Ho qualcosa che chiamo la mia Regola d'Oro. Va più o meno così: 'Fai agli altri il venticinque per cento meglio di quanto ti aspetti che facciano a te.' … Il venticinque per cento è per l'errore.
Linus Carl Pauling era un chimico americano, biochimico, ingegnere chimico, attivista per la pace, autore ed educatore. Ha pubblicato più di 1.200 articoli e libri, di cui circa 850 riguardavano argomenti scientifici. New Scientist lo ha chiamato uno dei 20 più grandi scienziati di tutti i tempi, e a partire dal 2000, era classificato come il 16° scienziato più importante della storia. Per il suo lavoro scientifico, Pauling ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 1954. Per il suo attivismo per la pace, ha ricevuto il Premio Nobel per la Pace nel 1962. È una delle quattro persone ad aver vinto più di un Premio Nobel; gli altri sono Marie Curie, John Bardeen e Frederick Sanger. Di questi, è l'unica persona ad aver ricevuto due Premi Nobel non condivisi, e una delle due persone ad aver ricevuto Premi Nobel in campi diversi, l'altra essendo Marie Curie. Era sposato con l'attivista americana per i diritti umani Ava Helen Pauling.
Pauling era uno dei fondatori dei campi della chimica quantistica e della biologia molecolare. I suoi contributi alla teoria del legame chimico includono il concetto di ibridazione orbitale e la prima scala accurata delle elettronegatività degli elementi. Pauling ha anche lavorato sulle strutture delle molecole biologiche, e ha dimostrato l'importanza dell'alfa elica e del foglio beta nella struttura secondaria delle proteine. L'approccio di Pauling ha combinato metodi e risultati dalla cristallografia a raggi X, dalla costruzione di modelli molecolari e dalla chimica quantistica. Le sue scoperte hanno ispirato il lavoro di James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins e Rosalind Franklin sulla struttura del DNA, che a sua volta ha reso possibile ai genetisti di decifrare il codice del DNA di tutti gli organismi.
Negli ultimi anni della sua vita ha promosso il disarmo nucleare, così come la medicina ortomolecolare, la terapia con megavitamine e gli integratori alimentari. Nessuno di questi ultimi ha guadagnato molta accettazione nella comunità scientifica mainstream.
I primi anni e l'educazione
Linus Carl Pauling è nato il 28 febbraio 1901, a Portland, Oregon, il primogenito di Herman Henry William Pauling 1876–1910 e Lucy Isabelle "Belle" Darling 1881–1926. È stato nominato "Linus Carl", in onore del padre di Lucy, Linus, e del padre di Herman, Carl. Suo padre era tedesco mentre sua madre era inglese.
Nel 1902, dopo la nascita di sua sorella Pauline, i genitori di Pauling decisero di trasferirsi da Portland, per trovare alloggi più convenienti e spaziosi di quanto il loro piccolo appartamento a una stanza potesse offrire. Lucy rimase con i genitori di suo marito a Lake Oswego finché Herman non portò la famiglia a Salem, dove lavorò brevemente come agente di viaggio per la Skidmore Drug Company. Entro un anno dalla nascita di Lucile nel 1904, Herman Pauling trasferì la sua famiglia a Lake Oswego, dove aprì la sua farmacia. Ha trasferito la sua famiglia a Condon, Oregon, nel 1905. Entro il 1906, Herman Pauling stava soffrendo di dolore addominale ricorrente. È morto di un'ulcera perforata l'11 giugno 1910, lasciando Lucy a prendersi cura di Linus, Lucile e Pauline.
Pauling attribuisce il suo interesse nel diventare chimico al fatto di essere rimasto affascinato dagli esperimenti condotti da un amico, Lloyd A. Jeffress, che aveva un piccolo kit di laboratorio di chimica. Scrisse in seguito: "Sono stato semplicemente affascinato dai fenomeni chimici, dalle reazioni in cui sostanze, spesso con proprietà straordinariamente diverse, appaiono; e ho sperato di imparare sempre di più su questo aspetto del mondo."
Al liceo, Pauling ha condotto esperimenti di chimica frugando tra le attrezzature e i materiali di un'acciaieria abbandonata. Con un amico più grande, Lloyd Simon, Pauling ha allestito i Palmon Laboratories nello scantinato di Simon. Si sono avvicinati alle caseifici locali offrendo di eseguire campionamenti di grasso del burro a prezzi economici ma i caseifici erano diffidenti nel fidarsi di due ragazzi con il compito, e l'attività è terminata in un fallimento.
All'età di 15 anni, il liceale aveva abbastanza crediti per entrare all'Oregon State University OSU, allora nota come Oregon Agricultural College. Mancandogli due corsi di storia americana richiesti per il suo diploma di scuola superiore, Pauling chiese al preside della scuola se poteva seguire i corsi contemporaneamente durante il semestre di primavera. Gli fu negato, e lasciò la Washington High School a giugno senza diploma. La scuola gli assegnò un diploma onorario 45 anni dopo, quando gli furono assegnati due Premi Nobel.
Pauling ricoprì una serie di lavori per guadagnare soldi per le sue future spese universitarie, incluso il lavoro part-time in un negozio di alimentari per 8 dollari a settimana equivalenti a 190 dollari nel 2019. Sua madre ha organizzato un'intervista con il proprietario di diversi stabilimenti manifatturieri a Portland, il signor Schwietzerhoff, che lo ha assunto come apprendista tornitore a uno stipendio di 40 dollari al mese equivalenti a 940 dollari nel 2019. Questo è stato presto aumentato a 50 dollari al mese. Pauling ha anche allestito un laboratorio fotografico con due amici. Nel settembre 1917, Pauling è stato finalmente ammesso all'Oregon State University. Ha immediatamente rassegnato le dimissioni dal lavoro di tornitore e ha informato sua madre, che non vedeva alcun vantaggio in un'educazione universitaria, dei suoi piani.
Educazione superiore
Nel suo primo semestre, Pauling si è iscritto a due corsi di chimica, due di matematica, disegno meccanico, introduzione all'estrazione mineraria e uso di esplosivi, prosa inglese moderna, ginnastica e esercitazione militare. Era attivo nella vita del campus e ha fondato il capitolo della fraternità Delta Upsilon della scuola. Dopo il secondo anno, ha pianificato di ottenere un lavoro a Portland per aiutare a mantenere sua madre. Il college gli ha offerto una posizione come insegnante di analisi quantitativa, un corso che aveva appena finito di seguire lui stesso. Ha lavorato quaranta ore a settimana in laboratorio e in aula e ha guadagnato 100 dollari al mese equivalenti a 1.300 dollari nel 2019, permettendogli di continuare i suoi studi.
Negli ultimi due anni di scuola, Pauling divenne consapevole del lavoro di Gilbert N. Lewis e Irving Langmuir sulla struttura elettronica degli atomi e sulla loro legatura per formare molecole. Ha deciso di concentrare la sua ricerca su come le proprietà fisiche e chimiche delle sostanze sono correlate alla struttura degli atomi di cui sono composte, diventando uno dei fondatori della nuova scienza della chimica quantistica.
Il professore di ingegneria Samuel Graf ha selezionato Pauling per essere il suo assistente all'insegnamento in un corso di meccanica e materiali. Durante l'inverno del suo ultimo anno, Pauling ha insegnato un corso di chimica per le specializzande in economia domestica. È stato in una di queste lezioni che Pauling ha conosciuto sua futura moglie, Ava Helen Miller.
Nel 1922, Pauling si è laureato dall'Oregon State University, allora nota come Oregon Agricultural College, con una laurea in ingegneria chimica. Ha successivamente proseguito gli studi universitari presso il California Institute of Technology Caltech a Pasadena, California, sotto la guida di Roscoe Dickinson e Richard Tolman. La sua ricerca di dottorato ha comportato l'uso della diffrazione dei raggi X per determinare la struttura dei cristalli. Ha pubblicato sette articoli sulla struttura cristallina dei minerali mentre era al Caltech. Ha ricevuto il suo PhD in chimica fisica e fisica matematica, summa cum laude, nel 1925.
Carriera
Nel 1926, Pauling è stato assegnato una Guggenheim Fellowship per viaggiare in Europa, per studiare sotto il fisico tedesco Arnold Sommerfeld a Monaco, il fisico danese Niels Bohr a Copenaghen e il fisico austriaco Erwin Schrödinger a Zurigo. Tutti e tre erano esperti nel nuovo campo della meccanica quantistica e in altri rami della fisica. Pauling è diventato interessato a come la meccanica quantistica potrebbe essere applicata nel suo campo prescelto di interesse, la struttura elettronica di atomi e molecole. A Zurigo, Pauling è stato anche esposto a una delle prime analisi meccaniche quantistiche del legame nella molecola di idrogeno, fatta da Walter Heitler e Fritz London. Pauling ha dedicato i due anni del suo viaggio europeo a questo lavoro e ha deciso di farne il focus della sua ricerca futura. È diventato uno dei primi scienziati nel campo della chimica quantistica e un pioniere nell'applicazione della teoria quantistica alla struttura delle molecole.
Nel 1927, Pauling ha assunto una nuova posizione come professore assistente al Caltech in chimica teorica. Ha lanciato la sua carriera accademica con un quinquennio molto produttivo, continuando con i suoi studi di cristalli a raggi X e anche eseguendo calcoli meccanici quantistici su atomi e molecole. Ha pubblicato circa cinquanta articoli in quei cinque anni, e ha creato le cinque regole ora note come le regole di Pauling. Entro il 1929, è stato promosso a professore associato, e entro il 1930, a professore ordinario. Nel 1931, l'American Chemical Society ha assegnato a Pauling il Premio Langmuir per il lavoro più significativo della scienza pura da parte di una persona di 30 anni o più giovane. L'anno seguente, Pauling ha pubblicato quello che considerava il suo documento più importante, in cui ha esposto per la prima volta il concetto di ibridazione degli orbitali atomici e ha analizzato la tetravalenza dell'atomo di carbonio.
Al Caltech, Pauling ha stretto una stretta amicizia con il fisico teorico Robert Oppenheimer, che ha trascorso parte del suo programma di ricerca e insegnamento lontano dall'U.C. Berkeley al Caltech ogni anno. Pauling era anche affiliato all'UC Berkeley come Visiting Lecturer in Physics and Chemistry dal 1929 al 1934. Oppenheimer ha persino dato a Pauling una straordinaria collezione personale di minerali. I due uomini hanno pianificato di lanciare un attacco congiunto sulla natura del legame chimico: apparentemente Oppenheimer avrebbe fornito la matematica e Pauling avrebbe interpretato i risultati. La loro relazione si è deteriorata quando Oppenheimer ha cercato di corteggiare la moglie di Pauling, Ava Helen. Quando Pauling era al lavoro, Oppenheimer è venuto a casa loro e ha blaterato un invito ad Ava Helen di unirsi a lui in un appuntamento in Messico. Lei ha categoricamente rifiutato, e ha riferito l'incidente a Pauling. Ha immediatamente interrotto la sua relazione con Oppenheimer.
Nell'estate del 1930, Pauling ha fatto un altro viaggio europeo, durante il quale ha imparato della diffrazione elettronica in fase gassosa da Herman Francis Mark. Dopo il ritorno, ha costruito uno strumento di diffrazione elettronica al Caltech con uno dei suoi studenti, Lawrence Olin Brockway, e lo ha usato per studiare la struttura molecolare di un gran numero di sostanze chimiche.
Pauling ha introdotto il concetto di elettronegatività nel 1932. Utilizzando le varie proprietà delle molecole, come l'energia richiesta per rompere i legami e i momenti dipolo delle molecole, ha stabilito una scala e un valore numerico associato per la maggior parte degli elementi – la Scala di Elettronegatività di Pauling – che è utile nel prevedere la natura dei legami tra atomi nelle molecole.
Nel 1936, Pauling è stato promosso a Presidente della Divisione di Chimica e Ingegneria Chimica al Caltech, e alla posizione di Direttore dei laboratori Gates e Crellin di Chimica. Avrebbe ricoperto entrambe le posizioni fino al 1958. Pauling ha anche trascorso un anno nel 1948 all'Università di Oxford come George Eastman Visiting Professor e Fellow of Balliol.
Natura del legame chimico
Alla fine degli anni '20, Pauling ha iniziato a pubblicare articoli sulla natura del legame chimico. Tra il 1937 e il 1938, ha assunto una posizione come George Fischer Baker Non-Resident Lecturer in Chemistry all'Università di Cornell. Mentre era a Cornell, ha tenuto una serie di diciannove lezioni e ha completato la maggior parte del suo famoso libro The Nature of the Chemical Bond. Prefazione È basato principalmente sul suo lavoro in questa area che ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 1954 "per la sua ricerca sulla natura del legame chimico e la sua applicazione all'elucidazione della struttura di sostanze complesse". Il libro di Pauling è stato considerato "il libro di chimica più influente di questo secolo e la sua bibbia effettiva". Nei 30 anni dopo la pubblicazione della sua prima edizione nel 1939, il libro è stato citato più di 16.000 volte. Anche oggi, molti articoli scientifici moderni e articoli in riviste importanti citano questo lavoro, più di settant'anni dopo la prima pubblicazione.
Parte del lavoro di Pauling sulla natura del legame chimico ha portato alla sua introduzione del concetto di ibridazione orbitale. Sebbene sia normale pensare agli elettroni in un atomo come descritti da orbitali di tipi come s e p, risulta che nel descrivere il legame nelle molecole, è meglio costruire funzioni che partecipino a alcune delle proprietà di ciascuno. Così l'uno orbitale 2s e tre orbitali 2p in un atomo di carbonio possono essere matematicamente 'mescolati' o combinati per fare quattro orbitali equivalenti chiamati orbitali ibridi sp3, che sarebbero gli orbitali appropriati per descrivere i composti del carbonio come il metano, oppure l'orbitale 2s può essere combinato con due dei orbitali 2p per fare tre orbitali equivalenti chiamati orbitali ibridi sp2, con l'orbitale 2p rimanente non ibridato, che sarebbe gli orbitali appropriati per descrivere certi composti di carbonio insaturi come l'etilene. Anche altri schemi di ibridazione si trovano in altri tipi di molecole. Un'altra area che ha esplorato era la relazione tra il legame ionico, dove gli elettroni vengono trasferiti tra atomi, e il legame covalente, dove gli elettroni vengono condivisi tra atomi in modo uguale
