과학이 신분제를 가지고 있다는 것을 인정해야 한다. 주요 장치가 미분방정식인 사람은 검류계를 사용하는 사람을 멸시하고, 그 사람은 시험관에서 끈기 있고 냄새나는 물질들을 가지고 노는 사람들을 멸시한다.
Gilbert Newton Lewis는 미국의 물리화학자이자 University of California, Berkeley의 화학대학 전 학장이었다. Lewis는 공유결합의 발견과 전자쌍의 개념으로 가장 잘 알려져 있으며, 그의 Lewis 점 구조 및 원자가 결합 이론에 대한 다른 기여들은 현대 화학 결합 이론을 형성했다. Lewis는 화학 열역학, 광화학, 동위원소 분리에 성공적으로 기여했으며, 산과 염기의 개념으로도 알려져 있다. Lewis는 또한 상대성 이론과 양자 물리학을 연구했으며, 1926년에 복사 에너지의 최소 단위를 나타내는 "광자"라는 용어를 만들었다.
G. N. Lewis는 1875년 매사추세츠 주 Weymouth에서 태어났다. Harvard University에서 화학 박사학위를 받고 독일과 필리핀에서 해외 유학을 한 후, Lewis는 1912년에 California로 이주하여 University of California, Berkeley에서 화학을 가르쳤으며, 그곳에서 화학대학 학장이 되어 평생을 보냈다. 교수로서 그는 화학 교과과정에 열역학 원리를 통합시켰고 수학적으로 엄밀하면서도 일반 화학자들이 이해할 수 있는 방식으로 화학 열역학을 개혁했다. 그는 유기 및 무기 화학 과정과 관련된 자유 에너지 값을 측정하기 시작했다. 1916년에 그는 결합 이론을 제안했으며 화학 원소의 주기율표에 전자에 대한 정보를 추가했다. 1933년에 그는 동위원소 분리 연구를 시작했다. Lewis는 수소와 함께 일했으며 중수를 정제된 샘플로 만들어내는 데 성공했다. 그 후 산과 염기에 대한 이론을 제시했으며, 인생의 마지막 해에 광화학 연구를 수행했다.
그는 41번 노벨 화학상 후보에 올랐음에도 불구하고, G. N. Lewis는 노벨상을 받지 못했으며, 이는 주요 노벨상 논쟁을 야기했다. 한편, Lewis는 Berkeley에서 Harold Urey(1934년 노벨상), William F. Giauque(1949년 노벨상), Glenn T. Seaborg(1951년 노벨상), Willard Libby(1960년 노벨상), Melvin Calvin(1961년 노벨상) 등 많은 노벨상 수상자들을 지도하고 영향을 미쳤으며, Berkeley를 세계에서 가장 권위 있는 화학 센터 중 하나로 만들었다. 1946년 3월 23일, Lewis는 청화수소로 작업하던 Berkeley 실험실에서 죽은 상태로 발견되었으며, 많은 사람들이 그의 사망 원인이 자살이라고 추측했다. Lewis의 사망 후, 그의 자녀들은 아버지의 화학 경력을 따랐으며, Berkeley 캠퍼스의 Lewis Hall은 그의 이름을 따서 명명되었다.
전기
초년기
Lewis는 1875년에 태어났으며 매사추세츠 주 Weymouth에서 자랐으며, 그곳에는 그의 이름을 딴 거리인 G.N. Lewis Way가 Summer Street 근처에 있다. 또한, 새로운 Weymouth High School 화학과의 날개는 그의 영예를 위해 명명되었다. Lewis는 변호사이며 독립적인 성격의 Frank Wesley Lewis와 Mary Burr White Lewis인 그의 부모로부터 가정에서 기초 교육을 받았다. 그는 세 살에 읽을 수 있었으며 지적으로 조숙했다. 1884년 그의 가족은 Nebraska의 Lincoln으로 이사했으며, 1889년에 그는 대학 준비 학교에서 처음 정식 교육을 받았다.
1893년에 University of Nebraska에서 2년을 보낸 후, Lewis는 Harvard University로 전학했으며, 1896년에 B.S.를 받았다. Andover의 Phillips Academy에서 1년간 가르친 후, Lewis는 Harvard로 돌아가 물리화학자 T. W. Richards와 함께 공부했으며 1899년에 전기화학 퍼텐셜에 관한 논문으로 박사학위를 받았다. Harvard에서 1년간 가르친 후, Lewis는 물리화학의 중심지인 독일로 여행 펠로우십을 받았으며, Göttingen의 Walther Nernst와 Leipzig의 Wilhelm Ostwald와 함께 공부했다. Nernst의 실험실에서 일하는 동안, Lewis는 명백히 Nernst에 대한 평생의 적개심을 발전시켰다. 그 이후 몇 년 동안, Lewis는 많은 경우에 그의 전 스승을 비판하고 규탄하기 시작했으며, Nernst의 열 정리에 관한 작업을 "화학 역사의 유감스러운 에피소드"라고 부르짖었다. Nernst의 스웨덴 친구인 Wilhelm Palmær는 노벨 화학상 위원회의 위원이었다. 그가 노벨 지명 및 보고 절차를 사용하여 Lewis를 3번 상으로 지명하고, 위원회 위원으로서의 위치를 이용하여 부정적인 보고서를 작성함으로써 열역학에서 Lewis의 노벨상을 차단했다는 증거가 있다.
Harvard, Manila, MIT
Nernst의 실험실 체류 후, Lewis는 1901년에 Harvard로 돌아와 3년 더 강사로 일했다. 그는 열역학 및 전기화학 강사로 임명되었다. 1904년에 Lewis는 휴가를 허락받았으며 필리핀 Manila의 Bureau of Science에서 도량형 담당관이 되었다. 다음 해에 그는 매사추세츠 공과대학(MIT)이 그를 교수직으로 임명했을 때 매사추세츠 주 Cambridge로 돌아왔으며, 그곳에서 그는 Arthur Amos Noyes의 지휘 하에 뛰어난 물리화학자 그룹에 합류할 기회를 얻었다. 그는 1907년에 조교수, 1908년에 부교수, 1911년에 정교수가 되었다.
University of California, Berkeley
G. N. Lewis는 1912년에 MIT를 떠나 University of California, Berkeley의 물리화학 교수이자 화학대학 학장이 되었다. 1912년 6월 21일, 그는 Harvard의 로맨스 언어 교수의 딸인 Mary Hinckley Sheldon과 결혼했다. 그들은 화학 교수가 된 두 아들과 한 딸을 낳았다. 1913년에 그는 Berkeley의 전문 화학 형제회인 Alpha Chi Sigma에 입회했다.
Berkeley에서 일하는 동안, Lewis는 Harold Urey(1934년 노벨상), William F. Giauque(1949년 노벨상), Glenn T. Seaborg(1951년 노벨상), Willard Libby(1960년 노벨상), Melvin Calvin(1961년 노벨상) 등 많은 미래의 노벨상 수상자들을 지도하고 영향을 미쳤다. 그의 노력으로 인해 Berkeley의 화학대학은 세계의 최고 화학 센터 중 하나가 되었다. 1913년에 그는 National Academy of Sciences에 선출되었다. 그는 1934년에 사직했으며, 사직 이유를 명시하기를 거부했다. 그것이 그 기관의 내부 정치에 대한 분쟁이나 그가 지명한 사람들이 선출되지 못한 것 때문이었을 것으로 추측되었다. 그의 사직 결정은 중수의 정제 및 특성화에 대한 자신의 작업으로 공유해야 한다고 생각했을 가능성이 높은 상인, 중수소의 발견으로 인한 1934년 화학 노벨상을 그의 학생 Harold Urey에게 수여한 것에 대한 분노로 촉발되었을 수 있다.
사망
1946년 3월 23일, 한 대학원생이 Berkeley의 실험실 작업대 아래에서 Lewis의 시체를 발견했다. Lewis는 액체 청화수소 실험을 하고 있었으며, 끊어진 라인에서 누출된 치명적인 가스가 실험실로 새어 들어왔다. 검시관은 청색증의 징후가 없었기 때문에 사망 원인을 관상동맥 질환으로 판정했으나, 일부는 자살이었을 수도 있다고 믿는다. UC Berkeley 화학대학의 1987년 역사 "From Retorts to Lasers"에서 Lewis의 사망에 대한 다양한 견해를 보도한 Berkeley 명예교수 William Jolly는 부서의 고위 인사가 Lewis가 자살을 저질렀다고 믿었다고 썼다.
Lewis의 사망이 실제로 자살이었다면, 가능한 설명은 Irving Langmuir와의 점심으로 인한 우울증이었다. Langmuir와 Lewis는 Langmuir의 화학 결합 이론 확장으로 거슬러 올라가는 오랜 경쟁 관계를 가지고 있었다. Langmuir는 표면 화학 연구로 1932년 화학 노벨상을 받았으며, Lewis는 41번 지명되었음에도 불구하고 상을 받지 못했다. Lewis 사망의 날, Langmuir와 Lewis는 Berkeley에서 점심을 위해 만났으며, Michael Kasha는 오랜 시간이 지난 후에야 이 만남을 회상했다. 동료들은 Lewis가 점심에서 돌아온 후 침울한 기분에 있었으며, 몇몇 동료들과 우울한 브리지 게임을 했으며, 그 후 그의 실험실에서 일을 계속했다고 보도했다. 1시간 후, 그는 죽은 상태로 발견되었다. Library of Congress의 Langmuir 논문은 그가 명예 박사 학위를 받기 위해 그 날 Berkeley 캠퍼스에 있었음을 확인한다.
Berkeley의 Lewis Hall은 1948년에 건립되었으며, 그의 영예를 위해 그의 이름을 따서 명명되었다.
과학적 성취
열역학
Lewis의 가장 오래 지속된 관심의 대부분은 그의 Harvard 해에 비롯되었다. 가장 중요한 것은 열역학이었으며, Richards가 당시 매우 활동적이었던 주제였다. 1895년까지 대부분의 중요한 열역학적 관계가 알려져 있었지만, 그들은 고립된 방정식으로 보여졌으며, 아직 논리적 시스템으로 합리화되지 않았으며, 이로부터 한 관계가 주어지면 나머지를 도출할 수 있었다. 더욱이, 이러한 관계들은 부정확했으며, 이상적인 화학계에만 적용되었다. 이것들은 이론적 열역학의 두 가지 뛰어난 문제였다. 1900년과 1901년의 두 개의 길고 야심찬 이론 논문에서, Lewis는 해결책을 제공하려고 시도했다. Lewis는 열역학 개념 활동을 소개했으며 "퓨거시티(fugacity)"라는 용어를 만들었다. 그의 "퓨거시티" 또는 "탈출 경향성"의 새로운 아이디어는 한 화학 상 단계에서 다른 상으로 지나갈 경향을 표현한 압력의 치수를 갖는 함수였다. Lewis는 퓨거시티가 실제 열역학 관계의 시스템을 도출할 수 있는 기본 원리라고 믿었다. 이 희망은 실현되지 않았지만, 퓨거시티는 실제 기체의 설명에서 지속적인 위치를 찾았다.
Lewis의 초기 논문들은 또한 J. W. Gibbs와 P. Duhem의 자유 에너지 및 열역학 퍼텐셜의 아이디어에 대해 일반적으로 발전된 인식을 드러낸다. 이러한 아이디어들은 물리학자와 수학자에게 잘 알려져 있었으나, 그들을 난해하고 화학계에 적용 불가능하다고 간주한 대부분의 실제 화학자들에게는 알려지지 않았다. 대부분의 화학자들은 Berthelot, Ostwald, Van't Hoff의 친숙한 열 엔탈피의 열역학과 열량측정학 학파에 의존했다. 반응열은 물론 화학 변화가 일어날 경향의 척도가 아니며, Lewis는 오직 자유 에너지와 엔트로피만이 정확한 화학 열역학을 제공할 수 있다는 것을 깨달았다. 그는 퓨거시티에서 자유 에너지를 도출했다. 그는 1901년에 낮은 온도에서 정의되지 않았던 엔트로피 함수에 대한 정확한 표현을 얻으려고 시도했으나 성공하지 못했다. Richards도 시도했으나 실패했으며, 1907년 Nernst가 성공할 때까지 엔트로피를 명확하게 계산할 수 없었다. Lewis의 퓨거시티 기반 시스템이 지속되지 않았지만, 자유 에너지와 엔트로피에 대한 그의 초기 관심은 매우 실질적이었으며, 그의 경력의 대부분은 이러한 유용한 개념을 실제 화학자들에게 접근 가능하게 만드는 데 전념했다.
Harvard에서 Lewis는 또한 빛이 압력을 가진다고 가정하는 흑체 복사의 열역학에 관한 이론 논문을 작성했다. 그는 나중에 자신의 더 오래되고 보수적인 동료들로부터 이 아이디어를 추구하는 것을 방해 받았다고 밝혔으며, 그들은 Wilhelm Wien과 다른 사람들이 같은 사고 방식을 성공적으로 추구하고 있음을 몰랐다. Lewis의 논문은 출판되지 않았으나, 복사 및 양자 이론에 대한 그의 관심, 그리고 나중에 상대성은 이 초기의 중단된 노력에서 비롯되었다. 그의 경력의 시작부터, Lewis는 자신을 화학자이자 물리학자로 간주했다.
원자가 이론
1902년경 Lewis는 정육면체의 모서리가 가능한 전자 위치를 나타내는 정육면체 원자의 미발표 그림을 강의 노트에서 사용하기 시작했다. Lewis는 나중에 이 노트들을 그의 화학 결합에 관한 1916년 고전 논문에서 그의 아이디어의 첫 번째 표현이라고 인용했다.
Lewis의 Harvard 해 동안 비롯된 세 번째 주요 관심사는 그의 원자가 이론이었다. 1902년에 자신의 학생들에게 원자가의 법칙을 설명하려고 시도하면서, Lewis는 원자가 각 모서리에 전자가 있는 동심 정육면체 시리즈로 구성되어 있다는 아이디어를 생각해냈다. 이 "정육면체 원자"는 주기율표의 8개 원소 주기를 설명했으며, 각 원자에 8개의 완전한 세트를 제공하기 위해 전자를 이전하여 화학 결합을 형성한다는 광범위하게 받아들여진 믿음과 일치했다. 이 원자가의 전기화학 이론은 1904년 Richard Abegg의 작업에서 가장 정교한 표현을 찾았으나, Lewis의 버전은 구체적인 원자 모델에 구체화될 유일한 이론이었다. 다시 Lewis의 이론은 그의 Harvard 멘토들의 관심을 끌지 못했으며, 당시 대부분의 미국 화학자들과 마찬가지로 그들은 그러한 추측에 대한 취향이 없었다. Lewis는 정육면체 원자 이론을 발표하지 않았으나, 1916년에 그것은 그의 공유 전자쌍 결합 이론의 중요한 부분이 되었다.
1916년에 그는 화학 결합에 관한 고전 논문 "The Atom and the Molecule"을 발표했으며, 여기서 그는 공유 전자쌍으로 구성되는 공유결합으로 알려지게 될
