من هو جيلبرت إن. لويس

ولد عالم الكيمياء الفيزيائية الأمريكي جيلبرت نيوتن لويس ، في مدينة ويموث – بولاية ماساتشوستس ، بالولايات المتحدة ، في 23 أكتوبر 1875 ، اهتم بدراسة الديناميكا الحرارية الكيميائية ، ودرس نموذج

الإلكترون

الزوجي للرابطة التساهمية ، والنظرية الإلكترونية للأحماض والقواعد ، وفصل ودراسة الديوتيريوم ومركباته كما عمل على الفسفرة والحالة الثلاثية ، إلى أن وافته المنية في 23 مارس 1946 ، في مدينة بيركلي ، بولاية كاليفورنيا .

من هو جيلبرت إن. لويس

عاش لويس فترة شبابه في مدينة لينكولن بولاية نبراسكا ، وتلقى تعليمه على يد والديه في المنزل ، ثم التحق بالمدرسة التحضيرية لجامعة نبراسكا في لينكولن في عمر الثالثة عشر ، ثم في عام 1893 خلال العام الثاني من دراسته انتقل إلى

جامعة هارفارد

، وفي عام 1896 تخرج فيها حاصلًا على درجة البكالوريوس في الكيمياء .

عمل لويس معلمًا في أكاديمية فيليبس في مدينة أندوفر بولاية ماساتشوستس لمدة عام ، ثم انتقل لجامعة هارفارد مرة أخرى ليستكمل دراسته وفي عام 1898 حصل على درجة الماجستير ، وفي العام الذي يليه حصل على الدكتوراه في الكيمياء الكهروميكانيكية للزنك والكادميوم تحت إشراف ثيودور ريتشاردز .

ظل لويس في جامعة هارفارد كمدربًا لمدة عام ، ثم انتقل إلى ألمانيا ليجري دراساته العليا في مختبرات ” Wilhelm Ostwald ” و ” Walther Nernst ” حتى عاد إلى جامعة هارفارد وعمل بها مدرسًا لمدة ثلاثة سنوات ، ثم انتقل إلى جزر الفلبين وعمل بها كمراقب للأوزان والمقاييس .

التحق لويس بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج عام 1905 .

وفي عام 1912 عُين لويس عميدًا دائمًا لكلية الكيمياء ورئيسًا لقسم الكيمياء في جامعة كاليفورنيا بيركلي .

عمل لويس في مجال الكيمياء ما لا يقل عن أربعة وثلاثين سنة من عمره استطاع خلالها إنشاء قسم الكيمياء في واحدة من أكبر الولايات الأمريكية ، وبالرغم من تعيينه كعميدًا للكلية وابتعاده عن التدريس إلا أنه اشتهر بتعليقاته الثاقبة وحديثه البارع خلال الندوات البحثية للطلاب والمدرسين ، كما اشتهر لويس بامتلاكه الحس الفكاهي ، وكان لويس يحب استخدام التورية في كتابة المراجعة البحثية ، حيث كان يقوم بإملاء مساعديه بعد أن يختار الكلمات بدقة في رأسه ، وهو يسير في الغرفة ذهابًا إيابًا وهو يدخن السيجار ، وعرفت عنه تلك العادة أثناء إقامته في الفلبين .

تزوج لويس في عام 1912 من ماري هينكلي شيلدون ، وأنجبا ثلاثة أطفال ولدين وبنت . [1]

الديناميكا الحرارية الكيميائية

الموضوع الرئيسي لكافة أبحاث لويس هو الديناميكا الحرارية الكيميائية ، حيث ظلت النظرية الكاملة للتوازن الكيميائي قبل عشرين عامًا منذ أن طورها عالم الفيزياء الأمريكي يوشيا ويلارد جيبس ، لاتزال كما هي شاسعة الفجوة بين النظرية والتطبيق حتى عام 1899 ، وكانت تلك النظرية تكشف أن التوازن الكيميائي تحدده الطاقات الحرة للمواد المتفاعلة ، أيضًا كانت لاتزال هناك بيانات هائلة غير منظمة عن تفاعلات المواد الكيميائية في بدايات القرن والتي جمعها العديد من الكيميائيين ، منهم ” يوليوس طومسن ” من الدنمارك ، و ” بيير أوجين مارسيلين بيرثيلو ” من فرنسا ، كذلك تم تطوير سلسلة من القوانين التجريبية عن سلوك الغازات المثالية والحلول المخففة ، والتي تعتبر حجر الأساس لجوهر الكيمياء الحديثة ، والتي تبناها كل من الكيميائي ” أوستوالد سفانتي أرينيوس ” في السويد ، وهولندا ونيرنست .

ومن هنا انطلق لويس في مسعاه نحو سد الفجوة بين النظرية والتطبيق ، مما يتطلب تنفيذ أحد أمرين ، قياس مباشر لقيم الطاقة الحرة المفقودة للمواد الكيميائية أو استكمال بيانات المحتوى الحراري الموجودة بقيم إنتروبري ، التي في حال توافرها يسهل حسابها ، كذلك من الهام جدًا إيجاد طريقة تعمل على توسيع نطاق القوانين التجريبية لتشمل سلوك الغازات الحقيقية والحلول المركزة .

ونحو تحقيق الخطوة الأولى ، بدأ لويس عن طريق تصميم برنامجًا تجريبيًا قويًا لقياس قيم الطاقة الحرة والنتروب المفقودة ، ثم في الخطوة الثانية قام بتقديم مفاهيم الهمة عام 1901 ومعامل النشاط عام 1907 ، والقوة الأيونية عام 1921 وهو مقياس لمتوسط التفاعلات الإلكتروستاتيكية بين الأيونات في المحلول ، وبعد جهودًا مضنية من الأبحاث ، تم نشر الورقة العلمية ” الديناميكا الحرارية والطاقة الحرة للمواد الكيميائية ” في عام 1923 للعالم لويس بالتعاون مع العالم الكيميائي ميرل راندال . [1]

نظرية الترابط الكيميائي

كذلك ركز لويس في أبحاثه حول دور الإلكترون الذي تم اكتشافه مؤخرًا في الترابط الكيميائي ، وقد بدأ هذا البحث منذ عام 1902 لكنه لما ينشره إلا بحلول عام 1913 وذلك من أجل التعليق على نظريات مماثلة للآخرين ، ثم نشر لويس نموذجه الكامل في عام 1916 والذي يعادل الرابطة الكيميائية الكلاسيكية من خلال زوج من الإلكترونات بين ذرتين ، وهو البحث الذي اشتهر به وسط طلابه وحتى اليوم ” مخططات نقطة الإلكترون ” ، والتي قام لويس بتقديمها كرسم على ورقة لهياكل الذرات والجزئيات والمعروفة الآن بهياكل لويس ، وتتم مناقشتها في كافة كتب الكيمياء التمهيدية .

وشارك لويس في الأبحاث العسكرية بعد نشر ورقته العلمية بفترة وجيزة ، ثم عاد في 1923 إلى موضوع الترابط الكيميائي حيث قام بتلخيص نموذجه بشكل رائع إلى دراسة قصيرة تحت عنوان ” التكافؤ وهيكل الذرات والجزيئات ” .

وبين عامي 1919 و 1921 قام الكيميائي ايرفينج لانجموير بنشر وتطوير نموذج لويس ، وتعود العديد من المفاهيم المتعلقة بالترابط الكيميائي إلى لانجموير وليس لويس . [1]

النسبية

قام لويس بنشر أول ورقة علمية عن النسبية في عام 1908 ، والتي تناول فيها العلاقة بين

الكتلة

والطاقة بشكل مختلف عما قدمه الكيميائي ألبرت أينشتاين ، ثم تعاون مع الكيميائي ريتشارد تولمان في مزج نظريته عن النسبية عام 1909 ، وأيضًا بالتعاون مع الكيميائيين إيدوين بيدويل وويلسون قدما ورقة علمية في الفيزياء الرياضية ولا لا تدرس الهندسة البديهية من خلال الزمكان ، وإنما تقوم كذلك ملاحظة خريطة الضغط في الزمكان وتحويلات لورينتزل .

وبين عامي 1933 و 1934 قد لويس ما يتخطى الـ 26 ورقة علمية عن دراسة وفصل خصائص الديوتيريوم ومركباته ، ثم راح يدرس انكسار النيوترونات بين عامي 1936 و 1937 .

وفي عام 1938 نشر عمله الكلاسيكي على النظرية الإلكترونية للأحماض والقواعد ، وتعرف هذه المفاهيم حاليًا بتعريفات قاعدة حمض لويس .

وبعد ذلك بدأ لويس بحثه الكلاسيكي عن الحالة الثلاثية ودوره في تحديد طبيعة التفسفر وألوان الأصباغ العضوية ، وظل عاكفًا على البحث عليها حتى وفاته . [1]