sesenta años, durante los cuales dirigió 41 Ph.D. candidatos y casi dos docenas de investigadores asociados postdoctorales.

Además de su nombramiento académico, Brewer estuvo asociado con el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (anteriormente Laboratorio de Radiación Lawrence) de 1943 a 1994, y se desempeñó como Director de la División de Investigación de Materiales Inorgánicos de LBNL desde su creación en 1961 hasta 1975.

La doble designación de Brewer le brindó la oportunidad de desempeñar un papel activo en todos los niveles de instrucción académica, tanto dentro como fuera del laboratorio. Además de proporcionar instrucción en el aula en química de estado sólido, equilibrios heterogéneos y química inorgánica, Brewer también impartió conferencias y supervisó el trabajo de laboratorio para cursos de laboratorio en química de primer año, análisis cuantitativo avanzado, análisis instrumental, síntesis inorgánica, reacciones inorgánicas y química orgánica, como así como cursos de termodinámica química desde el segundo año hasta el nivel de estudiante de posgrado. Con el fin de garantizar un alto nivel de instrucción incluso en los niveles más básicos, Brewer inició un curso para asistentes de enseñanza de química de primer año que revisó los principios y certificó su capacidad para cumplir adecuadamente con sus responsabilidades.

Brewer era un maestro cariñoso y talentoso que fue muy admirado por estudiantes y colegas por igual. En 1966 fue seleccionado por el Senado Académico de UC Berkeley para impartir la Conferencia de Investigación de la Facultad anual. El título de su conferencia fue "Una amplia educación universitaria conduce a la astroquímica". En 1988, en reconocimiento a sus logros como educador, recibió el Premio Henry B. Linford a la Enseñanza Distinguida de la Sociedad Electroquímica . Tras su jubilación oficial de la Universidad de California, Berkeley en 1989, se le otorgó la Citación de Berkeley y se celebró un simposio académico en su honor.

Servicio profesional

Brewer jugó un papel decisivo en la fundación de la Academia Nacional de Ciencias ' Consejo de Investigación Nacional Comité para alta temperatura Química, así como la organización de la primera Gordon Research Conference on-alta temperatura de Química en 1960. A petición de la Comisión de Energía Atómica y sus sucesores, la Administración de Investigación y Desarrollo de Energía y el Departamento de Energía , Brewer trabajaron en numerosos comités, incluido el Consejo de Ciencias de los Materiales del DOE y el Comité de Selección del DOE para el Premio Fermi .

También mantuvo estrechos vínculos con organizaciones que representaban a la comunidad científica internacional, incluida la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) y la Agencia Internacional de Energía Atómica .

Brewer formó parte de los consejos de asesoría editorial de muchas revistas académicas respetadas y series de monografías académicas, incluido el Journal of Physical Chemistry Solids (1956-1992), Progress in Organic Chemistry (1958-1969), el Journal of Chemistry Physics (editor asociado, 1959). –1963), Progreso en Química Inorgánica (1967–2005), Progreso en Química del Estado Sólido (1967–1996), Ciencia de Alta Temperatura (fundador, 1968–2005), el Journal of Chemistry Thermodynamics (1969–1978), el Journal of Solid State Chemistry (1969-1984), el Journal of the Electrochemical Society (editor divisional, 1976-1984), el Journal of Chemical & Engineering Data , el Journal of Physical Chemistry Ref. Data (1978-1981, 1989-1992), Metals Handbook (coeditor, 1983), Princeton Series in the Physico-Chemical Sciences for Technology (coeditor, 1983-2005) y Handbook of Chemistry and Physics (1991).

Además, Brewer compiló y mantuvo por sí solo la Parte II de la Bibliografía sobre química y física de materiales a altas temperaturas .

Además de su distinguida carrera como químico y educador, Brewer también era un ávido jardinero que tenía un gran interés en la vida vegetal nativa de California. En 1965, se convirtió en uno de los miembros fundadores de la Sociedad de Plantas Nativas de California . Una especie de manzanita recibió su nombre en honor a su contribución al estudio y preservación de la flora nativa de California: Arctostaphylos uva-ursi leo-breweri, también conocida como "Manzanita de Leo Brewer".

Escrituras

Fuera de su trabajo editorial, Brewer fue autor de casi 200 artículos sobre una variedad de temas avanzados en el campo de la termodinámica. Además, en 1961, él y Kenneth Pitzer revisaron el texto clásico de 1923 de Gilbert N. Lewis y Merle Randall , Termodinámica y la energía libre de sustancias químicas .

Enfoque de la investigación

Aunque la investigación de Brewer cubrió una gama inusualmente amplia de temas y empleó una multitud de técnicas desde la teoría hasta la espectroscopia, su enfoque principal fue la termodinámica de alta temperatura , la ciencia de los materiales (incluidos los materiales de contención refractarios), los estudios de las fases metálicas y el desarrollo de metales metálicos. teoría de enlaces , incorporando los conceptos de promoción de electrones y teoría ácido-base generalizada . También estuvo involucrado en diferentes momentos de su carrera con la astrofísica y la cerámica.

El trabajo temprano de Brewer a alta temperatura también mostró que el vapor de equilibrio por encima de CuCl era principalmente moléculas de Cu3Cl3 a presiones normales. Esta simple observación condujo a lo que se conoció como la regla de Brewer . Mostró que cuando las fases de vapor y condensada están en equilibrio, las especies de vapor se vuelven más complejas a medida que aumenta la temperatura. Esto incluye la formación de polímeros y estados de oxidación inusuales. Su gobierno se convirtió en la base del campo de la química de alta temperatura.

Gran parte de su investigación se centró en resolver las discrepancias entre los valores experimentales informados y los valores predichos por los modelos de enlaces químicos. En muchos casos, se demostró que los datos reportados eran erróneos y se confirmó la confiabilidad del modelo. Ejemplos son las demostraciones de que las entalpías de formación de C (g) y N (g) eran mucho mayores que los valores ampliamente aceptados. La compilación de Brewer de las propiedades termodinámicas y los diagramas de fase de 101 sistemas binarios de molibdeno proporciona muchos ejemplos de uso de modelos predictivos cuando no se dispone de datos experimentales fiables.

En algunos casos, los resultados experimentales se confirmaron y fue necesario mejorar los modelos. Un ejemplo sería el descuido de las especies poliméricas gaseosas a altas temperaturas. El estudio en tiempo de guerra descubrió evidencia de polimerización en vapores de alta temperatura. Esto llevó a una teoría general que predijo que los vapores saturados de alta temperatura serían mezclas complejas de especies y que la complejidad aumentaría con el aumento de la temperatura. Estas predicciones han sido confirmadas por trabajadores de alta temperatura para muchos sistemas. Los estudios refractarios iniciados con los sulfuros se ampliaron a estudios de siliciuros y boruros y otras fases refractarias. La experiencia en el Proyecto Manhattan sobre el uso de platino para reducir la volatilidad de lantánidos y actínidos se extendió a una amplia gama de compuestos intermetálicos de metales de transición mediante el uso de la correlación de Engel de estructuras electrónicas y cristalinas que ha llevado a la predicción de las estructuras. y composiciones de las fases de la mayoría de los dos mil millones de diagramas de fase multicomponente de los metales de transición.

Brewer dedicó un gran esfuerzo a la caracterización de las propiedades termodinámicas a altas temperaturas, y periódicamente se actualizaron las evaluaciones críticas de las propiedades termodinámicas del Proyecto Manhattan. Una de las compilaciones de Brewer cubrió las propiedades termodinámicas de las fases sólida, líquida y gaseosa de los elementos y sus óxidos entre la temperatura ambiente y la temperatura por encima de 3000 K. Las aplicaciones termodinámicas de estos datos fueron bien ilustradas por la segunda edición de Lewis and Randall's Termodinámica , que Brewer y Kenneth Pitzer revisaron en 1961. El interés global de Brewer en todos los elementos se ilustra en un artículo de 1951 sobre la distribución de equilibrio de los elementos en el campo gravitacional de la Tierra.

Brewer realizó una amplia gama de estudios espectroscópicos tanto a altas temperaturas como en matrices para fijar las propiedades termodinámicas de los vapores a altas temperaturas. De 1950 a 1970, Brewer publicó muchos artículos sobre el análisis de los espectros producidos por moléculas gaseosas de alta temperatura. Varios de estos artículos describieron un método de haz molecular para determinar sus estados electrónicos básicos. Cuando George Pimentel en UC Berkeley desarrolló el aislamiento de la matriz de baja temperatura , Brewer produjo muchos artículos sobre los espectros de sus moléculas de alta temperatura en una matriz inerte congelada. Brewer también tenía un interés a largo plazo en los estados electrónicos de I2 y tenía varios artículos sobre sus notables complejidades.

Gran parte de la investigación posterior de Brewer tuvo como objetivo caracterizar las interacciones ácido-base de Lewis generalizadas extremadamente fuertes entre lantánidos, actínidos y metales de transición del lado izquierdo con los metales del grupo del platino. Se utilizó una combinación de celdas de electrolitos sólidos de alta temperatura, equilibrio con óxidos, carburos y nitruros, y mediciones de presión de vapor. Se demostró que estos intermetálicos se encuentran entre los más estables de todos los tipos de compuestos, como predice la teoría de Engel. Engel había sugerido una correlación entre el número de electrones de conducción y la estructura cristalina de los metales. Brewer amplió este concepto para incluir la naturaleza de los electrones dyf, y el concepto de interacciones ácido-base. Comenzando investigaciones con estudiantes de pregrado, probó estas ideas calentando ZrC con platino, un metal noble, y descubrió que la formación de ZrPt3 liberaba una gran cantidad de energía a pesar de la gran estabilidad de ZrC. Durante varios años, Brewer desarrolló la teoría de Brewer-Engel para tales vínculos y publicó muchos artículos sobre su aplicación.

Reconocimientos recibidos

Los logros profesionales de Brewer fueron reconocidos con muchos premios y honores, incluido el Premio LH Baekeland de la Sociedad Química Estadounidense (1953), el Premio EO Lawrence de la Comisión de Energía Atómica (1961), el Premio Olin Palladium de la Sociedad Electroquímica (1971), y el premio William Hume-Rothery de la Sociedad Metalúrgica del Instituto Americano de Minería (1983). Brewer también se desempeñó como becario Guggenheim (1950) y como miembro electo de la Academia Nacional de Ciencias (1959), la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias (1979) y la Sociedad Estadounidense de Metales . En 1984, sus antiguos alumnos y colegas prepararon un festschrift especial en su honor, publicado bajo el título Modern High Temperature Science.

Parcialmente adaptado de un ensayo autobiográfico escrito por Leo Brewer, así como de ensayos biográficos preparados por sus colegas y estudiantes, incluidos Paul Gilles , Karen Kruschwitz , Rollie Myers , Gerd Rosenblatt , Herbert L. Strauss , Richard M. Brewer y Jane Scheiber .

Referencias

enlaces externos

• Leo Brewer In Memoriam
• Leo Brewer In Memoriam
• Papeles de Leo Brewer en The Bancroft Library