Robert Sanderson Mulliken ForMemRS [1] (7 de junio de 1896 – 31 de octubre de 1986) fue un físico químico estadounidense , principal responsable del desarrollo temprano de la teoría de orbitales moleculares , es decir, la elaboración del método de orbitales moleculares para calcular la estructura de las moléculas . Mulliken recibió el Premio Nobel de Química en 1966 y la Medalla Priestley en 1983. [2]
Robert Mulliken nació en Newburyport, Massachusetts . Su padre, Samuel Parsons Mulliken , era profesor de química orgánica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts . De niño, Robert Mulliken aprendió el nombre y la clasificación botánica de las plantas y, en general, tenía una memoria excelente, aunque selectiva. Por ejemplo, aprendió alemán lo suficientemente bien como para saltarse el curso de alemán científico en la universidad, pero no podía recordar el nombre de su profesor de alemán del instituto. También conoció, siendo todavía un niño, al químico físico Arthur Amos Noyes .
Mulliken ayudó con parte del trabajo editorial cuando su padre escribió su texto de cuatro volúmenes sobre identificación de compuestos orgánicos, y así se convirtió en un experto en nomenclatura química orgánica .
En la escuela secundaria en Newburyport, Mulliken siguió un plan de estudios científico. Se graduó en 1913 y logró obtener una beca para el MIT que anteriormente había ganado su padre. Al igual que su padre, se especializó en química . Ya como estudiante, realizó su primera investigación publicable: sobre la síntesis de cloruros orgánicos. Como no estaba seguro de su futuro, incluyó algunos cursos de ingeniería química en su plan de estudios y pasó un verano visitando plantas químicas en Massachusetts y Maine . Recibió su licenciatura en química del MIT en 1917.
En ese momento, Estados Unidos acababa de entrar en la Primera Guerra Mundial y Mulliken aceptó un puesto en la American University de Washington, DC , donde fabricaba gas venenoso bajo las órdenes de James B. Conant . Después de nueve meses, fue reclutado para el Servicio de Guerra Química del Ejército , pero continuó con la misma tarea. Sus técnicas de laboratorio dejaban mucho que desear y estuvo fuera de servicio durante meses por quemaduras. Más tarde contrajo un caso grave de gripe y aún estuvo hospitalizado al final de la guerra.
Después de la guerra, aceptó un trabajo para investigar los efectos del óxido de zinc y el negro de carbono sobre el caucho , pero rápidamente decidió que ese no era el tipo de química que quería seguir. Por ello, en 1919 ingresó al programa de doctorado en la Universidad de Chicago .
Mulliken obtuvo su doctorado en 1921 basándose en investigaciones sobre la separación de isótopos de mercurio por evaporación , y continuó con su separación de isótopos por este método. Mientras estaba en Chicago , tomó un curso con el físico ganador del Premio Nobel Robert A. Millikan , que lo expuso a la antigua teoría cuántica . También se interesó en las moléculas extrañas después de la exposición al trabajo de Hermann I. Schlesinger sobre el diborano .
En Chicago, había recibido una beca del Consejo Nacional de Investigación (NRC) que había pagado gran parte de su trabajo sobre separación de isótopos. La beca del NRC se extendió en 1923 por dos años para que pudiera estudiar los efectos de los isótopos en los espectros de banda de moléculas diatómicas como el nitruro de boro (BN) (comparando moléculas con B 10 y B 11 ). Fue a la Universidad de Harvard para aprender la técnica espectrográfica de Frederick A. Saunders y la teoría cuántica de EC Kemble . En ese momento, pudo asociarse con J. Robert Oppenheimer y muchos futuros premios Nobel, incluidos John H. Van Vleck y Harold C. Urey . También conoció a John C. Slater , que había trabajado con Niels Bohr .
En 1925 y 1927, Mulliken viajó a Europa, trabajando con destacados espectroscopistas y teóricos cuánticos como Erwin Schrödinger , Paul AM Dirac , Werner Heisenberg , Louis de Broglie , Max Born y Walther Bothe (todos ellos recibieron premios Nobel) y Friedrich Hund , que en ese momento era el asistente de Born. Todos ellos, así como Wolfgang Pauli , estaban desarrollando la nueva mecánica cuántica que eventualmente reemplazaría a la antigua teoría cuántica. Mulliken estaba particularmente influenciado por Hund, quien había estado trabajando en la interpretación cuántica de los espectros de bandas de moléculas diatómicas, los mismos espectros que Mulliken había investigado en Harvard. En 1927 Mulliken trabajó con Hund y como resultado desarrolló su teoría de orbitales moleculares , en la que los electrones se asignan a estados que se extienden por toda una molécula. En consecuencia, la teoría de orbitales moleculares también se denominó teoría de Hund-Mulliken.
De 1926 a 1928, enseñó en el departamento de física de la Universidad de Nueva York (NYU). Este fue su primer reconocimiento como físico. Aunque su trabajo había sido considerado importante por los químicos, estaba claramente en la frontera entre las dos ciencias y ambas lo reclamarían a partir de ese momento. Luego regresó a la Universidad de Chicago como profesor asociado de física, siendo promovido a profesor titular en 1931. Finalmente ocupó un puesto conjunto en los departamentos de física y química. Tanto en la NYU como en Chicago, continuó refinando su teoría de orbitales moleculares.
Hasta este punto, la forma principal de calcular la estructura electrónica de las moléculas se basaba en un cálculo de Walter Heitler y Fritz London sobre la molécula de hidrógeno (H 2 ) en 1927. Con la concepción de los orbitales atómicos hibridados por John C. Slater y Linus Pauling , que racionalizaron las geometrías moleculares observadas, el método se basó en la premisa de que los enlaces en cualquier molécula podrían describirse de una manera similar al enlace en H 2 , es decir, como orbitales atómicos superpuestos centrados en los átomos involucrados. Dado que correspondía a las ideas de los químicos de enlaces localizados entre pares de átomos, este método (llamado método de enlace de valencia (VB) o método de Heitler-London-Slater-Pauling (HLSP) ), fue muy popular. Al intentar calcular las propiedades de los estados excitados (moléculas que han sido excitadas por una fuente de energía), el método VB no siempre funciona bien. Con su descripción de las funciones de onda de los electrones en las moléculas como orbitales moleculares deslocalizados que poseen la misma simetría que la molécula, el método de orbitales moleculares de Hund y Mulliken, que incluye contribuciones de John Lennard-Jones , demostró ser más flexible y aplicable a una amplia variedad de tipos de moléculas y fragmentos moleculares, y ha eclipsado al método del enlace de valencia. Como resultado de este desarrollo, recibió el Premio Nobel de Química en 1966.
Mulliken se convirtió en miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 1936, el miembro más joven en la historia de la organización en ese momento. [3] Fue elegido miembro de la Sociedad Filosófica Estadounidense en 1940 y de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias en 1965. [4] [5] Fue elegido miembro extranjero de la Royal Society (ForMemRs) en 1967. [ 1]
El análisis de población de Mulliken lleva su nombre y es un método para asignar cargas a los átomos de una molécula.
El 24 de diciembre de 1929, [6] se casó con Mary Helen von Noé, hija de Adolf Carl Noé , profesor de geología de la Universidad de Chicago. [7] Tuvieron dos hijas.
En 1934, derivó una nueva escala para medir la electronegatividad de los elementos, que no se correlaciona completamente con la escala de Linus Pauling , pero en general se corresponde estrechamente con ella.
Durante la Segunda Guerra Mundial , de 1942 a 1945, Mulliken dirigió la Oficina de Información del proyecto Plutonio de la Universidad de Chicago . Posteriormente, desarrolló fórmulas matemáticas que permitieron el avance de la teoría de los orbitales moleculares.
En 1952 comenzó a aplicar la mecánica cuántica al análisis de la reacción entre las moléculas de ácidos y bases de Lewis . (Véase Teorías de la reacción ácido-base .) En 1961, se convirtió en Profesor Distinguido de Física y Química en la Universidad Estatal de Florida , y continuó en sus estudios de estructura molecular y espectros , que abarcaban desde moléculas diatómicas hasta grandes agregados complejos. En 1981, Mulliken se convirtió en miembro fundador del Consejo Cultural Mundial . [8] En 1983, Mulliken recibió el Premio Golden Plate de la Academia Estadounidense de Logros . [9] Se jubiló en 1985. Su esposa murió en 1975.
A la edad de 90 años, Mulliken murió de insuficiencia cardíaca congestiva en la casa de su hija en el condado de Arlington, Virginia, el 31 de octubre de 1986. Su cuerpo fue devuelto a Chicago para su entierro.
