Herman Pines (17 de enero de 1902-10 de abril de 1996) fue un químico ruso-estadounidense. Nacido en Łódź, entonces parte del Imperio Ruso , dejó su ciudad natal cuando era joven, ya que las cuotas judías y otras prácticas antijudías impedían que los estudiantes judíos asistieran a la universidad. Después de obtener un título en ingeniería química en la École Supérieure de Chimie Industrielle de Lyon en Francia, trabajó en Universal Oil Products (ahora UOP LLC) de 1930 a 1952. Pines también trabajó en Northwestern University a partir de 1941, y sirvió desde 1953– 1970 como profesor investigador de química de Ipatieff y director del laboratorio catalítico y de alta presión de Ipatieff. [1]
Herman Pines | |
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Nació | Łódź , Rusia | 17 de enero de 1902
Fallecido | 10 de abril de 1996 San Rafael, California , Estados Unidos | (94 años)
alma mater | École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon |
Conocido por | Catálisis de combustibles de alto octanaje |
Carrera científica | |
Instituciones | Productos de aceite universal , Universidad Northwestern |
Es mejor conocido por su trabajo con Vladimir Ipatieff en la conversión catalítica de combustible de aviación de alto octanaje, que se puso a disposición de la Royal Air Force durante la Segunda Guerra Mundial, ayudándoles a ganar la Batalla de Gran Bretaña . [2] [3] Debido a sus contribuciones científicas, se desarrollaron nuevos procesos para la isomerización de parafinas , la alquilación de compuestos aromáticos y reacciones orgánicas catalizadas por bases. [1] [4]
Biografía
Herman Pines nació el 17 de enero de 1902 de Isaac y Eugenia (Grynfeld) Pines, una pareja judía en Łódź [5] (entonces en el Imperio Ruso , ahora Polonia ). Pines dejó Łódź cuando era joven, porque las cuotas judías [3] [6] : 119-121 y otras prácticas antijudías impedían que los estudiantes judíos asistieran a la universidad. [6] : 119-124 [7] [8] En cambio, Pines fue a estudiar a Francia . En 1927, Pines recibió un título en ingeniería química en la École Supérieure de Chimie Industrielle de Lyon (ahora la École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon ). [9]
En 1928 [10] [5] Pines emigró a los Estados Unidos. [10] Después de trabajar en trabajos de rutina durante un par de años, se unió a Universal Oil Products (ahora UOP LLC) en McCook, Illinois en 1930. Comenzó haciendo análisis de rutina y luego fue transferido al departamento de investigación. [5] En 1930, Pines era un estudiante de doctorado en la Universidad de Chicago y trabajaba en la UOP. [10] Allí conoció a Vladimir Ipatieff, nacido en Rusia . Pines se convirtió en su asistente, comenzando una colaboración científica de veintidós años. [3] [11] Inicialmente, los dos expatriados usaban el francés y el ruso como idiomas de trabajo, ya que ambos hablaban mejor que el inglés. [9]
Con sus estudios nocturnos, Pines completó un doctorado en química orgánica en la Universidad de Chicago en 1935 con la tesis Un estudio de las electronegatividades de los radicales orgánicos . [12] [13] En 1941, Pines recibió una cátedra de investigación a tiempo parcial en la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois. [3] Continuó trabajando para UOP, [1] sirviendo como Coordinador de Investigación Exploratoria a tiempo completo de OUP desde 1945 hasta 1951. [5] [12]
Después de la muerte de Ipatieff en 1952, Pines dejó UOP para concentrarse en su trabajo en la Northwestern University. En 1953 se convirtió en profesor investigador de química de Ipatieff y director del laboratorio catalítico y de alta presión de Ipatieff. Pines se retiró del cargo en 1970, [1] pero continuó científicamente activo como profesor emérito [12] hasta unos meses antes de su muerte el 10 de abril de 1996 [1].
Pines agradeció enormemente la disposición de los Estados Unidos para recibir a los refugiados. [10]
"Estados Unidos es el lugar donde todas las personas se mezclan. Aquí te valoran por lo que eres y lo que puedes hacer, no por el lugar de donde eres. Aquí los forasteros se convierten en miembros de la comunidad muy rápidamente. La gente no comprende lo difícil que es eso está en otra parte del mundo, porque aquí es muy fácil. Pero lo sé ". [10]
Familia
Pines se casó con Dorothy Mlotek en 1927. [5] Tuvieron una hija, Judith [5] o Judy (Pines) Suessmeier. [3] La madre, los hermanos y el tío de Pines, así como otros miembros de su familia, fueron asesinados durante el Holocausto . [3] [10]
Trabaja
Pines e Ipatieff trabajaron en estrecha colaboración durante 22 años, hasta que Ipatieff murió y Pines lo sucedió en la Universidad Northwestern. [14] Un hombre modesto que tendía a enfatizar las contribuciones de otros, Pines, sin embargo, ha sido descrito como "uno de los científicos más destacados de este siglo". [15] A lo largo de su carrera, Pines hizo importantes contribuciones a la comprensión de la catálisis heterogénea y la química de los hidrocarburos del petróleo . [1] [4] [9]
Ipatieff animó a cada miembro de su personal a dedicar entre un 10% y un 15% de su tiempo a un proyecto personal que complaciera a su "alma química". [14] Al principio, Pines decidió probar una de las doctrinas dominantes de la época: [10] [14] la creencia de que los hidrocarburos de parafina o los alcanos eran sustancias inertes que no reaccionaban con otras sustancias a bajas temperaturas. [3] [14] [16] [17] El mismo nombre parafina reflejaba esta creencia, proveniente del latín "parum affinis" (afinidad limitada). [15]
Pines pudo demostrar que la catálisis podría ocurrir a bajas temperaturas, contrariamente a la creencia anterior. [14] A bajas temperaturas, en presencia de ácido sulfúrico ( H 2 SO 4 ), las isoparafinas como el isobutano reaccionaban con olefinas. [15] [17] [18] Este proceso de alquilación [4] fue descubierto en 1932 y comercializado en 1938. [19]
Ipatieff y Pines estaban tratando de comprender reacciones químicas complejas que se veían afectadas por muchos factores, incluida la temperatura, la concentración de ácido utilizado y la relación entre el ácido y otros compuestos. [20] [21] Tales reacciones a menudo resultan en la formación de una mezcla compleja de productos, incluidos productos intermedios que podrían participar en reacciones posteriores. [20]
Al trabajar con hidrocarburos puros en lugar de fracciones de petróleo, Pines pudo aislar y comprender mejor reacciones químicas específicas. [12] Hizo hincapié en que una reacción no se entendía hasta que se identificaban y comprendían todos los productos de la reacción. Su alumno Herbert Appel recordó más tarde que le enseñaron, "nunca estar satisfecho con un mecanismo hasta que explique todos los productos". [12] : 84
Pines pudo comprender y describir la isomerización de butanos y pentanos. [4] [14] La isomerización es una reacción de transposición , en la que una molécula se transforma en otra que contiene los mismos átomos en una disposición diferente. [22] Pines desarrolló un método para la conversión catalítica de n-butano en isobutano. El primer paso fue la protonación del buteno por el ácido sulfúrico, formando un ion carbenio intermedio reactivo pero de corta duración . [15] : 157 [14] El segundo paso fue la alquilación del isobutano por los cationes carbenio. [14] La isomerización de butano se descubrió en 1935 y se comercializó en 1941. [19] La investigación en curso sobre los procesos químicos involucrados mostró que era imposible lograr la isomerización de hidrocarburos parafínicos sin un catalizador químico: el calor solo no podía ser suficiente. [23] El n-butano puro no reaccionaría sin una fuente de cationes olefínicos. [12]
La producción de isobutano fue un paso necesario en la producción de gasolina de alto octanaje. [14] La conversión catalítica de parafinas en isoparafinas se ha descrito como "una de las piedras angulares de la industria del petróleo". [15] La combinación de los procesos de alquilación e isomerización del butano condujo al desarrollo de combustibles de alto octanaje para su uso en la gasolina de aviación. [24] El isobutano y las olefinas C3-C4 son subproductos del craqueo catalítico fluido y otros procesos de conversión catalítica y térmica. Durante el proceso de alquilación, las isoparafinas de peso molecular ligero como el isobutano se pueden combinar con olefinas C3-C4 para formar isoparafinas o alquilatos de mayor peso que no contienen hidrocarburos olefínicos o aromáticos. [24] [25]
Estos métodos de preparación fueron mantenidos en secreto por los estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, pero los combustibles se pusieron a disposición de los Aliados para sus Spitfires y Hurricanes , y se dice que le dieron a la Royal Air Force una ventaja en la Batalla de Gran Bretaña . [2] [16] Otro logro durante la guerra de Pines y sus compañeros de trabajo fue el análisis químico del combustible de los aviones alemanes. Esto permitió a los aliados apuntar a las minas y otras instalaciones que producían materiales críticos para el esfuerzo bélico alemán. [16] Desde entonces, los procesos de alquilación se han utilizado para producir gasolina para motores, a medida que los motores se volvieron más potentes. La alquilación también puede ser un proceso preferible por razones medioambientales. [24]
Habiendo establecido que tales reacciones eran posibles, Pines y sus colaboradores exploraron los mecanismos involucrados en la catálisis de los hidrocarburos. Estudiaron una variedad de transformaciones que incluyen "polimerización, alquilación, ciclación, adiciones, eliminaciones y reacciones de transferencia de hidruros". [26] Hicieron descubrimientos básicos que ampliaron la comprensión de los mecanismos que involucran iones de carbonio , carbaniones , radicales libres , intermedios, reacciones térmicas y relaciones entre el comportamiento catalítico y la química de la superficie. [15] [27] Pines estudió la catálisis ácida y básica ; propiedades catalíticas de las alúminas ; y catalizadores de aromatización , deshidrogenación e hidrogenación de metales . [12]
Ha contribuido a comprender el mecanismo de deshidratación de alcoholes en alúmina como catalizador y soporte. [4] [15] : 89, 211 [28] También ha examinado los mecanismos de aromatización de los alcanos sobre la cromia. [4] [15] : 89 [29] Ha analizado reacciones de transferencia de hidrógeno que involucran hidrocarburos aromáticos. [4] [15] : 89 [30] [31] Su trabajo influyó en el ganador del Nobel George Andrew Olah , quien pudo estabilizar químicamente los carbocationes e investigar más a fondo su estructura y actividad. [15] : 157
Los descubrimientos de Pines e Ipatieff sobre la catálisis de reacciones de hidrocarburos sentaron las bases fundamentales para las industrias química y de refinación de petróleo. [15] : 89 Estas industrias utilizan varios tipos de catalizadores para desbloquear los hidrocarburos saturados en el gas natural y el petróleo crudo. Los procesos que involucran catalizadores de metales nobles, líquidos y ácidos sólidos son esenciales para la producción de energía y de productos químicos industriales ampliamente utilizados en el siglo XX. [19] [32] El trabajo de Pines, Ipatieff, Louis Schmerling , Herman S. Bloch , Vladimir Haensel y otros en el Laboratorio Riverside de Universal Oil Products (UOP) ha sido reconocido por la presentación de un Monumento Histórico Químico Nacional en el edificio de laboratorio en McCook, Illinois el 15 de noviembre de 1995. [12] [33]
Pines fue uno de los fundadores del Catalysis Club of Chicago. [34] Desde 1999, el Catalysis Club of Chicago y Honeywell-Universal Oil Products (UOP) han otorgado un premio anual, el premio Herman Pines, para reconocer la investigación excepcional en catálisis. [34] [35]
Premios
- 1946: miembro del Capítulo Alpha Gamma de Phi Lambda Upsilon (Sociedad Química Honoraria) el 6 de junio de 1946 [30]
- 1956: Premio Ernest Guenther en Química de Productos Naturales (originalmente el Premio Fritzsche) de la Sociedad Química Estadounidense [30] [36]
- 1981: Premio Eugene J. Houdry en Catálisis Aplicada [37]
- 1981: Premio George A. Olah en Química de Hidrocarburos o Petróleo, de la Sociedad Química Estadounidense [38]
- 1982: Premio Químico Pionero , del Instituto Americano de Químicos [39]
- 1983: Premio EV Murphree en Química Industrial y de Ingeniería , de la Sociedad Química Estadounidense [4] [40]
- 1995: Designación del edificio del laboratorio en McCook, Illinois , como Monumento Químico Histórico Nacional el 15 de noviembre de 1995 [33]
Publicaciones
Pines publicó al menos 265 publicaciones científicas. Poseía 145 patentes estadounidenses. Coeditó Advances in Catalysis durante más de veinte años. [30] Escribió tres libros: [9]
- Pines, Herman; Stalick, Wayne M. (1977). Reacciones catalizadas por bases de hidrocarburos y compuestos relacionados . Nueva York: Academic Press. ISBN 978-0-12-557150-0.
- Pines, H. (1981). La química de las conversiones catalíticas de hidrocarburos . Nueva York: Academic Press. ISBN 9780323155922.
- Pines, Herman (1992). Génesis y evolución del Laboratorio Catalítico Ipatieff en la Universidad Northwestern, 1930-1970 . Departamento de Química, Northwestern University.
Documentos
Los artículos de Pines están en los archivos de la Universidad Northwestern. [30] [41]
- "Documentos de Herman Pines (1902-1996)" . Colecciones de archivos y manuscritos . Northwestern University.[41]
- "Guía de los documentos de Herman Pines (1902-1996) 1935/1996" . UNCAP . Biblioteca de la Universidad Northwestern.[30]
Referencias
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Entre las áreas que ha investigado se encuentran la catálisis ácida, catálisis básica, alúminas, catalizadores de aromatización y deshidrogenación y catalizadores de hidrogenación de metales.
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