Tengo algo que llamo mi Regla de Oro. Va algo así: 'Haz a los demás veinticinco por ciento mejor de lo que esperas que ellos te hagan a ti.' … El veinticinco por ciento es por si hay error.
Linus Carl Pauling fue un químico estadounidense, bioquímico, ingeniero químico, activista por la paz, autor y educador. Publicó más de 1.200 artículos y libros, de los cuales aproximadamente 850 trataban temas científicos. New Scientist lo llamó uno de los 20 científicos más importantes de todos los tiempos, y a partir de 2000, fue clasificado como el 16º científico más importante en la historia. Por su trabajo científico, Pauling fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1954. Por su activismo por la paz, recibió el Premio Nobel de la Paz en 1962. Es uno de cuatro individuos que ha ganado más de un Premio Nobel; los otros son Marie Curie, John Bardeen y Frederick Sanger. De estos, es la única persona que ha sido galardonada con dos Premios Nobel no compartidos, y una de dos personas en ser galardonadas con Premios Nobel en diferentes campos, siendo la otra Marie Curie. Estaba casado con la activista estadounidense de derechos humanos Ava Helen Pauling.
Pauling fue uno de los fundadores de los campos de la química cuántica y la biología molecular. Sus contribuciones a la teoría del enlace químico incluyen el concepto de hibridación orbital y la primera escala precisa de electronegatividades de los elementos. Pauling también trabajó en las estructuras de moléculas biológicas, y demostró la importancia de la hélice alfa y la lámina beta en la estructura secundaria de proteínas. El enfoque de Pauling combinó métodos y resultados de cristalografía de rayos X, construcción de modelos moleculares y química cuántica. Sus descubrimientos inspiraron el trabajo de James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin sobre la estructura del ADN, lo que a su vez permitió a los genetistas descifrar el código de ADN de todos los organismos.
En sus últimos años promovió el desarme nuclear, así como la medicina ortomolecular, la terapia megavitamínica y los suplementos dietéticos. Ninguno de estos últimos ha ganado mucha aceptación en la comunidad científica convencional.
Primeros años y educación
Linus Carl Pauling nació el 28 de febrero de 1901, en Portland, Oregon, el primer hijo de Herman Henry William Pauling 1876–1910 y Lucy Isabelle "Belle" Darling 1881–1926. Fue nombrado "Linus Carl", en honor al padre de Lucy, Linus, y al padre de Herman, Carl. Su padre era alemán mientras que su madre era inglesa.
En 1902, después del nacimiento de su hermana Pauline, los padres de Pauling decidieron mudarse de Portland, para encontrar viviendas más asequibles y espaciosas que su apartamento de una sola habitación. Lucy se quedó con los padres de su marido en Lake Oswego hasta que Herman llevó a la familia a Salem, donde trabajó brevemente como vendedor ambulante para la Skidmore Drug Company. Dentro de un año del nacimiento de Lucile en 1904, Herman Pauling trasladó a su familia a Lake Oswego, donde abrió su propia farmacia. Trasladó a su familia a Condon, Oregon, en 1905. Para 1906, Herman Pauling padecía dolores abdominales recurrentes. Murió de una úlcera perforada el 11 de junio de 1910, dejando a Lucy para cuidar a Linus, Lucile y Pauline.
Pauling atribuye su interés en convertirse en químico a estar asombrado por experimentos realizados por un amigo, Lloyd A. Jeffress, que tenía un pequeño kit de laboratorio de química. Más tarde escribió: "Simplemente estaba cautivado por los fenómenos químicos, por las reacciones en las que sustancias, a menudo con propiedades notablemente diferentes, aparecen; y esperaba aprender cada vez más sobre este aspecto del mundo".
En la escuela secundaria, Pauling realizaba experimentos de química recolectando equipo y material de una planta siderúrgica abandonada. Con un amigo mayor, Lloyd Simon, Pauling estableció Palmon Laboratories en el sótano de Simon. Se acercaron a las lecherías locales ofreciendo realizar muestreos de grasa de mantequilla a precios bajos, pero los lecheros desconfiaban de confiar la tarea a dos chicos, y el negocio terminó en fracaso.
A los 15 años, el estudiante de último año de secundaria tenía suficientes créditos para ingresar a Oregon State University OSU, conocida entonces como Oregon Agricultural College. Faltándole dos cursos de historia estadounidense requeridos para su diploma de escuela secundaria, Pauling preguntó al director de la escuela si podía tomar los cursos simultáneamente durante el semestre de primavera. Denegado, dejó Washington High School en junio sin diploma. La escuela le otorgó un diploma honorario 45 años después, después de que fue galardonado con dos Premios Nobel.
Pauling tuvo una serie de trabajos para ganar dinero para sus futuros gastos universitarios, incluyendo trabajar a tiempo parcial en una tienda de abarrotes por $8 por semana equivalente a $190 en 2019. Su madre organizó una entrevista con el propietario de un número de plantas de manufactura en Portland, el Sr. Schwietzerhoff, quien lo contrató como aprendiz de maquinista con un salario de $40 por mes equivalente a $940 en 2019. Esto pronto se elevó a $50 por mes. Pauling también estableció un laboratorio de fotografía con dos amigos. En septiembre de 1917, Pauling finalmente fue admitido por Oregon State University. Inmediatamente renunció al trabajo de maquinista e informó a su madre, quien no veía sentido en la educación universitaria, de sus planes.
Educación superior
En su primer semestre, Pauling se registró para dos cursos de química, dos de matemáticas, dibujo mecánico, introducción a la minería y uso de explosivos, prosa inglesa moderna, gimnasia y instrucción militar. Fue activo en la vida del campus y fundó el capítulo de la fraternidad Delta Upsilon de la escuela. Después de su segundo año, planeó tomar un trabajo en Portland para ayudar a mantener a su madre. La universidad le ofreció una posición enseñando análisis cuantitativo, un curso que acababa de terminar de tomar él mismo. Trabajaba cuarenta horas a la semana en el laboratorio y aula y ganaba $100 por mes equivalente a $1.300 en 2019, permitiéndole continuar sus estudios.
En sus últimos dos años en la escuela, Pauling se hizo consciente del trabajo de Gilbert N. Lewis e Irving Langmuir sobre la estructura electrónica de los átomos y su enlace para formar moléculas. Decidió enfocarse su investigación en cómo las propiedades físicas y químicas de las sustancias están relacionadas con la estructura de los átomos de los que están compuestas, convirtiéndose en uno de los fundadores de la nueva ciencia de la química cuántica.
El profesor de ingeniería Samuel Graf seleccionó a Pauling para ser su asistente de enseñanza en un curso de mecánica y materiales. Durante el invierno de su último año, Pauling enseñó un curso de química para estudiantes de economía del hogar. Fue en una de estas clases que Pauling conoció a su futura esposa, Ava Helen Miller.
En 1922, Pauling se graduó de Oregon State University conocida entonces como Oregon Agricultural College con una licenciatura en ingeniería química. Continuó con la escuela de posgrado en el California Institute of Technology Caltech en Pasadena, California, bajo la dirección de Roscoe Dickinson y Richard Tolman. Su investigación de posgrado involucró el uso de difracción de rayos X para determinar la estructura de cristales. Publicó siete artículos sobre la estructura cristalina de minerales mientras estaba en Caltech. Recibió su PhD en química física y física matemática, summa cum laude, en 1925.
Carrera
En 1926, Pauling recibió una Beca Guggenheim para viajar a Europa, para estudiar bajo el físico alemán Arnold Sommerfeld en Munich, el físico danés Niels Bohr en Copenhague y el físico austriaco Erwin Schrödinger en Zúrich. Los tres eran expertos en el nuevo campo de la mecánica cuántica y otras ramas de la física. Pauling se interesó en cómo la mecánica cuántica podría aplicarse en su campo elegido de interés, la estructura electrónica de átomos y moléculas. En Zúrich, Pauling también estuvo expuesto a uno de los primeros análisis mecánico-cuánticos del enlace en la molécula de hidrógeno, realizado por Walter Heitler y Fritz London. Pauling dedicó los dos años de su viaje europeo a este trabajo y decidió hacer que fuera el centro de su futura investigación. Se convirtió en uno de los primeros científicos en el campo de la química cuántica y un pionero en la aplicación de la teoría cuántica a la estructura de moléculas.
En 1927, Pauling ocupó un nuevo cargo como profesor asistente en Caltech en química teórica. Lanzó su carrera docente con cinco años muy productivos, continuando con sus estudios de cristales de rayos X y también realizando cálculos mecánico-cuánticos en átomos y moléculas. Publicó aproximadamente cincuenta artículos en esos cinco años, y creó las cinco reglas ahora conocidas como las reglas de Pauling. Para 1929, fue promovido a profesor asociado, y para 1930, a profesor titular. En 1931, la American Chemical Society le otorgó a Pauling el Premio Langmuir por el trabajo más significativo en ciencia pura realizado por una persona de 30 años de edad o menor. Al año siguiente, Pauling publicó lo que consideraba su artículo más importante, en el que primero expuso el concepto de hibridación de orbitales atómicos y analizó la tetravalencia del átomo de carbono.
En Caltech, Pauling entabló una amistad cercana con el físico teórico Robert Oppenheimer, quien pasaba parte de su horario de investigación y enseñanza lejos de U.C. Berkeley en Caltech cada año. Pauling también estuvo afiliado a UC Berkeley como Conferenciante Visitante en Física y Química de 1929 a 1934. Oppenheimer incluso le dio a Pauling una impresionante colección personal de minerales. Los dos hombres planearon hacer un ataque conjunto sobre la naturaleza del enlace químico: aparentemente Oppenheimer proporcionaría las matemáticas y Pauling interpretaría los resultados. Su relación se deterioró cuando Oppenheimer intentó conquistar a la esposa de Pauling, Ava Helen. Cuando Pauling estaba trabajando, Oppenheimer llegó a su hogar e hizo una invitación precipitada a Ava Helen para acompañarlo en un encuentro en México. Ella rechazó categóricamente, e informó del incidente a Pauling. Inmediatamente cortó su relación con Oppenheimer.
En el verano de 1930, Pauling hizo otro viaje europeo, durante el cual aprendió sobre difracción de electrones en fase gaseosa de Herman Francis Mark. Después de regresar, construyó un instrumento de difracción de electrones en Caltech con uno de sus estudiantes, Lawrence Olin Brockway, y lo utilizó para estudiar la estructura molecular de una gran cantidad de sustancias químicas.
Pauling introdujo el concepto de electronegatividad en 1932. Utilizando diversas propiedades de moléculas, como la energía requerida para romper enlaces y los momentos dipolares de moléculas, estableció una escala y un valor numérico asociado para la mayoría de los elementos – la Escala de Electronegatividad de Pauling – que es útil para predecir la naturaleza de los enlaces entre átomos en moléculas.
En 1936, Pauling fue promovido a Presidente de la División de Química e Ingeniería Química en Caltech, y a la posición de Director de los laboratorios Gates y Crellin de Química. Ocupó ambas posiciones hasta 1958. Pauling también pasó un año en 1948 en la University of Oxford como Profesor Visitante George Eastman y Miembro de Balliol.
Naturaleza del enlace químico
A finales de los años 1920, Pauling comenzó a publicar artículos sobre la naturaleza del enlace químico. Entre 1937 y 1938, ocupó una posición como Conferenciante No Residente George Fischer Baker en Química en Cornell University. Mientras estaba en Cornell, impartió una serie de diecinueve conferencias y completó la mayor parte de su famoso libro The Nature of the Chemical Bond. Prefacio Se basa principalmente en su trabajo en esta área que recibió el Premio Nobel de Química en 1954 "por su investigación en la naturaleza del enlace químico y su aplicación a la elucidación de la estructura de sustancias complejas". El libro de Pauling ha sido considerado "el libro más influyente de la química de este siglo y su biblia efectiva". En los 30 años después de que su primera edición fue publicada en 1939, el libro fue citado más de 16.000 veces. Incluso hoy, muchos artículos científicos modernos y artículos en revistas importantes citan este trabajo, más de setenta años después de la primera publicación.
Parte del trabajo de Pauling sobre la naturaleza del enlace químico llevó a su introducción del concepto de hibridación orbital. Si bien es normal pensar que los electrones en un átomo se describen mediante orbitales de tipos como s y p, resulta que al describir el enlace en moléculas, es mejor construir funciones que participen de algunas de las propiedades de cada una. Así, el un orbital 2s y tres orbitales 2p en un átomo de carbono pueden ser matemáticamente 'mezclados' o combinados para formar cuatro orbitales equivalentes llamados orbitales híbridos sp3, que serían los orbitales apropiados para describir compuestos de carbono como el metano, o el orbital 2s puede ser combinado con dos de los orbitales 2p para hacer tres orbitales equivalentes llamados orbitales híbridos sp2, con el orbital 2p restante sin hibridación, que serían los orbitales apropiados para describir ciertos compuestos de carbono insaturados como el etileno. Otros esquemas de hibridación también se encuentran en otros tipos de moléculas. Otra área que exploró fue la relación entre el enlace iónico, donde los electrones se transfieren entre átomos, y el enlace covalente, donde los electrones se comparten entre átomos equitativamente.
