Уильям Дрэпер Харкинс (28 декабря 1873 — 7 марта 1951) — выдающийся американский учёный в области физической химии, изучавший химию поверхности, а также один из первых, кто начал изучать строение ядра и атома, разделение изотопов. Прославился не только за вклад в фундаментальную и прикладную науку, но и за ряд промышленных нововведений.
Биография
Харкинс родился 28 декабря 1873 года в Тутсвилле, штат Пенсильвания. Его родителями были Нельсон Гудрич Харкинс и Сара Элиза (Дрэпер) Харкинс.
В 1892 году Харкинс изучал греческий язык в филиале Южно-Калифорнийского университета в Эскондидо, Сан-Диего, штат Калифорния, но через год был вынужден сменить специальность и выбрал общее искусство.
Затем Харкинс решил продолжить обучение и в 1896 году поступил в Стэнфордский университет, где получил степень бакалавра прикладной химии в 1900 году. Во время учёбы он начал работать в университете лаборантом, а впоследствии стал преподавателем химии.
Позднее Харкинс получил должность главы химического факультета в университете Монтаны в Миссуле, и оставался на этой должности в течение 20 лет, однако значительное количество времени работал в других университетах: университет Чикаго в 1901 и 1904 гг. и университет Стэнфорда в 1905-1906 гг., в котором впоследствии получил степень Ph.D.
В 1909 году Харкинс занимался исследованиями, связанными с химией поверхности, в Германии. Также в 1909-1910 гг. учёный занимал должность научного сотрудника в Массачусетском технологическом институте, где занимался исследованиями по растворимости.
В возрасте 39 лет он уехал из Миссулы, когда получил назначение в университете Чикаго, где он продолжил исследовательскую работу в течение оставшихся 39 лет его жизни.
Научная деятельность
Вклад Харкинса в фундаментальную науку покрывал широкий спектр разделов физической химии.
Химия поверхности
В 1909 году учёный поехал в Германию, где Фриц Габер предложил ему тему, связанную с исследованием химии поверхности. Харкинс, У. Г. Харди и Ирвинг Ленгмюр независимо друг от друга предложили теорию ориентации молекул на поверхности. В 1913—1914 гг Харкинс читал первые лекции по этой тематике в Чикаго. Последующие 40 лет учёный занимался исследованием ориентации молекул на поверхности, опубликовал 115 статей.
На последнем году жизни Харкинс закончил книгу «Physical Chemistry of Surface Films», которую опубликовали позднее, в 1952.
После завершения экспериментальной работы в Германии Харкинс вернулся в Америку с целью изучать химию растворов и растворимость вместе с обладателями медалей Гиббса А. А. Нойсом и Г. Н. Льюисом.
Химия растворов и растворимость
Главным правилом растворимости он называл известную фразу «подобное растворяется в подобном» («similia similibus solvuntur» или «like dissolves like»). В книге он уделяет большое внимание поверхностно-активным веществам, объясняя принципы их действия на примере бутановой кислоты, отмечая, что один конец молекулы ведет себя как масло, а другой — как вода, и рассказывает о том, как молекулы органической кислоты располагаются на границе раздела вода-масло.
Также в поздних работах Харкинс описывает свои исследования коллоидных систем, таких как эмульсии и мицеллярные растворы. Он также изучал адсорбцию, поверхности твердых тел и их взаимодействие с жидкостями.
Строение атома и разделение изотопов
В 1913 году Харкинс приступил к изучению известных теорий об электронном строении молекул и атомов. В 1915 году Харкинс и его коллега Е. Д. Уилсон высказали предположение, что взаимные превращения водорода и гелия являются источником энергии солнца и других звезд. Также Харкинс был первым, кто связал распространенность химических элементов с их атомным весом и распространенность химический элементов и изотопов с их стабильностью.
После теоретических обоснований Э. Резерфордом ядерного строения атома и до экспериментальных доказательств существования свободных нейтронов Дж. Чедвиком в 1932 году считалось, что ядра состоят из протонов и электронов. Харкинс отметил, что сходные распространенности и, следовательно, стабильности, чаще наблюдаются для атомов элементов, содержащих четное число протонов и электронов. Также для ученого было очевидно, что многие легкие химические элементы (например, 12C, 16O, 20Ne) можно представить состоящими из -частиц (тогда считалось, что -частица состоит из четырёх протонов и двух электронов — p4e2). По аналогии, он считал, что такие химические элементы, как 19F и 23Na могут быть построены из -частиц и гипотетической частицы p3e2. Харкинс упоминал, но не подчеркивал возможность свободного существования этих и других частиц. Также Харкинс утверждал, что уже известные частицы p3e2 и p2e1 являются изотопами водорода — тритием и дейтерием. По результатам этой работы Харкинс создал «новую периодическую таблицу», куда для каждого атома было добавлено так называемое «изотопное число», которое впоследствии стали называть числом нейтронов.
