Robert Sanderson Mulliken ForMemRS [1] (7 de junio de 1896 – 31 de octubre de 1986) fue un físico y químico estadounidense , principal responsable del desarrollo inicial de la teoría de los orbitales moleculares , es decir, de la elaboración del método de los 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 recordaba el nombre de su profesor de alemán en la escuela secundaria. También conoció, cuando aún era niño, al físico-químico 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 de 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 siendo estudiante, realizó su primera investigación publicable: sobre la síntesis de cloruros orgánicos. Como no estaba seguro de su dirección futura, incluyó algunos cursos de ingeniería química en su plan de estudios y pasó un verano recorriendo 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 tomó un puesto en la Universidad Americana en Washington, DC , fabricando gas venenoso bajo la dirección de James B. Conant . Después de nueve meses, fue reclutado por el Servicio de Guerra Química del Ejército , pero continuó con la misma tarea. Sus técnicas de laboratorio dejaban mucho que desear y estuvo meses fuera de servicio por quemaduras. Más tarde contrajo un caso grave de gripe y todavía estaba hospitalizado al final de la guerra.
Después de la guerra, aceptó un trabajo investigando los efectos del óxido de zinc y el negro de carbón en el caucho , pero rápidamente decidió que ese no era el tipo de química que quería seguir. De ahí que en 1919 ingresó al Ph.D. programa en la Universidad de Chicago .
Mulliken obtuvo su doctorado en 1921 basándose en la investigación sobre la separación de isótopos de mercurio por evaporación , y continuó en su separación de isótopos mediante 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 por moléculas extrañas después de conocer el trabajo de Hermann I. Schlesinger sobre el diborano .
En Chicago, recibió una subvención del Consejo Nacional de Investigación (NRC) que pagó gran parte de su trabajo sobre la separación de isótopos. La subvención de la NRC se extendió en 1923 por dos años para que pudiera estudiar los efectos isotópicos en los espectros de bandas 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 técnica espectrográfica de Frederick A. Saunders y 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 los cuales finalmente 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 estuvo particularmente influenciado por Hund, quien había estado trabajando en la interpretación cuántica de 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 los orbitales moleculares , en la que los electrones se asignan a estados que se extienden a lo largo de una molécula completa. En consecuencia, la teoría de los orbitales moleculares también recibió el nombre de 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 el límite 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 ascendido a profesor titular en 1931. Finalmente ocupó un puesto conjunto en los departamentos de física y química. Tanto en la Universidad de Nueva York como en Chicago, continuó perfeccionando su teoría de los orbitales moleculares.
Hasta ese momento, la forma principal de calcular la estructura electrónica de las moléculas se basaba en un cálculo realizado por 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 racionalizó 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 H2 , es decir, como orbitales atómicos superpuestos centrados en los átomos involucrados. Dado que correspondía a las ideas de los químicos sobre enlaces localizados entre pares de átomos, este método (llamado método Valence-Bond (VB) o 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 electrones en las moléculas como orbitales moleculares deslocalizados que poseen la misma simetría que la molécula, el método de los orbitales moleculares de Hund y Mulliken, incluidas las 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 el 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 Artes y 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, 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 en la Universidad de Chicago. [7] Tuvieron dos hijas.
En 1934, desarrolló una nueva escala para medir la electronegatividad de los elementos. Esto no se correlaciona del todo con la escala de Linus Pauling , pero en general guarda una estrecha correspondencia.
En la Segunda Guerra Mundial , de 1942 a 1945, Mulliken dirigió la Oficina de Información para el proyecto Plutonio de la Universidad de Chicago . Posteriormente, desarrolló fórmulas matemáticas para permitir el progreso de la teoría de los orbitales moleculares.
En 1952 comenzó a aplicar la mecánica cuántica al análisis de la reacción entre las moléculas de ácido y base de Lewis . (Ver 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 con sus estudios de estructura molecular y espectros , que van 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.
