يجب الاعتراف بأن العلم له طبقاته. فالرجل الذي أساسه الرئيسي المعادلة التفاضلية ينظر بازدراء إلى من يستخدم جهاز الجلفانومتر، وهذا بدوره ينظر بازدراء إلى أولئك الذين يعبثون بأشياء لزجة وكريهة الرائحة في أنابيب الاختبار.
Gilbert Newton Lewis كان كيميائياً فيزيائياً أمريكياً وعميد سابق لكلية الكيمياء في جامعة كاليفورنيا، بيركلي. اشتهر Lewis بشكل أساسي باكتشافه للرابطة التساهمية وفكرته عن أزواج الإلكترونات؛ تراكيب Lewis النقطية وإسهاماته الأخرى في نظرية الرابطة الحرة صاغت النظريات الحديثة للربط الكيميائي. ساهم Lewis بنجاح في الديناميكا الحرارية الكيميائية والكيمياء الضوئية وفصل النظائر، وهو معروف أيضاً برؤيته عن الأحماض والقواعد. بحث Lewis أيضاً في النسبية والفيزياء الكمية، وفي عام 1926 صاغ مصطلح "الفوتون" للوحدة الأصغر من الطاقة الإشعاعية.
وُلد G. N. Lewis في عام 1875 في Weymouth، Massachusetts. بعد حصوله على درجة الدكتوراه في الكيمياء من جامعة Harvard وبعد دراسته في الخارج في ألمانيا والفلبين، انتقل Lewis إلى كاليفورنيا في عام 1912 ليدرس الكيمياء في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، حيث أصبح عميد كلية الكيمياء وقضى بقية حياته هناك. كأستاذ، دمج مبادئ الديناميكا الحرارية في منهج الكيمياء وأصلح الديناميكا الحرارية الكيميائية بطريقة رياضية صارمة يمكن لعلماء الكيمياء العاديين فهمها. بدأ قياس قيم الطاقة الحرة المتعلقة بعدة عمليات كيميائية، عضوية وغير عضوية. في عام 1916، اقترح أيضاً نظريته عن الربط وأضاف معلومات عن الإلكترونات في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية. في عام 1933، بدأ بحثه عن فصل النظائر. عمل Lewis مع الهيدروجين وتمكن من تنقية عينة من الماء الثقيل. ثم توصل إلى نظريته عن الأحماض والقواعد، وقام بعمل في الكيمياء الضوئية خلال السنوات الأخيرة من حياته.
على الرغم من ترشحه 41 مرة، لم يفز G. N. Lewis أبداً بجائزة Nobel في الكيمياء، مما أدى إلى جدل كبير حول جائزة Nobel. من ناحية أخرى، أشرف Lewis على عدد من الفائزين بجائزة Nobel وأثر عليهم في بيركلي بما فيهم Harold Urey جائزة Nobel 1934، William F. Giauque جائزة Nobel 1949، Glenn T. Seaborg جائزة Nobel 1951، Willard Libby جائزة Nobel 1960، Melvin Calvin جائزة Nobel 1961 وغيرهم، مما حول بيركلي إلى واحد من أرقى مراكز الكيمياء في العالم. في 23 مارس 1946، وُجد Lewis ميتاً في مختبره في بيركلي حيث كان يعمل مع سيانيد الهيدروجين؛ افترض الكثيرون أن سبب وفاته كان الانتحار. بعد وفاة Lewis، تابع أطفاله مسيرة والدهم في الكيمياء، وتحمل Lewis Hall على حرم بيركلي اسمه.
السيرة الذاتية
الحياة المبكرة
وُلد Lewis في عام 1875 وتربى في Weymouth، Massachusetts، حيث توجد شارع مسمى على اسمه، G.N. Lewis Way، بعيداً عن Summer Street. بالإضافة إلى ذلك، تم تسمية قسم الكيمياء في جناح Weymouth High School الجديد تكريماً له. تلقى Lewis تعليمه الابتدائي في البيت من والديه، Frank Wesley Lewis، محام ذو شخصية مستقلة، وMary Burr White Lewis. قرأ في سن الثالثة وكان ذا ذكاء استثنائي. في عام 1884 انتقلت عائلته إلى Lincoln، Nebraska، وفي عام 1889 تلقى تعليمه الرسمي الأول في مدرسة الإعدادية للجامعة.
في عام 1893، بعد سنتين في جامعة Nebraska، انتقل Lewis إلى جامعة Harvard، حيث حصل على درجة B.S. في عام 1896. بعد سنة من التدريس في Phillips Academy في Andover، عاد Lewis إلى Harvard للدراسة مع الكيميائي الفيزيائي T. W. Richards وحصل على درجة الدكتوراه في عام 1899 برسالة عن الجهود الكهروكيميائية. بعد سنة من التدريس في Harvard، حصل Lewis على زمالة سفر إلى ألمانيا، مركز الكيمياء الفيزيائية، ودرس مع Walther Nernst في Göttingen ومع Wilhelm Ostwald في Leipzig. أثناء عمله في مختبر Nernst، يبدو أن Lewis طور عداء مدى الحياة مع Nernst. في السنوات التالية، بدأ Lewis في نقد والتشهير بمعلمه السابق في عدة مناسبات، داعياً عمل Nernst على نظريته الحرارية "حلقة مؤسفة في تاريخ الكيمياء". صديق سويدي لـ Nernst، Wilhelm Palmær، كان عضواً في لجنة جائزة Nobel للكيمياء. هناك دلائل على أنه استخدم إجراءات الترشيح والإبلاغ عن جائزة Nobel لمنع جائزة Nobel عن Lewis في الديناميكا الحرارية من خلال ترشيح Lewis للجائزة ثلاث مرات، ثم استخدام منصبه كعضو لجنة لكتابة تقارير سلبية.
Harvard وManila و MIT
بعد إقامته في مختبر Nernst، عاد Lewis إلى Harvard في عام 1901 كمدرس لثلاث سنوات أخرى. تم تعيينه مدرساً في الديناميكا الحرارية والكهروكيمياء. في عام 1904 منح Lewis إجازة وأصبح مديراً للأوزان والمقاييس لمكتب العلوم في Manila، Philippines. في العام التالي عاد إلى Cambridge، Massachusetts عندما عينه معهد Massachusetts للتكنولوجيا MIT في منصب أكاديمي، حيث أتيحت له فرصة الانضمام إلى مجموعة من الكيميائيين الفيزيائيين البارزين تحت إشراف Arthur Amos Noyes. أصبح أستاذاً مساعداً في عام 1907، وأستاذاً مشارباً في عام 1908، وأستاذاً كاملاً في عام 1911.
جامعة كاليفورنيا، بيركلي
غادر G. N. Lewis معهد MIT في عام 1912 ليصبح أستاذاً للكيمياء الفيزيائية وعميد كلية الكيمياء في جامعة كاليفورنيا، بيركلي. في 21 يونيو 1912، تزوج من Mary Hinckley Sheldon، ابنة أستاذ في جامعة Harvard تخصص اللغات الرومانسية. كان لديهما ابنان أصبحا كلاهما أستاذي كيمياء، وابنة واحدة. في عام 1913، انضم إلى Alpha Chi Sigma في بيركلي، جمعية الكيمياء المهنية.
أثناء عمله في بيركلي، أشرف Lewis على وأثر على عدد من الفائزين بجائزة Nobel في المستقبل بما فيهم Harold Urey جائزة Nobel 1934، William F. Giauque جائزة Nobel 1949، Glenn T. Seaborg جائزة Nobel 1951، Willard Libby جائزة Nobel 1960، Melvin Calvin جائزة Nobel 1961 وغيرهم. بفضل جهوده، أصبحت كلية الكيمياء في بيركلي واحدة من أفضل مراكز الكيمياء في العالم. في عام 1913، تم انتخابه في الأكاديمية الوطنية للعلوم. استقال في عام 1934، رافضاً تحديد السبب لاستقالته؛ تم التكهن بأنه كان بسبب خلاف حول السياسة الداخلية لتلك المؤسسة أو فشل أولئك الذين رشحهم في الانتخاب. قد يكون قراره بالاستقالة مدفوعاً بالغضب من منح جائزة Nobel للكيمياء 1934 لطالبه Harold Urey، لاكتشاف الديوتيريوم، وهي جائزة كان Lewis يشعر بشبه تأكيد أنه كان يجب أن يشاركها لعمله على تنقية وتوصيف الماء الثقيل.
الوفاة
في 23 مارس 1946، وجد طالب دراسات عليا جثة Lewis بلا حياة تحت مقعد عمل في مختبر بيركلي. كان Lewis يعمل على تجربة مع سيانيد الهيدروجين السائل، وتسربت أبخرة سامة من خط مكسور إلى المختبر. أقرر الفاحص أن سبب الوفاة كان مرض القلب بسبب نقص أي علامات لـ cyanosis، لكن البعض يعتقد أنها قد تكون انتحاراً. كتب أستاذ UC Berkeley الفخري William Jolly، الذي أبلغ عن الآراء المختلفة حول وفاة Lewis في تاريخ كلية الكيمياء بـ UC Berkeley لعام 1987 From Retorts to Lasers، أن شخصية عليا في القسم كانت تعتقد أن Lewis قد ارتكب انتحاراً.
إذا كانت وفاة Lewis فعلاً انتحاراً، فقد يكون التفسير الممكن هو الاكتئاب الناجم عن غداء مع Irving Langmuir. كان Langmuir و Lewis لديهما منافسة طويلة، تعود إلى امتدادات Langmuir لنظرية Lewis عن الرابطة الكيميائية. تم منح Langmuir جائزة Nobel للكيمياء 1932 لعمله على كيمياء السطح، في حين لم يتلق Lewis الجائزة على الرغم من ترشحه 41 مرة. في يوم وفاة Lewis، التقى Langmuir و Lewis على الغداء في بيركلي، وهو اجتماع أعاد Michael Kasha تذكره فقط بعد سنوات. أبلغ الزملاء أن Lewis عاد من الغداء وهو في مزاج مظلم، لعب لعبة جسر كئيبة مع بعض الزملاء، ثم عاد للعمل في مختبره. بعد ساعة، وُجد ميتاً. تؤكد أوراق Langmuir في مكتبة الكونغرس أنه كان في حرم بيركلي في ذلك اليوم لتلقي درجة فخرية.
Lewis Hall في بيركلي، المبني في عام 1948، سُمي تكريماً له.
الإنجازات العلمية
الديناميكا الحرارية
معظم اهتمامات Lewis الدائمة نشأت خلال سنوات Harvard. الأهم كان الديناميكا الحرارية، وهو موضوع كان Richards نشطاً جداً فيه في ذلك الوقت. على الرغم من أن معظم العلاقات الديناميكية الحرارية المهمة كانت معروفة بحلول عام 1895، كانت تُرى كمعادلات منفصلة، ولم يتم ترشيدها بعد كنظام منطقي، يمكن من خلاله، بناءً على علاقة واحدة، اشتقاق الباقي. علاوة على ذلك، كانت هذه العلاقات غير دقيقة، تنطبق فقط على الأنظمة الكيميائية المثالية. كانت هاتان مشكلتين بارزتين من الديناميكا الحرارية النظرية. في ورقتين طويلتين وطموحتين نظريتين في عام 1900 و 1901، حاول Lewis توفير حل. أدخل Lewis مفهوم النشاط الديناميكي الحراري وصاغ مصطلح "الفرار". كانت فكرته الجديدة عن الفرار، أو "النزعة للهروب"، دالة ذات أبعاد الضغط التي عبّرت عن نزعة المادة للانتقال من مرحلة كيميائية إلى أخرى. كان Lewis يعتقد أن الفرار كان المبدأ الأساسي الذي يمكن من خلاله اشتقاق نظام من العلاقات الديناميكية الحرارية الحقيقية. لم يتحقق هذا الأمل، رغم أن الفرار وجد مكاناً دائماً في وصف الغازات الحقيقية.
تكشف أوراق Lewis المبكرة أيضاً عن وعي متقدم بشكل غير عادي بأفكار J. W. Gibbs و P. Duhem عن الطاقة الحرة والجهد الديناميكي الحراري. كانت هذه الأفكار معروفة جيداً للفيزيائيين والرياضيين، لكن ليس لمعظم الكيميائيين العمليين، الذين اعتبروها غامضة وغير قابلة للتطبيق على الأنظمة الكيميائية. اعتمد معظم الكيميائيين على الديناميكا الحرارية المألوفة للحرارة enthalpy لـ Berthelot و Ostwald و Van't Hoff، والمدرسة القياسية. حرارة التفاعل ليست، بالطبع، مقياساً لنزعة التغييرات الكيميائية للحدوث، وأدرك Lewis أن الطاقة الحرة والإنتروبيا فقط يمكنها توفير ديناميكا حرارية كيميائية دقيقة. استمد Lewis الطاقة الحرة من الفرار؛ حاول، دون نجاح، الحصول على تعبير دقيق لدالة الإنتروبيا، التي في عام 1901 لم تُعرّف عند درجات حرارة منخفضة. حاول Richards أيضاً وفشل، وليس حتى نجح Nernst في عام 1907 كان من الممكن حساب الإنتروبيا بشكل لا لبس فيه. على الرغم من أن نظام Lewis القائم على الفرار لم يدم، فإن اهتمامه المبكر بالطاقة الحرة والإنتروبيا أثبت أنه مثمر جداً، وتم تكريس الكثير من مسيرته لجعل هذه المفاهيم المفيدة في متناول الكيميائيين العمليين.
في Harvard، كتب Lewis أيضاً ورقة نظرية عن الديناميكا الحرارية للإشعاع الأسود التي افترض فيها أن الضوء له ضغط. كشف لاحقاً أنه تم ثنيه عن متابعة هذه الفكرة من قبل زملائه الأكبر سناً والأكثر محافظة، الذين لم يكونوا يدركون أن Wilhelm Wien وآخرين كانوا يتابعون بنجاح نفس الاتجاه. بقيت ورقة Lewis غير منشورة؛ لكن اهتمامه بالإشعاع والنظرية الكمية، وفي وقت لاحق بالنسبية، نشأ من هذا الجهد المبكر والمحبط. منذ بداية حياته المهنية، اعتبر Lewis نفسه كيميائياً وفيزيائياً معاً.
نظرية التكافؤ
حوالي عام 1902 بدأ Lewis في استخدام رسومات غير منشورة للذرات المكعبة في ملاحظات محاضراته، حيث مثلت زوايا المكعب المواضع الممكنة للإلكترونات. استشهد Lewis لاحقاً بهذه الملاحظات في ورقته الكلاسيكية لعام 1916 عن الربط الكيميائي، حيث تكون أول تعبير عن أفكاره.
كان الاهتمام الثالث الرئيسي الذي نشأ خلال سنوات Harvard لـ Lewis هو نظرية التكافؤ. في عام 1902، أثناء محاولته شرح قوانين التكافؤ لطلابه، ابتكر Lewis فكرة أن الذرات كانت م
