Irving Langmuir ( / ˈlæŋmjʊər / ; [ 2] 31 de enero de 1881 – 16 de agosto de 1957) fue un químico, físico e ingeniero estadounidense . Fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1932 por su trabajo en química de superficies .
La publicación más famosa de Langmuir es el artículo de 1919 "La disposición de los electrones en átomos y moléculas" en el que, basándose en la teoría del átomo cúbico de Gilbert N. Lewis y la teoría del enlace químico de Walther Kossel , esbozó su "teoría concéntrica de la estructura atómica". [3] Langmuir se vio envuelto en una disputa de prioridad con Lewis sobre este trabajo; las habilidades de presentación de Langmuir fueron en gran parte responsables de la popularización de la teoría, aunque el crédito por la teoría en sí pertenece principalmente a Lewis. [4] Mientras estuvo en General Electric de 1909 a 1950, Langmuir avanzó en varios campos de la física y la química , inventando la lámpara incandescente llena de gas y la técnica de soldadura de hidrógeno . El Laboratorio Langmuir para la Investigación Atmosférica cerca de Socorro, Nuevo México , fue nombrado en su honor, al igual que la revista de la Sociedad Química Estadounidense para la ciencia de superficies llamada Langmuir . [1]
Irving Langmuir nació en Brooklyn , Nueva York, el 31 de enero de 1881. Fue el tercero de los cuatro hijos de Charles Langmuir y Sadie, de soltera Comings. Durante su infancia, los padres de Langmuir lo alentaron a observar atentamente la naturaleza y a llevar un registro detallado de sus diversas observaciones. Cuando Irving tenía once años, se descubrió que tenía problemas de vista. [5] Cuando se corrigió este problema, se revelaron detalles que antes se le habían escapado y se acentuó su interés por las complicaciones de la naturaleza. [6]
Durante su infancia, Langmuir recibió la influencia de su hermano mayor, Arthur Langmuir. Arthur era un químico investigador que animó a Irving a sentir curiosidad por la naturaleza y por cómo funcionan las cosas. Arthur ayudó a Irving a montar su primer laboratorio de química en un rincón de su dormitorio y se contentaba con responder a las innumerables preguntas que Irving le planteaba. Los pasatiempos de Langmuir incluían el montañismo , el esquí , pilotar su propio avión y la música clásica . Además de su interés profesional por la política de la energía atómica, le preocupaba la conservación de la naturaleza.
Langmuir asistió a varias escuelas e institutos en Estados Unidos y París (1892-1895) antes de graduarse de la escuela secundaria en la Chestnut Hill Academy (1898), una escuela privada de élite ubicada en la afluente zona de Chestnut Hill en Filadelfia. Se graduó con una licenciatura en Ciencias en ingeniería metalúrgica ( Met.E. ) de la Escuela de Minas de la Universidad de Columbia en 1903. Obtuvo su doctorado en 1906 con Friedrich Dolezalek [7] en Göttingen , por la investigación realizada utilizando el " Nernst glower ", una lámpara eléctrica inventada por Nernst. Su tesis doctoral se tituló "Sobre la recombinación parcial de gases disueltos durante el enfriamiento" ( en alemán : Ueber partielle Wiedervereinigung dissociierter Gase im Verlauf einer Abkühlung ). [8] Más tarde realizó un trabajo de posgrado en química. Langmuir luego enseñó en el Instituto Tecnológico Stevens en Hoboken, Nueva Jersey , hasta 1909, cuando comenzó a trabajar en el laboratorio de investigación de General Electric ( Schenectady, Nueva York ).
Sus contribuciones iniciales a la ciencia vinieron de su estudio de las bombillas (una continuación de su trabajo de doctorado). Su primer desarrollo importante fue la mejora de la bomba de difusión , que finalmente condujo a la invención de los tubos rectificadores y amplificadores de alto vacío. Un año después, él y su colega Lewi Tonks descubrieron que la vida útil de un filamento de tungsteno podía alargarse en gran medida llenando la bombilla con un gas inerte , como el argón , siendo el factor crítico (pasado por alto por otros investigadores) la necesidad de una limpieza extrema en todas las etapas del proceso. También descubrió que torcer el filamento en una bobina apretada mejoraba su eficiencia. Estos fueron desarrollos importantes en la historia de la bombilla incandescente . Su trabajo en química de superficies comenzó en este punto, cuando descubrió que el hidrógeno molecular introducido en una bombilla de filamento de tungsteno se disociaba en hidrógeno atómico y formaba una capa de un átomo de espesor en la superficie de la bombilla. [9]
Su asistente en la investigación de tubos de vacío fue su primo William Comings White . [10]
A medida que continuó estudiando filamentos en el vacío y en diferentes entornos gaseosos, comenzó a estudiar la emisión de partículas cargadas desde filamentos calientes ( emisión termoiónica ). Fue uno de los primeros científicos en trabajar con plasmas , y fue el primero en llamar a estos gases ionizados con ese nombre porque le recordaban al plasma sanguíneo . [11] [12] [13] Langmuir y Tonks descubrieron ondas de densidad electrónica en plasmas que ahora se conocen como ondas de Langmuir . [14]
Introdujo el concepto de temperatura de los electrones y en 1924 inventó el método de diagnóstico para medir tanto la temperatura como la densidad con una sonda electrostática, ahora llamada sonda Langmuir y comúnmente utilizada en la física del plasma. La corriente de una punta de sonda polarizada se mide en función del voltaje de polarización para determinar la temperatura y la densidad del plasma local. También descubrió el hidrógeno atómico , que utilizó al inventar el proceso de soldadura de hidrógeno atómico ; la primera soldadura de plasma jamás realizada. Desde entonces, la soldadura de plasma se ha desarrollado en la soldadura por arco de tungsteno con gas .
En 1917, publicó un artículo sobre la química de las películas de aceite [15] que más tarde se convirtió en la base para la concesión del Premio Nobel de Química de 1932. Langmuir teorizó que los aceites que consisten en una cadena alifática con un grupo terminal hidrófilo (quizás un alcohol o un ácido ) se orientaban como una película de una molécula de espesor sobre la superficie del agua, con el grupo hidrófilo en el agua y las cadenas hidrófobas agrupadas en la superficie. El espesor de la película se podía determinar fácilmente a partir del volumen y el área conocidos del aceite, lo que permitió la investigación de la configuración molecular antes de que estuvieran disponibles las técnicas espectroscópicas . [16]
Después de la Primera Guerra Mundial, Langmuir contribuyó a la teoría atómica y a la comprensión de la estructura atómica al definir el concepto moderno de capas de valencia e isótopos .
Langmuir fue presidente del Instituto de Ingenieros de Radio en 1923. [17]
Basándose en su trabajo en General Electric, John B. Taylor desarrolló un detector de haces ionizantes de metales alcalinos, [18] llamado hoy en día detector Langmuir-Taylor . En 1927, fue uno de los participantes de la quinta Conferencia Solvay de Física que tuvo lugar en el Instituto Internacional Solvay de Física en Bélgica.
Langmuir se unió a Katharine B. Blodgett para estudiar películas delgadas y adsorción de superficies. Introdujeron el concepto de monocapa (una capa de material de una molécula de espesor) y la física bidimensional que describe dicha superficie. En 1932 recibió el Premio Nobel de Química "por sus descubrimientos e investigaciones en química de superficies ". En 1938, los intereses científicos de Langmuir comenzaron a dirigirse hacia la ciencia atmosférica y la meteorología . Una de sus primeras incursiones, aunque tangencialmente relacionada, fue una refutación de la afirmación del entomólogo Charles HT Townsend de que la mosca del ciervo volaba a velocidades de más de 800 millas por hora. Langmuir estimó la velocidad de la mosca en 25 millas por hora.
Tras observar hileras de algas a la deriva en el mar de los Sargazos, descubrió una circulación superficial del mar impulsada por el viento, que ahora se denomina circulación de Langmuir .
Durante la Segunda Guerra Mundial , Langmuir y el investigador asociado Vincent J Schaefer trabajaron en la mejora del sonar naval para la detección de submarinos y, más tarde, en el desarrollo de pantallas de humo protectoras y métodos para descongelar las alas de los aviones. Esta investigación lo llevó a teorizar y luego demostrar en el laboratorio y en la atmósfera que la introducción de núcleos de hielo ( hielo seco) y yoduro de plata en una nube suficientemente húmeda de baja temperatura ( agua superenfriada ) podría inducir la precipitación ( siembra de nubes ); aunque en la práctica frecuente, particularmente en Australia y la República Popular China, la eficiencia de esta técnica sigue siendo controvertida en la actualidad.
En 1953 Langmuir acuñó el término " ciencia patológica ", que describe la investigación realizada de acuerdo con el método científico , pero contaminada por sesgos inconscientes o efectos subjetivos. Esto contrasta con la pseudociencia , que no pretende seguir el método científico. En su discurso original, presentó la percepción extrasensorial y los platillos volantes como ejemplos de ciencia patológica; desde entonces, la etiqueta se ha aplicado a la poliagua y la fusión fría .
Su casa en Schenectady fue designada Monumento Histórico Nacional en 1976.
Langmuir se casó con Marion Mersereau (1883-1971) en 1912, con quien adoptó dos hijos: Kenneth y Barbara. Después de una breve enfermedad, murió en Woods Hole, Massachusetts, de un ataque cardíaco el 16 de agosto de 1957. Su obituario apareció en la portada de The New York Times . [19]
En cuanto a sus opiniones religiosas, Langmuir era agnóstico. [20]
Según el autor Kurt Vonnegut , Langmuir fue la inspiración para su científico ficticio Dr. Felix Hoenikker en la novela La cuna del gato , [21] y la invención del personaje del hielo-nueve , una nueva fase del hielo de agua (similar solo en nombre al Hielo IX ). Langmuir había trabajado con el hermano de Vonnegut, Bernard Vonnegut en General Electric en la siembra de cristales de hielo para disminuir o aumentar la lluvia o las tormentas. [22] [23] [24]
Aunque Marion no era una feligresa asidua y no tenía objeciones serias a las opiniones agnósticas de Irving, su abuelo había sido un clérigo episcopal.
