Carl Shipp "Speed" Marvel (11 de septiembre de 1894 - 4 de enero de 1988) fue un químico estadounidense especializado en química de polímeros . Hizo importantes contribuciones al programa de caucho sintético de EE. UU. durante la Segunda Guerra Mundial y más tarde trabajó en el desarrollo de polibenzimidazoles , polímeros resistentes a la temperatura que se utilizan en la industria aeroespacial , en equipos contra incendios y como reemplazo del amianto . [1] Ha sido descrito como "uno de los químicos orgánicos más destacados del mundo" [2] y recibió numerosos premios, incluida la Medalla Priestley de 1956 y la Medalla Nacional de Ciencias de 1986 , presentada por el presidente Ronald Reagan.
Carl Shipp Marvel nació el 11 de septiembre de 1894 en Waynesville, Illinois , EE. UU., hijo de los granjeros John Thomas Marvel y Mary Lucy Wasson Marvel. Un tío lo instó a estudiar química. Marvel asistió a la Universidad Wesleyana de Illinois de 1911 a 1915. Se graduó con una licenciatura y una maestría en química. [3] Por recomendación de su asesor, Alfred W. Homberger, Marvel obtuvo una beca de $250 para la Universidad de Illinois. [1]
Marvel tuvo que tomar clases extra para "ponerse al día" durante su primer año en la Universidad de Illinois . Recibió el apodo de "Speed" al principio de su carrera como químico por su hábito de apresurarse a desayunar después de estudiar toda la noche. Mientras estaba en Illinois, Marvel se hizo amigo de su compañero de estudios Wallace Carothers . [4] Marvel recibió su maestría en química de la Universidad de Illinois en 1916. [3]
Los estudios de Marvel se vieron interrumpidos por la Primera Guerra Mundial . A medida que la guerra cortó las fuentes de suministro anteriores, se volvió difícil obtener muchos de los productos químicos utilizados en la química orgánica sintética y los procesos industriales relacionados. Clarence Derick estableció la unidad de Manufacturas de Productos Químicos Orgánicos en Illinois para fabricar y vender productos químicos que anteriormente se habían importado de Alemania. De 1916 a 1919, Marvel trabajó en la unidad de producción bajo la dirección de Roger Adams . Su trabajo en la unidad de Manufacturas de Productos Químicos Orgánicos le proporcionó una amplia experiencia en la preparación química. [1] [5] Los estudiantes debían llevar registros cuidadosos en un cuaderno de cada preparación, incluido el costo de los productos químicos, los aparatos y el tiempo necesario. Marvel era conocido por su capacidad para modificar procedimientos deficientes para hacerlos más efectivos y para describir los procedimientos de modo que otros pudieran seguirlos. Muchos de estos procedimientos de laboratorio se publicaron más tarde, primero como panfletos sobre Reactivos Químicos Orgánicos , por Roger Adams, O. Kamm y CS Marvel, y más tarde en la revista Organic Syntheses . [1] [6]
Marvel fue miembro de Tau Kappa Epsilon . [7] Fue iniciado en Alpha Chi Sigma en el Capítulo Zeta de la Universidad de Illinois en 1918. [8]
En 1919, Marvel regresó a sus estudios de posgrado a tiempo completo, con el apoyo de una beca de DuPont . [1] Marvel recibió su doctorado en química de la Universidad de Illinois en 1920, [3] trabajando con el jefe de departamento William Albert Noyes . [5] Su tesis fue Un estudio de la posible asimetría de compuestos diazo alifáticos . [1]
Marvel se unió al Departamento de Química de la Universidad de Illinois como instructor en 1920. [3] Fue ascendido a asociado en 1921, profesor asistente en 1923, profesor asociado en 1927 y profesor de Química Orgánica en 1930. [3] Hasta 1940, también supervisó la unidad de Manufacturas Químicas Orgánicas, que se convirtió en un programa de verano en el que los estudiantes sintetizaban productos químicos especiales difíciles de obtener. [6] De 1953 a 1961, Marvel fue profesor de investigación en el Departamento de Química. [3]
Las primeras investigaciones de Marvel se centraron en la química orgánica clásica. Fue un colaborador entusiasta de Organic Syntheses . [6] Aproximadamente el 20% de las 264 preparaciones del Volumen I colectivo de Organic Syntheses fueron escritas o revisadas por Marvel. [1]
Marvel trabajó con una amplia variedad de compuestos, incluidos el mercurio dialquílico, los etanos hexa-sustituidos , los dieninos, el litio alquílico y los reactivos de Grignard, el fosfonio cuaternario y los compuestos de amonio , preparándolos e investigando sus reacciones. Desarrolló reactivos químicos orgánicos para ser utilizados en la caracterización, identificación y análisis de compuestos químicos. Gran parte de esta investigación se llevó a cabo antes de que se desarrollaran técnicas como la espectroscopia infrarroja o la espectrometría de masas : por ejemplo, la exploración de Marvel de los enlaces de hidrógeno intermoleculares se basó en el estudio de las solubilidades y los calores de mezcla. [1] [9]
Pronto se dedicó a la química de polímeros , trabajando nuevamente en métodos de síntesis y determinación de estructuras. Mediante técnicas como la determinación del análisis elemental, el peso molecular promedio, el análisis de grupos terminales y el examen de productos, Marvel demostró una metodología química para establecer las principales características estructurales de los polímeros. [1] Con su capacidad para improvisar y refinar nuevas técnicas, realizó "importantes contribuciones fundamentales" al campo de la ciencia de los polímeros [1] por lo que ha sido reconocido como el "padre" de la química de polímeros sintéticos. [5]
A partir de 1933, Marvel comenzó a estudiar polímeros de olefina / dióxido de azufre , determinando su estructura y examinando los efectos de iniciadores como el peróxido o la luz ultravioleta en las reacciones de polimerización. [1] Al examinar polímeros de vinilo en 1937, Marvel pudo demostrar que los polímeros preparados a partir de cloruro de polivinilo tendían a formar una estructura de cabeza a cola con átomos de cloro en átomos de carbono alternos, lo que confirmaba las ideas estructurales de Hermann Staudinger , en lugar de una estructura de cabeza a cabeza con átomos de cloro en átomos de carbono adyacentes. [5] Este trabajo condujo a su vez a la preparación y polimerización de nuevos monómeros. [10] Por su trabajo sobre SO
2, α-olefinas y polímeros de vinilo, Marvel recibió la Medalla William H. Nichols de la Sociedad Química Americana en 1944. [11] A principios de los años cuarenta fue uno de los primeros científicos en utilizar monómeros ópticamente activos e iniciadores ópticamente activos para examinar las propiedades de los polímeros estereorregulares. [1] [12]
En 1928, Roger Adams recomendó a Marvel como consultor para DuPont Central Research . [1] En el transcurso de casi 60 años, Marvel brindó 19 000 consultas individuales. [10] Cuando se le pidió que probara el hallazgo del químico inglés FE Matthews de que las polisulfonas podían formarse mediante la reacción de dióxido de azufre y etileno, Marvel confirmó el hallazgo, utilizando ciclohexeno en lugar de etileno. [13] Era un amigo cercano y consultor de Wallace Carothers, quien estaba realizando un trabajo pionero sobre nailon y neopreno en Dupont. [14] Marvel también consultó a Ray C. Houtz, cuando Houtz estaba desarrollando una fibra sintética hecha de poliacrilonitrilo , Orlon . [15]
Marvel participó activamente en el programa de caucho sintético de Estados Unidos cuando se interrumpieron los suministros de caucho natural durante la Segunda Guerra Mundial . La disponibilidad de caucho era esencial para el esfuerzo bélico. A partir de septiembre de 1940, Marvel trabajó con la Sección C-2, Problemas sintéticos, de la División B del Comité de Investigación de Defensa Nacional. [1] En 1941 y 1942 fue presidente de la Sección B-3, Problemas sintéticos, analíticos e inorgánicos, del Comité de Investigación de Defensa Nacional. [11] Entre 1942 y 1945 dirigió un grupo de hasta 100 químicos en diferentes instituciones de los Estados Unidos para la US Rubber Reserve Corporation. [10] [16] Su trabajo en Illinois sobre la copolimerización a baja temperatura de butadieno y estireno fue importante para la exitosa producción comercial de caucho sintético . [1] Su grupo identificó al tiol como clave para el proceso de polimerización y apuntó a los ácidos grasos poliinsaturados , presentes en los jabones utilizados como emulsionantes , como un ingrediente que estaba interfiriendo con las reacciones de polimerización. [13]
En 1946, Marvel viajó a Alemania como parte de un equipo de inteligencia técnica para informar sobre el estado de la tecnología alemana del caucho. Descubrieron que los científicos alemanes estaban utilizando un proceso de polimerización redox [17] a 5 °C (41 °F), considerablemente más baja que los procesos anteriores. Marvel y su grupo desarrollaron esta idea aún más, creando un proceso de caucho en frío para la industria estadounidense. [1] [18] Con su nuevo proceso, la polimerización podría completarse en solo siete horas. [17]
Como resultado de su trabajo en tiempos de guerra, Marvel recibió el Certificado de Mérito del Presidente para Civiles en la Segunda Guerra Mundial . [1] [19]
A Marvel se le atribuye, junto con Roger Adams y Reynold C. Fuson , haber hecho que el programa de química orgánica de Illinois fuera "preeminente en los Estados Unidos". [20] Como instructor, Marvel vio la importancia de trabajar en problemas esenciales. [21] También enfatizó "que el producto esencial de la investigación académica eran los estudiantes". [21] Marvel supervisó a 176 estudiantes de doctorado exitosos y al menos 150 estudiantes de posdoctorado durante su carrera. [10] Entre sus estudiantes se encontraban HE Carter , Wallace Carothers , George Graves, William J. Sparks , [1] Samuel M. McElvain , [1] Arnold Beckman , [22] y los futuros premios Nobel Vincent du Vigneaud [1] y Edwin G. Krebs . [23]
En 1961, Marvel se "retiró" formalmente de Illinois, pero continuó siendo profesor de investigación emérito desde 1961 hasta 1988. En 1963, recibió el título de Doctor Honoris Causa de la Universidad de Illinois. [3]
De 1961 a 1988, Marvel también ocupó el puesto de profesor en el Departamento de Química de la Universidad de Arizona . [3] [4] En Arizona, Marvel continuó el trabajo que había iniciado en Illinois, el estudio de polímeros de alta temperatura.
Marvel realizó importantes avances en el desarrollo de polímeros de alta temperatura, incluidos polibenzimidazoles y polímeros de escalera, utilizando técnicas de poliadición y ciclopolimerización. [13] [24]
Marvel fue contactado por la Base Aérea Wright Patterson en la década de 1950, porque la Fuerza Aérea de los EE. UU. necesitaba un material adecuado para paracaídas de frenado . Necesitaban un material que mantuviera su resistencia cuando se sometiera a temperaturas extremadamente altas. Al investigar polímeros estables a altas temperaturas, Marvel fue el primero en sintetizar polibencimidazol (PBI), un polímero de condensación con unidades repetitivas aromáticas y heteroaromáticas. Luego trabajó con Herward Vogel, primero en la Universidad de Illinois y luego en la Universidad de Arizona, para mejorar la calidad del polímero y desarrollar fibra de polibencimidazol . [1] Su mejor PBI era no inflamable y estable a temperaturas de hasta 600 °C. [13] Registraron patentes para polímeros de condensación de alto peso molecular en la década de 1960. [25] Debido a su estabilidad térmica y oxidativa, la NASA adoptó el PBI en la década de 1960 para su uso en aplicaciones aeroespaciales y de defensa. [26] En 1978, el PBI comenzó a utilizarse en equipos de servicios contra incendios de los Estados Unidos. [27]
Marvel también propuso el desarrollo de "moléculas de escalera" ( ladder polymers ), polímeros de próxima generación que serían incluso más estables que los polibenzimidazoles. [28] [29] Marvel había dado los primeros pasos hacia un proceso para crear polímeros de tipo escalera ya en 1938, cuando intentó la ciclización de poli( metil vinil cetona ). [30] En la década de 1950, esbozó un enfoque precursor para la creación de poli( para -fenileno) (PPP), un proceso particularmente difícil. El enfoque de Marvel contenía los elementos clave de soluciones que no se desarrollarían hasta treinta años después: polimerización por crecimiento en cadena de un monómero de ciclohexadieno y su posterior aromatización. Por lo tanto, su trabajo se considera "un hito importante en la historia de la síntesis de PPP". [31]
A lo largo de los años 1960 y 1970 continuó trabajando como uno de los principales contribuyentes al programa de la Fuerza Aérea de los EE. UU. sobre síntesis de polímeros a alta temperatura, incluida la síntesis de polipirrolonas de escalera o de escalera parcial térmicamente estables. [32] Por su trabajo, Marvel recibió un Premio al Servicio Distinguido (1966) del Laboratorio de Materiales de la Fuerza Aérea de los EE. UU. y un Premio al Logro Sobresaliente (1966) del Comando de Sistemas de la Fuerza Aérea. [1]
Se "retiró" oficialmente como profesor de investigación en la Universidad de Arizona en 1978, pero aún así continuó con algunas investigaciones, con la ayuda de estudiantes postdoctorales, hasta su muerte en 1988. [13] La Universidad de Arizona nombró los "Laboratorios de Química Carl S. Marvel" en 1213 E South Campus, Tucson, AZ, en su honor. [33] Marvel Hall, una sala de conferencias en el edificio de la Sociedad Química Estadounidense en Washington, DC, también lleva su nombre.
El Dr. Marvel publicó casi 500 artículos en revistas científicas de todo el mundo y cuatro libros, entre ellos Introduction to the Organic Chemistry of High Polymers . [34] Formó parte del consejo editorial de revistas como Macromolecules , Journal of Organic Chemistry , Journal of the American Chemical Society y Journal of Polymer Science . [34] También poseía 52 patentes. [10]
Marvel fue un ávido observador de aves durante toda su vida y sus publicaciones incluyen artículos sobre observación de aves, [4] como "Los hábitos alimentarios inusuales de la reinita de Cape May" (1948) y "El grosbeck azul en el oeste de Ontario" (1950). [34]
Carl Marvel se casó con Alberta Hughes el 26 de diciembre de 1933. Tuvieron dos hijos, Mary Catharine (1935 - 2017) y John Thomas Marvel (1938 -2010). Carl Marvel murió el 4 de enero de 1988. John Thomas Marvel se casó con Joyce Strand. Tuvieron tres hijos, Scott Thomas, Chris Andrew y Carl Randall Marvel. Scott Thomas Marvel se casó con Sherry Cone Flusche. Tiene una hija, Estelle Marvel, y dos hijastros, Zane y Carson Flusche. Carl Randall Marvel se casó con Jennifer Price. Tuvieron dos hijos, Christian Reed y Brooke Marie Marvel.
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{{cite book}}: |website=ignorado ( ayuda ){{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )En mi opinión, el enfoque más prometedor es el sugerido por Carl S. Marvel de la Universidad de Arizona. Propone que la próxima generación de polímeros se derive de "moléculas en escalera".
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