Deve-se admitir que a ciência tem suas castas. O homem cujo principal aparelho é a equação diferencial olha para baixo para aquele que usa um galvanômetro, e este por sua vez para aqueles que mexem com coisas pegajosas e fedorentas em tubos de ensaio.
Gilbert Newton Lewis foi um químico físico americano e ex-Reitor do Colégio de Química da Universidade da Califórnia, Berkeley. Lewis é mais conhecido pela sua descoberta da ligação covalente e seu conceito de pares de elétrons; suas estruturas de pontos de Lewis e outras contribuições à teoria das ligações covalentes moldaram as teorias modernas de ligação química. Lewis contribuiu com sucesso para a termodinâmica química, fotoquímica e separação de isótopos, e também é conhecido por seu conceito de ácidos e bases. Lewis também pesquisou relatividade e física quântica, e em 1926 cunhou o termo "fóton" para a menor unidade de energia radiante.
G. N. Lewis nasceu em 1875 em Weymouth, Massachusetts. Após receber seu PhD em Química pela Universidade de Harvard e estudar no exterior na Alemanha e nas Filipinas, Lewis se mudou para a Califórnia em 1912 para ensinar química na Universidade da Califórnia, Berkeley, onde se tornou Reitor do Colégio de Química e passou o resto de sua vida. Como professor, incorporou princípios termodinâmicos ao currículo de química e reformou a termodinâmica química de forma matematicamente rigorosa e acessível aos químicos comuns. Começou a medir os valores de energia livre relacionados a vários processos químicos, tanto orgânicos quanto inorgânicos. Em 1916, também propôs sua teoria de ligação e adicionou informações sobre elétrons na tabela periódica dos elementos químicos. Em 1933, iniciou sua pesquisa sobre separação de isótopos. Lewis trabalhou com hidrogênio e conseguiu purificar uma amostra de água pesada. Depois desenvolveu sua teoria de ácidos e bases, e realizou trabalhos em fotoquímica durante os últimos anos de sua vida.
Embora tenha sido indicado 41 vezes, G. N. Lewis nunca ganhou o Prêmio Nobel de Química, resultando em uma grande controvérsia do Prêmio Nobel. Por outro lado, Lewis orientou e influenciou numerosos ganhadores do Prêmio Nobel em Berkeley, incluindo Harold Urey Prêmio Nobel de 1934, William F. Giauque Prêmio Nobel de 1949, Glenn T. Seaborg Prêmio Nobel de 1951, Willard Libby Prêmio Nobel de 1960, Melvin Calvin Prêmio Nobel de 1961 e assim por diante, transformando Berkeley em um dos centros de química mais prestigiados do mundo. Em 23 de março de 1946, Lewis foi encontrado morto em seu laboratório em Berkeley, onde estava trabalhando com cianeto de hidrogênio; muitos postularam que a causa de sua morte foi suicídio. Após a morte de Lewis, seus filhos seguiram a carreira de seu pai em química, e o Lewis Hall no campus de Berkeley é nomeado em sua homenagem.
Biografia
Primeiros anos
Lewis nasceu em 1875 e foi criado em Weymouth, Massachusetts, onde existe uma rua com seu nome, G.N. Lewis Way, off Summer Street. Além disso, a ala do novo departamento de química da Weymouth High School foi nomeada em sua honra. Lewis recebeu sua educação primária em casa de seus pais, Frank Wesley Lewis, um advogado de caráter independente, e Mary Burr White Lewis. Ele lia aos três anos e era intelectualmente precoce. Em 1884 sua família se mudou para Lincoln, Nebraska, e em 1889 recebeu sua primeira educação formal na escola preparatória da universidade.
Em 1893, após dois anos na Universidade de Nebraska, Lewis se transferiu para a Universidade de Harvard, onde obteve seu B.S. em 1896. Após um ano ensinando na Phillips Academy em Andover, Lewis retornou a Harvard para estudar com o químico físico T. W. Richards e obteve seu Ph.D. em 1899 com uma dissertação sobre potenciais eletroquímicos. Após um ano ensinando em Harvard, Lewis pegou uma bolsa de viagem para a Alemanha, o centro da química física, e estudou com Walther Nernst em Göttingen e com Wilhelm Ostwald em Leipzig. Ao trabalhar no laboratório de Nernst, Lewis aparentemente desenvolveu uma inimizade vitalícia com Nernst. Nos anos seguintes, Lewis começou a criticar e denunciar seu antigo professor em várias ocasiões, chamando o trabalho de Nernst sobre seu teorema de calor de "um episódio lamentável na história da química". Um amigo sueco de Nernst, Wilhelm Palmær, era membro do Comitê de Química do Nobel. Há evidências de que ele usou os procedimentos de nomeação e relatório do Nobel para bloquear um Prêmio Nobel para Lewis em termodinâmica, nomeando Lewis para o prêmio três vezes e depois usando sua posição como membro do comitê para escrever relatórios negativos.
Harvard, Manila e MIT
Após sua permanência no laboratório de Nernst, Lewis retornou a Harvard em 1901 como instrutor por mais três anos. Foi nomeado instrutor em termodinâmica e eletroquímica. Em 1904 Lewis recebeu uma licença e se tornou Superintendente de Pesos e Medidas do Escritório de Ciência em Manila, Filipinas. No ano seguinte ele retornou a Cambridge, Massachusetts quando o Instituto de Tecnologia de Massachusetts MIT o nomeou para uma posição no corpo docente, em que tinha a chance de se juntar a um grupo de excelentes químicos físicos sob a direção de Arthur Amos Noyes. Tornou-se professor assistente em 1907, professor associado em 1908 e professor titular em 1911.
Universidade da Califórnia, Berkeley
G. N. Lewis deixou o MIT em 1912 para se tornar professor de química física e Reitor do Colégio de Química da Universidade da Califórnia, Berkeley. Em 21 de junho de 1912, ele se casou com Mary Hinckley Sheldon, filha de um professor de línguas romance de Harvard. Eles tiveram dois filhos, ambos se tornaram professores de química, e uma filha. Em 1913, ele se juntou ao Alpha Chi Sigma em Berkeley, a fraternidade profissional de química.
Enquanto estava em Berkeley, Lewis orientou e influenciou numerosos futuros ganhadores do Prêmio Nobel, incluindo Harold Urey Prêmio Nobel de 1934, William F. Giauque Prêmio Nobel de 1949, Glenn T. Seaborg Prêmio Nobel de 1951, Willard Libby Prêmio Nobel de 1960, Melvin Calvin Prêmio Nobel de 1961 e assim por diante. Devido aos seus esforços, o Colégio de Química em Berkeley se tornou um dos principais centros de química do mundo. Em 1913, foi eleito para a National Academy of Sciences. Renunciou em 1934, recusando-se a informar o motivo de sua renúncia; foi especulado que foi devido a uma disputa sobre a política interna dessa instituição ou à falha dos que ele havia indicado em ser eleitos. Sua decisão de renunciar pode ter sido provocada pelo ressentimento sobre a atribuição do Prêmio Nobel de Química de 1934 a seu aluno, Harold Urey, pela descoberta do deutério, um prêmio que Lewis quase certamente sentiu que deveria ter compartilhado por seu trabalho na purificação e caracterização de água pesada.
Morte
Em 23 de março de 1946, um estudante de pós-graduação encontrou o corpo inerte de Lewis sob uma bancada de laboratório em Berkeley. Lewis estava trabalhando em um experimento com cianeto de hidrogênio líquido, e vapores mortais de uma linha quebrada vazaram para o laboratório. O legista determinou que a causa da morte foi doença arterial coronariana, por falta de sinais de cianose, mas alguns acreditam que pode ter sido um suicídio. O Professor Emérito de Berkeley William Jolly, que relatou as várias visões sobre a morte de Lewis em seu livro de 1987, uma história do Colégio de Química da UC Berkeley, From Retorts to Lasers, escreveu que um superior no departamento acreditava que Lewis havia cometido suicídio.
Se a morte de Lewis foi de fato um suicídio, uma possível explicação era depressão causada por um almoço com Irving Langmuir. Langmuir e Lewis tinham uma longa rivalidade, remontando às extensões de Langmuir da teoria da ligação química de Lewis. Langmuir havia recebido o Prêmio Nobel de Química de 1932 por seu trabalho em química de superfícies, enquanto Lewis não havia recebido o Prêmio apesar de ter sido indicado 41 vezes. No dia da morte de Lewis, Langmuir e Lewis se encontraram para almoçar em Berkeley, encontro que Michael Kasha se lembrou apenas anos depois. Associados relataram que Lewis voltou do almoço de mau humor, jogou um jogo de bridge sombrio com alguns colegas, depois voltou a trabalhar em seu laboratório. Uma hora depois, ele foi encontrado morto. Os papéis de Langmuir na Library of Congress confirmam que ele estava no campus de Berkeley naquele dia para receber um diploma honorário.
Lewis Hall em Berkeley, construído em 1948, é nomeado em sua honra.
Realizações científicas
Termodinâmica
A maioria dos interesses duradouros de Lewis originaram-se durante seus anos em Harvard. O mais importante foi a termodinâmica, um assunto em que Richards era muito ativo naquela época. Embora a maioria das relações termodinâmicas importantes fossem conhecidas por 1895, eram vistas como equações isoladas, e ainda não haviam sido racionalizadas como um sistema lógico, a partir do qual, dada uma relação, o resto pudesse ser derivado. Além disso, essas relações eram inexatas, aplicando-se apenas a sistemas químicos ideais. Esses eram dois problemas destacados da termodinâmica teórica. Em dois artigos teóricos longos e ambiciosos em 1900 e 1901, Lewis tentou fornecer uma solução. Lewis introduziu o conceito termodinâmico de atividade e cunhou o termo "fugacidade". Sua nova ideia de fugacidade, ou "tendência de escape", era uma função com as dimensões de pressão que expressava a tendência de uma substância passar de uma fase química para outra. Lewis acreditava que a fugacidade era o princípio fundamental do qual um sistema de relações termodinâmicas reais poderia ser derivado. Essa esperança não se realizou, embora a fugacidade tenha encontrado um lugar duradouro na descrição de gases reais.
Os primeiros artigos de Lewis também revelam uma consciência incomumente avançada das ideias de J. W. Gibbs e P. Duhem sobre energia livre e potencial termodinâmico. Essas ideias eram bem conhecidas dos físicos e matemáticos, mas não da maioria dos químicos práticos, que as consideravam abstrusianas e inaplicáveis aos sistemas químicos. A maioria dos químicos confiava na termodinâmica familiar do calor entalpia de Berthelot, Ostwald e Van't Hoff, e na escola calorométrica. O calor de reação não é, obviamente, uma medida da tendência das mudanças químicas ocorrerem, e Lewis percebeu que apenas a energia livre e a entropia poderiam fornecer uma termodinâmica química exata. Ele derivou a energia livre da fugacidade; tentou, sem sucesso, obter uma expressão exata para a função de entropia, que em 1901 não havia sido definida em baixas temperaturas. Richards também tentou e falhou, e não foi até que Nernst conseguiu em 1907 que foi possível calcular entropias sem ambiguidade. Embora o sistema baseado em fugacidade de Lewis não durasse, seu interesse inicial em energia livre e entropia se mostrou mais frutífero, e muito de sua carreira foi dedicado a tornar esses conceitos úteis acessíveis aos químicos práticos.
Em Harvard, Lewis também escreveu um artigo teórico sobre a termodinâmica da radiação do corpo negro no qual postulava que a luz tem pressão. Mais tarde revelou que havia sido desencorajado de perseguir essa ideia por seus colegas mais velhos e conservadores, que não estavam cientes de que Wilhelm Wien e outros estavam perseguindo com sucesso a mesma linha de pensamento. O artigo de Lewis permaneceu inédito; mas seu interesse em radiação e teoria quântica, e mais tarde em relatividade, originou-se desse esforço inicial e abortado. Desde o início de sua carreira, Lewis se via como químico e físico.
Teoria da valência
Por volta de 1902 Lewis começou a usar desenhos não publicados de átomos cúbicos em suas notas de aula, nos quais os cantos do cubo representavam possíveis posições de elétrons. Lewis mais tarde citou essas notas em seu clássico artigo de 1916 sobre ligação química, como sendo a primeira expressão de suas ideias.
Um terceiro interesse importante que se originou durante os anos de Lewis em Harvard foi sua teoria de valência. Em 1902, enquanto tentava explicar as leis da valência a seus alunos, Lewis concebeu a ideia de que os átomos eram construídos com uma série concêntrica de cubos com elétrons em cada canto. Esse "átomo cúbico" explicava o ciclo de oito elementos na tabela periódica e estava de acordo com a crença amplamente aceita de que as ligações químicas eram formadas pela transferência de elétrons para dar a cada átomo um conjunto completo de oito. Esta teoria eletroquímica da valência encontrou sua expressão mais elaborada no trabalho de Richard Abegg em 1904, mas a versão de Lewis desta teoria foi a única a ser incorporada em um modelo atômico concreto. Novamente a teoria de Lewis não interessou seus mentores de Harvard, que, como a maioria dos químicos americanos daquela época, não tinham gosto por tal especulação. Lewis não publicou sua teoria do átomo cúbico, mas em 1916 ela se tornou uma parte importante de sua teoria da ligação de par de elétrons compartilhados.
Em 1916, ele publicou seu clássico artigo sobre ligação química "The Atom and the Molecule" no qual formulou a ideia do que se tornaria conhecido como ligação covalente, consistindo em um par compartilhado de elétrons, e definiu o termo molécula ímpar o termo moderno é radical livre quando um elétron não é compartilhado. Ele incluiu o que se tornou conhecido como estruturas de pontos de Lewis, bem como o modelo de átomo cúbico. Essas ideias sobre ligação química foram expandidas por Irving Langmuir e se tornaram a inspiração para os estudos sobre a natureza da ligação química de Linus Pauling.
Ácidos e bases
Em 1923, ele formulou a teoria do par de elétrons de reações ácido-base. Nesta teoria de ácidos e bases, um "ácido de Lewis" é um aceitador de par de elétrons e uma "base de Lewis" é um doador de par de elétrons. Este ano ele também publicou um monógrafo sobre suas teorias da ligação química
