Irving Langmuir

Irving Langmuir , (nascido em 31 de janeiro de 1881, Brooklyn, N.Y., EUA - morreu em 16 de agosto de 1957, Falmouth, Massachusetts), físico-químico americano que recebeu o prêmio de 1932 premio Nobel para a Química por suas descobertas e investigações em química de superfície. Ele foi o segundo americano e o primeiro químico industrial a receber esta homenagem. Além da química de superfície, sua pesquisa científica, que abrange mais de 50 anos, incluiu reações químicas , efeitos térmicos e descargas elétricas em gases; estrutura atômica; fenômenos de superfície no vácuo; e ciência atmosférica.

Infância e educação

Langmuir era o terceiro de quatro filhos de Charles Langmuir, um executivo de seguros, e Sadie Comings. Seus pais eram inveterados mantenedores de registros, e ele desenvolveu esse hábito ainda jovem. Ele frequentou escolas no Brooklyn e na Filadélfia, bem como em Paris, durante os três anos de trabalho de seu pai na Europa. Interessado em química, física e matemática desde sua juventude, Langmuir escolheu uma especialização em engenharia metalúrgica em Universidade Columbia na cidade de Nova York porque esse currículo, como ele disse mais tarde, era forte em química ... tinha mais física do que o curso de química e mais matemática do que o curso de física - e eu queria todos os três.



Depois de se formar na Escola de Minas de Columbia em 1903, Langmuir estudou com o físico-químico Walther Nernst na Universidade de Göttingen, na Alemanha. Sua dissertação focou na dissociação de gases perto de um platina wire, pelo qual obteve o doutorado em 1906. Como estudante, foi influenciado não apenas por Nernst, que muitas vezes buscava aplicações práticas de sua pesquisa fundamental, mas também pelo matemático Felix Klein, que defendia o uso da matemática como ferramenta e promoveu a interação entre a ciência teórica e suas aplicações práticas. Durante seus anos na Alemanha, Langmuir frequentou as montanhas para esquiar no inverno e escalar no verão. Essas atividades ao ar livre continuaram sendo um interesse vitalício para ele.



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Encontrando uma carreira

Depois de retornar aos Estados Unidos, Langmuir tornou-se instrutor no Stevens Institute of Technology em Hoboken, N.J., mas não achou seus três anos lá particularmente satisfatórios. Seus deveres de ensino lhe deixavam pouco tempo para pesquisas e ele não recebia o que achava que valia a pena. Ele rapidamente percebeu que esse não era o caminho para a reputação científica e a segurança financeira que buscava.

No verão de 1909, em vez de férias de alpinismo, Langmuir trabalhou no laboratório de pesquisa da General Electric Company em Schenectady, Nova York. Seduzido pelo compromisso da empresa com a pesquisa fundamental, a latitude dada aos cientistas que trabalhavam lá e a disponibilidade de equipamentos, Langmuir aceitou o convite para ficar. A princípio, ele aparentemente pretendia encontrar outro cargo acadêmico, mas permaneceu na General Electric pelo resto de sua carreira, aposentando-se em 1950, mas continuando como consultor até sua morte.



Pesquisa principal

Melhorar as primeiras lâmpadas incandescentes de filamento de tungstênio era um dos projetos em andamento no laboratório de pesquisa em 1909. Essas lâmpadas de alto vácuo tinham várias desvantagens: seus invólucros de vidro escureciam com o tempo, reduzindo assim sua iluminação, e os filamentos de tungstênio eram relativamente curtos -vivia. Enquanto outros trabalhadores do laboratório acreditavam que um vácuo melhor prolongaria a vida das lâmpadas, Langmuir começou a investigar o comportamento dos gases perto de um filamento de tungstênio quente. O escurecimento das lâmpadas, ele descobriu, resultou da deposição de tungstênio que evaporou do filamento quente e uma atmosfera de gás inerte dentro do bulbo - uma mistura de nitrogênio e argônio funcionou melhor - reduziu o problema. Isso, junto com o desenvolvimento de Langmuir de um design aprimorado para o filamento de tungstênio, levou a uma lâmpada incandescente muito melhorada e comercialmente bem-sucedida.

Entre os gases que Langmuir estudou estava hidrogênio . Um filamento de tungstênio quente esfria rapidamente na presença desse gás, e ele postulou que a causa seria a dissociação das moléculas de hidrogênio em átomos. Quando ele leu mais tarde sobre o aquecimento causado pela recombinação de átomos de hidrogênio em moléculas em superfícies sólidas, ele combinou isso com seu trabalho anterior para desenvolver uma tocha de soldagem de hidrogênio atômico, que gera altas temperaturas por meio da dissociação e subsequente recombinação de hidrogênio.

O estudo de Langmuir de gases perto de superfícies de metal quente também o levou a investigar a emissão termiônica - a ejeção de elétrons de uma superfície aquecida - e o comportamento das superfícies no vácuo. Essas investigações resultaram em avanços teóricos na descrição da distribuição espacial de carga entre um par de eletrodos e melhorias práticas para tubos de vácuo, bem como a invenção de um sistema de vácuo rápido e eficiente bombear .



A maior parte do trabalho de Langmuir envolveu o comportamento de moléculas em superfícies sólidas e líquidas. Ele lançou as bases para seu trabalho premiado na química de superfície já em 1916–17 com publicações importantes sobre a adsorção, condensação e evaporação de moléculas de gás em superfícies sólidas e sobre os arranjos de moléculas nas camadas superficiais de líquidos. Esses estudos, como a maioria de suas investigações, mostraram sua propensão para projetos experimentais simples, juntamente com extensa análise matemática. Depois de 1932, Langmuir voltou ao seu interesse anterior em superfícies líquidas e, junto com seus colaboradores Katherine Blodgett e Vincent Schaefer, examinou as camadas monomoleculares de vários compostos orgânicos na superfície da água. Blodgett desenvolveu um método para transferir tal monocamada para uma superfície sólida, e o acúmulo sucessivo de monocamadas tornou-se conhecido como filme de Langmuir-Blodgett. Essa técnica se mostrou significativa em estudos biofísicos posteriores das membranas de células vivas.

Trabalhando independentemente do químico atômico americano Gilbert N. Lewis, Langmuir formulou teorias da estrutura atômica e formação de ligações químicas, conhecidas como teoria da estrutura molecular de Lewis-Langmuir, e introduziu o termo covalência .

Pesquisa meteorológica

Durante a Segunda Guerra Mundial, Langmuir trabalhou no problema do degelo de aviões em uma estação no cume do Monte Washington, N.H. Com Schaefer, ele também investigou a produção de partículas de vários tamanhos e seu comportamento na atmosfera e em filtros. Esses estudos levaram a métodos aprimorados de geração de cortinas de fumaça pelos militares, bem como ao seu interesse subsequente na modificação do clima semeando nuvens com pequenas partículas. Alguns de seus experimentos em semear nuvens precederam uma forte nevasca em Schenectady no inverno de 1946 e fortes chuvas perto de Albuquerque, N.M., em um dia de julho de 1949 quando nenhuma chuva substancial foi prevista. Se houve alguma conexão entre a semeadura e a precipitação subsequente, no entanto, permaneceu controverso.



Avocações e prêmios

Esta excursão pela meteorologia experimental era parte do interesse de Langmuir pela ciência ao ar livre, que envolvia sua observação e explicação de muitos fenômenos naturais do cotidiano. A ávido homem ao ar livre, ele gostava de fazer caminhadas, escalar montanhas, esquiar, nadar e andar de barco durante grande parte de sua vida. Ele aprendeu a pilotar um avião aos 49 anos e era amigo pessoal de Charles Lindbergh . Foi também amigo do maestro Leopold Stokowski, com quem trabalhou para melhorar a qualidade das emissões radiofônicas de música orquestral.

Langmuir era um ardente conservacionista e defensor do controle de energia Atômica , bem como um candidato malsucedido ao conselho municipal de Schenectady e um organizador dos escoteiros naquela cidade. Em 1912 ele se casou com Marion Mersereau de South Orange, N.J., e eles adotaram dois filhos. Ele envolveu sua família em muitos de seus hobbies e atividades ao ar livre. Ele morreu de ataque cardíaco durante as férias em Cape Cod , Mass.



Além do Prêmio Nobel, Langmuir recebeu vários prêmios e mais de uma dúzia de títulos honorários. Ele atuou como presidente da American Chemical Society (1929) e da American Association for the Advancement of Science (1941). Desde sua morte, uma montanha no Alasca, um colégio residencial do Universidade Estadual de Nova York em Stony Brook, e o jornal de química de superfície publicado pela American Chemical Society foram nomeados em sua homenagem. Descrito como o pesquisador industrial por excelência, o próprio Langmuir afirmou que suas realizações vieram de seu trabalho para se divertir.

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