Robert Mulliken - Définition

Introduction

Robert Mulliken, Chicago 1929

Robert Sanderson Mulliken (7 juin 1896 - 31 octobre 1986) était un physicien et chimiste américain. Il est principalement connu pour ses travaux sur le concept d'orbitale moléculaire, qui permet d'expliquer la structure des molécules, pour lesquels il a obtenu le prix Nobel de chimie en 1966.

Enfance

Mulliken est né à Newburyport dans le Massachusetts. Son père, Samuel Parsons Mulliken, est professeur de chimie organique au Massachusetts Institute of Technology (MIT). Au cours de son enfance, Robert Mulliken apprend le nom et la classification botanique des plantes. Il possède une très bonne mémoire, mais celle-ci est sélective. Par exemple, il apprend suffisamment bien l'allemand pour suivre des cours en allemand scientifique à l'école, mais oublie le nom de son professeur d'allemand. Durant son enfance, il a l'occasion de faire la connaissance du physico-chimiste et futur président du MIT Arthur Amos Noyes. En effectuant des travaux d'édition pour son père qui écrit un traité d'identification des composés organiques en quatre volumes, Mulliken devient un expert en nomenclature des molécules organiques.

Débuts de la carrière

A cette époque, les États-Unis viennent de prendre part à la Première Guerre mondiale, et Mulliken obtient un poste à l'American University de Washington où il travaille sur les gaz de combat avec James Bryant Conant. Après 9 mois, il est muté au Service des armes chimiques de l'armée où il poursuit les mêmes travaux. Ses compétences techniques en laboratoire laissant à désirer, il ne peut pas travailler durant plusieurs mois du fait de brûlures. Plus tard il contracte une mauvaise grippe, si bien qu'il est toujours hospitalisé à la fin de la guerre.

Après la guerre, il obtient un poste où il étudie des effets de l'oxyde de zinc et du noir de carbone sur le caoutchouc, mais il prend rapidement conscience que cette chimie ne l'intéresse pas vraiment. En 1919, il s'inscrit donc en Ph'D à l'Université de Chicago.

Études

Mulliken suit un cursus scientifique au lycée de Newburyport. Après l'obtention de son diplôme en 1913, il obtient la possibilité de poursuivre ses études au MIT, où il choisit d'étudier la chimie en matière principale. Au cours de ses études, il a l'occasion de publier ses premiers travaux de recherche, qui concernent la synthèse de chlorures organiques. N'étant pas sûr de sa vocation, il suit également des cours de génie chimique et passe un été à visiter des usines chimiques dans le Massachusetts et le Maine. Il reçoit son Bachelor of Science du MIT en 1917.

Suite de la carrière scientifique

De 1926 à 1928, il enseigne dans le département de physique de New York University. Ce poste met en lumière le fait qu'il commence à être reconnu en tant que physicien, bien qu'il ait été jusque là considéré comme un chimiste de premier plan. A partir de là, il sera reconnu dans les deux disciplines. Il retourne ensuite à l'université de Chicago comme professeur associé de physique, puis est promu professeur en 1931. Il occupe ensuite un poste à la fois dans le département de physique et celui de chimie. Durant toute cette période à New-York puis Chicago, il continu d'améliorer sa théorie des orbitales moléculaires. Le 24 décembre 1929, il épouse Mary Helen von Noé, la fille d'un professeur de géologie de l'université de Chicago, avec qui il aura deux filles.

Jusqu'à cette époque, la principale méthode pour calculer la structure électronique des molécules était basée sur les calculs de Walter Heitler et Fritz London de 1927 sur la molécule de dihydrogène (H₂). Avec mes améliorations apportées par John Clark Slater et Linus Pauling, cette méthode suppose que les liaisons dans les molécules peuvent être décrites d'une manière similaire à la liaison de la molécule de dihydrogène. Cette méthode appelée Valence-Bond (VB) ou Heitler-London-Slater-Pauling (HLSP), qui correspond à l'idée de paires d'électrons localisées entre les atomes, est alors très populaire. Cependant, cette méthode ne marche pas toujours très bien, notamment pour calculer les états excités des molécules. La méthode des orbitales moléculaires de Mulliken, construite sur la base des travaux de John Lennard-Jones, se montre plus flexible et applicable à une grande variété de molécules et de fragments de molécules, et remplace la méthode de Pauling. Mulliken obtiendra le prix Nobel de chimie de 1966 « pour son travail fondamental sur les liaisons chimiques et la structure électronique des molécules par la méthode des orbitales moléculaires ».

En 1936, Mulliken devient membre de la National Academy of Sciences, dont il devient le plus jeune membre de l'histoire à cette époque.