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吉爾伯特·路易斯

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吉爾伯特·路易斯(GilbertNewtonLewis,1875—1946年)美國化學家。1875年10月25日生於馬薩諸塞州的韋思紐頓。1891年起,他先後在內布拉斯加大學和哈佛大學學習,1899年獲得哲學博士學位。後去德國萊比錫大學和戈丁根大學進修,曾在物理化學家奧斯特瓦爾德和能斯特(HermannWaltherNernst,1864--1941年)的指導下從事研究工作。1901年返回哈佛大學任教。1905—1912年在馬薩諸塞州工業學院任教,並致力於物理化學研究,1911年成為教授。1912年後任加利福尼亞大學伯克利分校化學系主任。

1吉爾伯特·路易斯-生平年表

1875年10月25日生於馬薩諸塞州韋茅斯
1891年起,他先後在內布拉斯加大學和哈佛大學學習
1896年獲學士學位
1898獲得碩士學位
1899年獲得哲學博士學位
1900年他到德國萊比錫和格丁根等大學進修,在W.奧斯特瓦爾德和W.H.能斯脫的指導下從事研究工作一年
1901年返回哈佛大學任教
1905—1912年在馬薩諸塞州工業學院任教,並致力於物理化學研究
1911年成為教授
1912年後任加利福尼亞大學伯克利分校化學系主任
1940年退休
1946年3月23日卒於加利福尼亞州伯克利

2吉爾伯特·路易斯-科研年表

於1901和1907年,先後提出了逸度和活度的概念,對於真實體系用逸度代替壓力,用活度代替濃度。這樣,原來根據理想條件推導的熱力學關係式便可推廣用於真實體系。
1921年他又把離子強度的概念引入熱力學,發現了稀溶液中鹽的活度係數取決於離子強度的經驗定律。
1923年他與M.蘭德爾合著《化學物質的熱力學和自由能》一書,對化學平衡進行深入討論,並提出了自由能和活度概念的新解釋。該書曾被譯成多種文本。
1923年他從電子對的給予和接受角度提出了新的廣義酸鹼概念,即所謂路易斯酸鹼理論。

3吉爾伯特·路易斯-教育貢獻

1912年,路易斯到加利福尼亞大學伯克利分校任教,一干就是33年。他擔任該校理學院院長兼化學系主任,一直干到70歲才退休。在擔任化學系主任期間他教學和研究工作都做得十分出色,那裡一時群英薈萃,人才濟濟。
路易斯十分重視基礎教育,他要求化學系的所有教師都要參加普通化學課程的教學和建設,要求低年級學生必須打好基礎,為此他選派一流的教師給低年級學生上課。例如有幾年路易斯選派8位正教授給新生上課。路易斯認為這就好像建造萬丈高樓必須打好堅實的地基一樣,學生只有在低年級時打下紮實的底子,包括實驗基本功,才能學好高年級和研究生課程。
路易斯重視化學教育工作還表現在十分支持美國化學教育雜誌,他不僅自己帶頭在美國化學教育雜誌上發表有分量的化學教育論文,而且還派出好幾名知名教授去領導並編輯美國化學教育雜誌。在路易斯的大力支持下,美國化學教育雜誌蒸蒸日上,蜚聲國內外,成為一本世界化學教育最有權威的雜誌。
路易斯對待研究生更是無微不至。他自始至終都以積極啟發、獨立思考、因材施教等方法教育學生,前面講到的尤里就是一個典型例子。由於路易斯指導有方,教學得法,伯克利分校化學系培養出大量優秀人才。雖然路易斯自己沒有得過諾貝爾獎,但在他領導和指導的研究生中有5名獲得過諾貝爾獎。在整個科學世界里,這是何等的殊榮。

4吉爾伯特·路易斯-科研成就

路易斯的成就主要在原子價電子理論和化學熱力學方面:
1:1916年,路易斯和柯塞爾同時研究原子價的電子理論。柯塞爾主要研究電價鍵理論。路易斯主要研究共價鍵理論,該理論認為,兩個(或多個)原子可以相互「共有」一對或多對電子,以便達成惰性氣體原子的電子層結構,而形成共價鍵。路易斯在1916年《原子和分子》和1928年《價鍵及原子和分子的結構》中闡述了他的共價鍵電子理論的觀點,並列出無機物和有機物的電子結構式。路易斯提出的共價鍵的電子理論,基本上解釋了共價鍵的飽和性,明確了共價鍵的特點。共價鍵理論和電價鍵理論的建立,使得十九世紀中葉開始應用的兩元素間的短線(即表示原子間的相互作用力或稱「化學親和力」)開始有明確的物理意義。但還沒解決共價鍵的本性問題。
2:1901和1907年,路易斯在《美國科技學會雜誌》上著文,提出「逸度」和「活度」的概念。1923年他在《熱力學及化學物質的自由能,一書中,深入地討論了化學平衡問題,給自由能、活度等概念作出新的解釋。
路易斯後期還研究酸鹼理論,給酸、鹼下了如下定義:「酸」是能接受電子,而「鹼」是能給予電子的物質。這—見解深受化學界的重視,特別是路易斯鹼的觀點較早得到化學界的普遍接受;由於流行酸的質子理論,化學界對路易斯酸的觀點則接受較慢。

5吉爾伯特·路易斯-路易斯酸

路易斯酸(LewisAcid,LA)是指電子接受體,可看作形成配位鍵的中心體。路易斯酸鹼理論是由美國化學家吉爾伯特·路易斯提出的,是多種酸鹼理論的一種。所以「酸」可以有不同定義,現時酸常被分為路易斯酸和布朗斯特-勞里酸(Brønsted-Lowry)。
常見的路易斯酸有氯化鋁、氯化鐵、三氟化硼、五氯化鈮以及鑭系元素的三氟甲磺酸鹽。
路易斯酸多具腐蝕性。氯化鋅,對纖維素具腐蝕性,是一個路易斯酸腐蝕性的典型例子。由於水顯路易斯鹼性,多數路易斯酸會和水反應併產生具有布朗斯特酸性的水合物。因此,很多路易斯酸的水溶液都是呈布朗斯特酸性的。水合物中的路易斯酸與水分子之間有強的化學鍵連繫著,因此很難把路易斯酸水合物乾燥,即是路易斯酸水合物通常是可分離出的化合物。例如,如果試圖加熱乾燥金屬氯化物(路易斯酸)中的水分,則會生成氯化氫及其金屬的氯氧化物。

6吉爾伯特·路易斯-學生尤里

1912年,路易斯到加利福尼亞大學伯克利分校任化學系主任時,收了一個年紀較大的研究生,名叫尤里。經路易斯了解,尤里出身於印第安那州農村的一個農民家庭。中學畢業后,因無力上學,曾去當了3年小學教師,後來才考上蒙大拿大學。畢業以後他改攻化學專業,考上了加利福尼亞大學伯克利分校化學系路易斯的研究生。但是路易斯並不因為尤里年齡大、化學基礎較差等不足而看輕他,相反卻慧眼獨識,認為在尤里身上有著獨特的堅忍不拔、吃苦耐勞等農家子弟的特色,是一個好苗子。於是,他對待尤里十分親切。當時路易斯自己正在研究有關氫元素和水的課題,這直接影響了尤里後來的研究方向。果然,在老師的引導和啟示下,以後尤里在這方面作出了傑出貢獻。1931年尤里從重水中分離出重氫,榮獲1934年的諾貝爾化學獎。

7吉爾伯特·路易斯-傑出伯樂

以下五位諾貝爾獎獲得者皆是路易斯的學生。
尤里——重氫重水的發現者,1934年諾貝爾化學獎得主。
喬克——超低溫化學的應用技術發明者,1949年諾貝爾化學獎得主。
西博格——鎿、鎇、鋦和錇等元素的發現者,1951年諾貝爾化學獎得主。
科比——用碳14測定歷史年代的發明者,1960年諾貝爾化學獎得主。
開爾文——光合作用機理的研究和發現者,1961年諾貝爾化學獎得主。

8吉爾伯特·路易斯-所獲獎章

1:英國皇家學會戴維獎章
2:瑞典科學院阿倫尼烏斯獎章
3:美國吉布斯獎章

9吉爾伯特·路易斯-偉人過世

1946年3月23日,美國加州伯克利市寒意仍濃。一位71歲的老人,靜靜地、永遠地閉上了眼睛,結束了他不平凡的一生。他就是加利福尼亞大學伯克利分校化學系主任、著名化學家兼化學教育家吉爾伯特·路易斯教授(Gilbert·Newton·Lewis,1875~1946)。
路易斯教授安葬的那一天,唁電從世界各地像雪片似的飛到伯克利市。路易斯的親友、同事和學生們蜂擁而來,加入到為路易斯教授送葬的行列。這是科學史上最榮耀的送葬隊伍之一了,因為有5位諾貝爾獎得主。而這一切都緣於路易斯教授誨人不倦的教學精神,堪稱當今化學界最傑出的「伯樂」。
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