科学には身分制度があることを認めざるを得ない。微分方程式を主な装置とする人は、ガルバノメーターを使う人を見下し、その人は試験管の中でべたべたした臭い物質をいじくり回す人々を見下している。
Gilbert Newton Lewisはアメリカの物理化学者であり、カリフォルニア大学バークレー校化学部の元学部長である。Lewisは共有結合の発見と電子対の概念で最もよく知られており、彼のLewis点構造と原子価結合理論への他の貢献は現代の化学結合理論を形作った。Lewisは化学熱力学、光化学、および同位体分離に成功裡に貢献し、酸塩基の概念でも知られている。Lewisはまた相対性理論と量子物理学を研究し、1926年には放射エネルギーの最小単位を表す「光子」という用語を造った。
G. N. Lewisは1875年、マサチューセッツ州ウェイマスに生まれた。ハーバード大学から化学の博士号を取得し、ドイツとフィリピンで海外留学した後、Lewisは1912年にカリフォルニア州に移住し、カリフォルニア大学バークレー校で化学を教え、化学部の学部長となり、人生の残りを過ごした。教授として、彼は熱力学の原理をカリキュラムに組み込み、数学的に厳密かつ普通の化学者がアクセス可能な方法で化学熱力学を改革した。彼は有機および無機の化学プロセスに関連する自由エネルギー値の測定を始めた。1916年には、彼は結合理論を提唱し、元素周期表の電子に関する情報を追加した。1933年には、同位体分離の研究を開始した。Lewisは水素に取り組み、重水のサンプルを精製することに成功した。その後、酸塩基の理論を考案し、人生の最後の数年間に光化学の研究に従事した。
彼は41回ノーベル化学賞にノミネートされたが、G. N. Lewisは一度もノーベル賞を受賞しなかった。これは大きなノーベル賞論争を引き起こした。一方、Lewisはバークレーで多くのノーベル賞受賞者を指導し、影響を与えた。Harold Urey 1934年ノーベル賞、William F. Giauque 1949年ノーベル賞、Glenn T. Seaborg 1951年ノーベル賞、Willard Libby 1960年ノーベル賞、Melvin Calvin 1961年ノーベル賞などが含まれ、バークレーを世界で最も権威ある化学研究の中心地の一つに変えた。1946年3月23日、Lewisはシアン化水素を使用して作業していたバークレーの研究室で遺体で発見された。多くの人々が彼の死の原因は自殺だと推測した。Lewis の死後、彼の子供たちは化学の父親のキャリアに従った。バークレーキャンパスのLewis Hallは彼にちなんで名付けられている。
経歴
早期の人生
Lewisは1875年に生まれ、マサチューセッツ州ウェイマスで育てられた。そこにはG.N. Lewis Way という彼にちなんで名付けられた通りがあり、Summer Street から分岐している。さらに、新しいウェイマス高校の化学科の部門は彼を称えるために命名された。Lewisは両親、独立した気質の弁護士Frank Wesley Lewisと Mary Burr White Lewis から家庭で初等教育を受けた。彼は3歳で読むことができ、知的に早熟だった。1884年、彼の家族はネブラスカ州リンカーンに移住し、1889年には大学進学準備学校で最初の正規教育を受けた。
1893年、ネブラスカ大学に2年間通った後、Lewisはハーバード大学に転入し、1896年に学士号を取得した。アンドーバーのPhillips Academy で1年間教えた後、Lewisはハーバードに戻り、物理化学者T. W. Richards と共に研究し、1899年に電気化学的ポテンシャルに関する論文で博士号を取得した。ハーバードで1年間教えた後、Lewisは物理化学の中心であるドイツへの旅の奨学金を受け、ゲッティンゲンの Walther Nernst と一緒に研究し、ライプツィヒの Wilhelm Ostwald と一緒に研究した。Nernst の研究室で働きながら、Lewisは明らかにNernst との生涯の敵意を発展させた。その後の年々で、Lewisは彼の元の先生を何度も批判し、非難し始め、Nernst の熱定理の研究を「化学の歴史における遺憾な出来事」と呼んだ。Nernst のスウェーデン人の友人である Wilhelm Palmær はノーベル化学委員会の委員であった。彼はノーベル推薦および報告手続きを使用して、3回Lewisを賞にノミネートし、その後委員会メンバーとしての彼の地位を使用して否定的なレポートを書くことにより、熱力学におけるLewis のノーベル賞をブロックしたという証拠がある。
ハーバード、マニラ、およびMIT
Nernst の研究室での滞在の後、Lewisは1901年にハーバードに戻り、さらに3年間講師として勤務した。彼は熱力学と電気化学の講師に任命された。1904年、Lewisは休職を許可され、フィリピンのマニラにある科学局の度量衡監督官となった。翌年、マサチューセッツ工科大学MITがケンブリッジ、マサチューセッツに彼に教職を任命した際に彼は戻った。彼は Arthur Amos Noyes の指導下で優れた物理化学者のグループに参加する機会があった。彼は1907年に助教授となり、1908年に准教授となり、1911年に正教授となった。
カリフォルニア大学バークレー校
G. N. Lewisは1912年にMITを去り、カリフォルニア大学バークレー校の物理化学教授および化学部の学部長となった。1912年6月21日、彼はハーバード大学のロマンス言語学教授の娘であるMary Hinckley Sheldon と結婚した。彼らは2人の息子（両方とも化学教授となった）と1人の娘を持った。1913年、彼はバークレーのAlpha Chi Sigma に参加し、専門の化学フラタニティである。
バークレー在籍中、Lewisは Harold Urey 1934年ノーベル賞、William F. Giauque 1949年ノーベル賞、Glenn T. Seaborg 1951年ノーベル賞、Willard Libby 1960年ノーベル賞、Melvin Calvin 1961年ノーベル賞など、多くの将来のノーベル賞受賞者を指導し、影響を与えた。彼の努力により、バークレーの化学部は世界のトップ化学センターの一つになった。1913年、彼は全米科学アカデミーに選出された。彼は1934年に辞任し、辞任の理由を述べることを拒否した。その理由は、その機関の内部政治の紛争か、彼が推薦した人々が選出されなかったことに関連していると推測されている。彼の辞任の決定は、1934年のノーベル化学賞が彼の学生Harold Urey に重水素の発見で授与されたことに対する不満によって引き起こされた可能性があります。Lewisはこの賞を重水の精製と特性化に関する彼の研究に対して共有すべきだったと確実に感じていた。
死
1946年3月23日、大学院生はバークレーの実験台の下でLewisの遺体を発見した。Lewisは液体シアン化水素の実験に取り組んでいた。破裂した配管からの致命的なガスが研究室に漏れていた。検死官は、シアノーゼの兆候がないため、死の原因は冠動脈疾患であると判定したが、自殺であった可能性があると考える人もいる。UC バークレーの化学部の1987年の歴史「From Retorts to Lasers」を報告したバークレー名誉教授 William Jolly は、部門の上級者がLewisが自殺を犯したと信じていたと書いた。
Lewisの死が実際に自殺であった場合、考えられる説明は Irving Langmuir との昼食によってもたらされた抑うつである。LangmuirとLewisは長い競争関係があり、Langmuir がLewisの化学結合理論の拡張までさかのぼった。Langmuir は表面化学に関する彼の研究により1932年にノーベル化学賞を受賞していたが、Lewisは41回ノミネートされたにもかかわらず賞を受け取っていなかった。Lewisの死の日に、LangmuirとLewisはバークレーで昼食に会った。Michael Kasha は数年後にこの会合を思い出した。同僚は、Lewisが暗い気分で昼食から戻り、同僚と暗いブリッジゲームをプレイしてから研究室に戻って仕事をしたと報告した。1時間後、彼は死体で発見された。議会図書館の Langmuir の論文は、彼がその日バークレーキャンパスにいて名誉学位を受け取っていたことを確認している。
バークレーの Lewis Hall は1948年に建設され、彼を称えるために命名されている。
科学的成果
熱力学
Lewisの最も永続的な関心の大部分はハーバード時代に起源した。最も重要なのは熱力学であり、Richards がその時代に非常に活発だった主題である。1895年までに最も重要な熱力学的関係が知られていたが、それらは孤立した方程式と見なされており、まだ1つの関係が与えられた場合に残りが導き出される可能性のある論理的なシステムとして合理化されていなかった。さらに、これらの関係は不正確であり、理想的な化学システムにのみ適用されていた。これらは理論的な熱力学の2つの顕著な問題だった。1900年と1901年の2つの長くて野心的な理論論文で、Lewisは解決策を提供しようとした。Lewisは熱力学的な活動の概念を導入し、「フガシティ」という用語を造った。彼の新しいフガシティ、または「逃げ出す傾向」の考えは、ある物質が1つの化学相から別の化学相に移行する傾向を表す圧力の次元を持つ関数だった。Lewisはフガシティが実際の熱力学的関係のシステムが導き出される可能性のある基本的な原則であると信じていた。この希望は実現されなかったが、フガシティは実際のガスの説明に永続的な場所を見出した。
Lewisの初期論文は、J. W. Gibbs とP. Duhem の自由エネルギーと熱力学的ポテンシャルの考え方について、通常よりも高度な認識を明らかにしている。これらの考え方は物理学者と数学者によく知られていたが、ほとんどの実用化学者には知られていなかった。彼らはそれを難解で化学システムに適用不可能と見なした。ほとんどの化学者は、Berthelot、Ostwald、Van't Hoff の馴染み深い熱力学の熱エンタルピー、および熱量測定学派に依存していた。反応熱は、もちろん化学的変化が起こる傾向の測度ではなく、Lewisは自由エネルギーとエントロピーだけが正確な化学熱力学を提供することができることを認識した。彼はフガシティから自由エネルギーを導き出した。彼はエントロピー関数の正確な表現を得ようとしましたが、1901年には低温で定義されていなかったため失敗しました。Richards も試みて失敗し、Nernst が1907年に成功するまで、エントロピーを明確に計算することができませんでした。Lewisのフガシティベースのシステムは続かなかったが、自由エネルギーとエントロピーへの彼の早期の関心は最も実り多かったもので、彼のキャリアの大部分は、これらの有用な概念を実用化学者が利用できるようにすることに捧げられた。
ハーバードでは、Lewisは黒体放射の熱力学に関する理論論文も書きました。光が圧力を持つと仮定しました。後に、彼はこの考えを追求することから彼の年上の、より保守的な同僚によって落胆させられたことを明かしました。彼らは Wilhelm Wien や他の人々が同じ思考方法を正常に追求していることに気づいていませんでした。Lewisの論文は未発表のままでした。しかし、彼の放射と量子論への関心、そして後に相対性理論への関心は、この初期の、流産した努力から生じた。彼のキャリアの始まりから、Lewisは自分自身を化学者と物理学者の両方と見なしました。
原子価理論
1902年頃、Lewisは講義ノートで立方体の角が可能な電子位置を表す立方体原子の未発表の図面を使用し始めた。Lewisは後にこれらのノートを彼の古典的な1916年の化学結合に関する論文で引用し、彼の考え方の最初の表現である。
Lewisのハーバード時代から生じた3番目の主要な関心は、彼の原子価理論だった。1902年、学生に原子価の法則を説明しようとしながら、Lewisは原子が各角に電子を持つ立方体の同心円シリーズで構築されているという考えを考え出した。この「立方体原子」は周期表の8つの要素のサイクルを説明し、化学結合が電子の移動によって形成されて各原子に完全な8つのセットを与えるという広く受け入れられた信念と一致していた。この原子価の電気化学理論は1904年の Richard Abegg の仕事で最も詳しく表現されたが、Lewisのこの理論のバージョンは具体的な原子モデルに組み込まれる唯一のものだった。再度Lewisの理論はハーバードのメンターの関心を引きませんでした。当時のアメリカの化学者のほとんどと同様に、そのような推測に味がありませんでした。Lewisは立方体原子の理論を発表しなかったが、1916年にそれは彼の共有電子対結合理論の重要な部分になった。
1916年、彼は化学結合に関する古典的な論文「The Atom and the Molecule」を発表し、共有結合として知られるようになる考え方を策定した。これは電子の共有対から成り立つもので、電子が共有されていない場合は奇数分子（現代用語は遊離基）を定義した。彼はLewis 点構造および立方体原子モデルとして知られるようになったものを含めた。化学結合に関するこれらの考え方は Irving Langmuir によって拡張され、Linus Pauling による化学結合の性質に関する研究の触発となった。
酸と塩基
1923年に、彼は酸塩基反応の電子対理論を策定した。この酸塩基の理論では、「Lewis酸」は電子対受容体であり、「Lewis塩基」は電子対ドナーである。この年、彼はまた化学bに関する彼の理論に関する専著を発表した
