גילברט ניוטון לואיס

גילברט ניוטון לואיס (באנגלית: Gilbert Newton Lewis; 23 באוקטובר 1875 – 23 במרץ 1946) היה כימאי פיזיקלי אמריקאי ידוע, שהתפרסם בעקבות מבני לואיס שפיתח ב-1902, עבודתו מ-1916 "האטום והמולקולה", שמהווה את היסוד לתאוריית הקשר הקוולנטי המודרנית, אשר פותחה בתיאום עם אירווינג לאנגמיור, וכן בעקבות ספרו מ-1923 בשם "תרמודינמיקה והאנרגיה החופשית של חומרים כימיים", שנכתב בתיאום עם מרל רנדול, שהוא אחד מספרי היסוד בתרמודינמיקה כימית. ב-1926, לואיס טבע את המונח פוטון לציון היחידה הקטנה ביותר של אנרגיית קרינה.

ביוגרפיה

ראשית חייו
לואיס נולד ב-1875 בוויימות', פרבר של בוסטון שבמסצ'וסטס. הוא רכש את חינוכו העיקרי באופן עצמאי בביתו דרך הוריו, פרנק וסלי לואיס ומרי בר וייט. סימנים למחוננתו נתגלעו כבר בצעירותו עת שלמד לקרוא כבר בגיל שלוש. ב-1884 עברה משפחתו להתגורר בלינקולן שבנברסקה, שם רכש לואיס לראשונה השכלה פורמלית במכינה אוניברסיטאית.

ב-1893, לאחר שבילה כשנתיים באוניברסיטת נברסקה שבלינקולן, עבר לואיס לאוניברסיטת הרווארד, שם רכש את תוארו הראשון. עם סיום שנת הוראה באקדמיית פיליפס שבצפון-מזרח מסצ'וסטס, חזר לואיס להרווארד, שם למד עם תיאודור ויליאם ריצ'רדס וסיים דוקטורט ב-1898, כשנושא עבודתו עסק בפוטנציאלים אלקטרוכימיים.

תחילת הקריירה
לאחר שקיבל את תואר הדוקטורט מאוניברסיטת הרווארד, לימד לואיס במשך כשנה באוניברסיטה, עד שקיבל משרת מחקר בגרמניה, שהייתה מרכז הכימיה הפיזיקלית, ונסע ללמוד תחת הדרכתם של וילהלם אוסטוולד, מומחה לכימיה פיזיקלית, בלייפציג, ווולטר נרנסט בגטינגן. לאחר מכן הוא חזר לאוניברסיטת הרווארד כמדריך למשך שלוש שנים נוספות, וב-1904 הוא עזב לאיי הפיליפינים כדי להתמנות למפקח על מחלקת המידות והמשקלות בעיר מנילה. בשנה שלאחר מכן הוא חזר לקיימברידג' כאשר המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) העסיק אותו בפקולטה, שבה הייתה לו הזדמנות לעבוד ביחד עם קבוצת מומחים לכימיה פיזיקלית מהשורה הראשונה, וכל זאת תחת הדרכתו של ארתור איימוס נויס. מעמדו השתפר במהירות, והוא התמנה לעוזר פרופסור ב-1907, פרופסור חבר ב-1908, ופרופסור במשרה מלאה ב-1911. הוא עזב את MIT על מנת להתמנות לפרופסור לכימיה פיזיקלית ודיקן הקולג' לכימיה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי, ב-1912. היכל לואיס בברקלי, שנבנה ב-1948, קרוי על שמו.

המשך הקריירה

ב-1908 פרסם לואיס את הראשון מבין סדרה של מאמרים על תורת היחסות, שבו הוא גזר את יחס המסה-אנרגיה בדרך שונה מהאופן שבו עשה זאת אלברט איינשטיין. כמו כן, הוא הציג במאמר נוסף את הרעיון התרמודינמי של פונקציית המצב החולף (Fugacity).

ב-21 ביוני 1912, הוא התחתן עם מארי הינקלי שלדון, בתו של פרופסור לשפות רומאניות מהרווארד. לזוג נולדו שני בנים, ששניהם התמנו לבסוף לפרופסורים לכימיה, ובת אחת.
ב-1913 נבחר לכהונה באקדמיה הלאומית למדעים, וב-1934 התפטר מתפקידו במחאה על הפוליטיקה הפנימית של הארגון.

ב-1916 הוא ניסח מבחינה פורמלית את הרעיון שקשר קוולנטי מורכב מזוג אלקטרונים שנחלק בין שני אטומים, והגדיר את המונח מולקולה אי-זוגית עבור מולקולה שלא חולקת את האלקטרון. רעיונותיו על קשרים כימיים הורחבו על ידי אירווינג לנגמויר והפכו להשראה למחקרים על טבעו של הקשר הכימי שבוצעו על ידי לינוס פאולינג. בשנה זו הוא פרסם את מה שהיה עתיד להיקרא מבנה לואיס ואת מודל האטום הקובייתי.
ב-1919, על ידי חקירת התכונות המגנטיות של תמיסות חמצן בחנקן נוזלי, הוא מצא שנוצרות מולקולות O4. הייתה זו העדות הראשונה לקיומו של חמצן טטרא-אטומי.

ב-1923 הוא ניסח את תאוריית זוגות האלקטרונים של תגובות חומצה-בסיס. בתאוריה שכונתה תאוריית לואיס של חומצות ובסיסים, חומצת לואיס קולטת זוג אלקטרונים ובסיס לואיס תורם זוג אלקטרונים. באותה שנה הוא פרסם את ספרו "ולנטיות והמבנה של אטומים ומולקולות".

תוך התבססות על עבודתו של ג'יי. וילארד גיבס, היה ידוע שתגובות כימיות מתקדמות לכיוון שיווי המשקל שנקבע על ידי האנרגיה החופשית של החומרים שמשתתפים בתגובה. לואיס הקדיש 25 שנים לקביעת האנרגיות החופשיות של מגוון חומרים. ב-1923 הוא ומרל רנדול פרסמו את תוצאות המחקר הזה, שעזר לתת ניסוח מתמטי לתרמודינמיקה הכימית המודרנית.

ב-1926 הוא טבע את המונח פוטון לציון היחידה הקטנה ביותר של אנרגיית קרינה.
ב-1933, לואיס היה הראשון שהפיק דגימה טהורה של דאוטריום חמצני (מים כבדים). באמצעות האצת דאוטרונים (גרעיני דאוטריום) בציקלוטרון על שם ארנסט לורנס, הוא היה מסוגל לחקור תכונות רבות של גרעיני האטומים. במהלך שנות ה-30, הוא היה יועץ פקולטה ומדריך אישי לגלן תיאודור סיבורג, שעבד אצל לואיס כעוזר מחקר עבור עבודת הפוסט-דוקטורט שלו לפני שזכה בפרס נובל לכימיה ב-1951 וזכה לכך שהיסוד סיבורגיום ייקרא על שמו.

בשלהי חייו
בשלהי חייו, קבע לואיס כי זהירה של מולקולות אורגניות כוללת מצב טריפלט מעורר (מצב שבו האלקטרונים שבדרך כלל יזווגו עם ספינים מנוגדים יקבלו עירור כך שווקטורי הספין שלהם יהיו באותו כיוון) ומדד את התכונות המגנטיות של מצב הטריפלט. 
במהלך הקריירה שלו הוא פרסם מאמרים על מספר רב של נושאים מלבד אלו שהוזכרו למעלה, בנושאים שנעו בין טבעו של קוואנט האור ועד לכלכלה של יציבות מחירים.

הוא נפטר בגיל 70 כתוצאה מהתקף לב בזמן ששהה במעבדתו בברקלי. הוא עבד על ניסוי עם מימן ציאנידי נוזלי, ואדים רעילים משורת מבחנות שבורה דלפו לחלל המעבדה כאשר תלמיד שסיים את לימודיו מצא את גופתו חסרת החיים של הפרופסור שרועה על שולחן עבודה. הפתולוג קבע שלואיס מת כתוצאה ממחלת עורקים כלילית; אולם, מספר אנשים מאמינים שייתכן ומדובר בהתאבדות. אחד מהפרופסורים בדימוס של ברקלי, ויליאם ג'ולי, שסיפר על הדעות השונות בנוגע למותו של לואיס במאמר שכתב, טען שרוב אנשי המחלקה לכימיה סבורים שלואיס התאבד.

הסבר אפשרי לתאוריות ההתאבדות היה הדיכאון של לואיס בעקבות ארוחת הצהריים עם אירווינג לאנגמיור. ביום שבו לואיס מת, לאנגמיור ולואיס נפגשו לארוחת צהריים בברקלי. דווח על ידי מספר עמיתים שלהם שלואיס חזר מהארוחה במצב רוח קודר. הוא שיחק במשך זמן מה ברידג' עם חלק מחבריו, אולם נטש את המשחק וחזר לעבוד במעבדתו. שעה אחת לאחר מכן, לואיס כבר היה מת. ניירותיו של אירווינג לאנגמיור מספריית הקונגרס מאשרים שהוא היה בקמפוס של האוניברסיטה באותו יום, כיוון שהיה אמור לקבל תואר של כבוד.

חייו האישיים
ב-21 ביוני 1912, נישא לואיס למרי הינקלי שלדון, בתו של פרופסור לשפות רומאניות מאוניברסיטת הרווארד. נולדו להם שני בנים, אשר שניהם נהיו לפרופסורים בכימיה, וכן בת.

קישורים חיצוניים

 האטום והמולקולה (1916)
 גילברט ניוטון לואיס (1875–1946) ואירווינג לנגמויר (1881–1957) - בעלי הישגים בכימיה
 גילברט לואיס - ביוגרפיה מאת אריק ויינשטיין
 רעיון החומצה-בסיס של לואיס - סקירה
 

כימאים אמריקאים
כימאים פיזיקליים
סגל אוניברסיטת קליפורניה בברקלי
סגל המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס
חברי האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית
זוכי מדליית דייווי
אמריקאים שנולדו ב-1875
אמריקאים שנפטרו ב-1946
סגל הקולג' לכימיה באוניברסיטת קליפורניה בברקלי