Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Фрэнк Спеддинг
Фрэнк Спеддинг.jpg
Фрэнк Спеддинг
Родившийся( 1902-10-22 )22 октября 1902 г.
Гамильтон, Онтарио
Умер15 декабря 1984 г. (1984-12-15)(82 года)
Эймс, Айова
НациональностьСоединенные Штаты
Альма-матерМичиганский университет (BS 1925, MS 1926)
Калифорнийский университет, Беркли (доктор философии, 1929)
ИзвестенПроцесс Эймса
НаградыПремия ACS в области чистой химии (1933)
Премия Ирвинга Ленгмюра (1933) Премия
Уильяма Х. Николса (1952)
Золотая медаль Джеймса Дугласа (1961)
Медаль Фрэнсиса Дж. Кламера (1969)
Научная карьера
Учреждения
Кавендишская лаборатория Корнельского университета Металлургическая лаборатория Университета
Айовы
Лаборатория
Эймса
ТезисЛинейные спектры поглощения в твердых телах при низких температурах в видимой и ультрафиолетовой областях спектра  (1929 г.)
ДокторантГилберт Н. Льюис

Фрэнк Гарольд Спеддинг (22 октября 1902 - 15 декабря 1984) был канадским американским химиком . Он был известным специалистом по редкоземельным элементам и по извлечению металлов из полезных ископаемых. Процесс добычи урана помог Манхэттенскому проекту создать первые атомные бомбы .

Выпускник Мичиганского и Калифорнийского университетов в Беркли , Спеддинг в 1937 году стал доцентом и главой кафедры физической химии в Государственном колледже штата Айова. Его усилия по созданию школы были настолько успешными, что он потратил остаток времени. Он стал профессором химии в 1941 году, профессором физики в 1950 году, профессором металлургии в 1962 году и, в конечном итоге, заслуженным профессором в 1973 году. Вместе с доктором Харли Вильгельмом он стал соучредителем Института атомной энергии. Research и Лабораторией Эймса Комиссии по атомной энергии , и руководил лабораторией Эймса с момента ее основания в 1947 году до 1968 года.

Спеддинг разработал ионообменный метод разделения и очистки редкоземельных элементов с использованием ионообменных смол , а позже использовал ионный обмен для разделения изотопов отдельных элементов, включая сотни граммов почти чистого азота-15 . Он опубликовал более 250 рецензируемых статей и получил 22 патента от своего имени и совместно с другими. Около 88 студентов получили степень доктора философии. степень под его руководством.

Ранняя жизнь и образование [ править ]

Спеддинг родился 22 октября 1902 года в Гамильтоне, Онтарио , Канада, в семье Говарда Лесли Спеддинга и Мэри Энн Элизабет (Маршалл) Спеддинг. Вскоре после его рождения семья переехала в Мичиган, а затем в Чикаго. [1] Он стал натурализованным гражданином США через своего отца. [2] Семья переехала в Анн-Арбор, штат Мичиган , где его отец работал фотографом в 1918 году. Он поступил в Мичиганский университет в 1920 году, получив степень бакалавра наук в области химической инженерии в 1925 году и степень магистра. Наука (MS) в области аналитической химии в следующем году. [1]

Будучи студентом, Спеддинг не согласился с преобладающим объяснением Фридриха Августа Кекуле того, как шесть атомов углерода в бензоле удерживаются вместе, и предложил альтернативное объяснение. Его профессор Моисей Гомберг признал, что это то же самое, что и (неправильная) модель, предложенная Альбертом Ладенбургом в 1869 году. По предложению Гомберга Спеддинг подал заявку в Калифорнийский университет в Беркли для получения докторской степени под руководством Гилберта Н. Льюиса . Гомберг написал рекомендацию, чтобы Спеддинг не только был принят, но и получил стипендию для преподавания. [3]Под руководством Льюиса Спеддинг получил докторскую степень (Ph.D.) в 1929 году [4], написав диссертацию на тему «Спектры линейного поглощения в твердых телах при низких температурах в видимой и ультрафиолетовой областях спектра». [1] В том же году он был опубликован в Physical Review . [5]

Ранняя карьера [ править ]

Выпуск Спеддинга совпал с началом Великой депрессии , и найти работу стало трудно. Спеддинг получил национальную исследовательскую стипендию с 1930 по 1932 год, что позволило ему остаться в Беркли и продолжить свои исследования спектров твердых тел. [3] Во время похода по северной Калифорнии он встретил Этель Энни Макфарлейн, которая поделилась его страстью к походам, походам и альпинизму. Она родилась в Виннипеге, Манитоба, закончила Саскачеванский университет и Университет Торонто , где получила степень магистра истории. Когда они встретились, она преподавала в средней школе Виктории в Виктории, Британская Колумбия.. Они поженились 21 июня 1931 года. У них родилась дочь Мэри Энн Элизабет, родившаяся в 1939 году. [6] [7] [8] [9]

С 1932 по 1934 год Спеддинг работал у Льюиса учителем химии. Примерно в это же время он заинтересовался химией редкоземельных элементов . [10] [3] Они были дорогими, их трудно было найти и, как правило, можно было купить в небольших количествах. В 1933 году он получил премию Ирвинга Ленгмюра как самый выдающийся молодой химик. В награду был вручен денежный приз в размере 1000 долларов. Он занял деньги, чтобы поехать в Чикаго и забрать их. Пока он был там, к нему подошел мужчина, предлагающий несколько фунтов европия и самария . Его благодетелем был Герберт Ньюби Маккой , бывший профессор химии из Чикагского университета., который получил поставку этих элементов от Lindsay Light and Chemical Company, где они были побочным продуктом производства тория . Несколько недель спустя Спеддинг получил по почте пакет с банками с металлами. [11]

В 1934 году Спеддинг был удостоен стипендии Гуггенхайма , [12] , что позволяет ему учиться в Европе. Чтобы сэкономить, Спеддинг и его жена отправились в Европу, направившись на запад через Тихий океан. Его намерение состояло в том, чтобы учиться в Германии под Джеймса Франка и Фрэнсис Саймон , но они бежали в Германию после того, как Адольф Гитлер пришел к власти в марте 1933 г. Вместо этого он отправился в Кавендишской лаборатории в Кембриджском университете в Англии, где он был встречен Ralph H Фаулер . Спеддинг работал с Джоном Леннард-Джонсом и посещал лекции Макса Борна . Он посетилНильс Бор в Копенгагене и читал лекцию в Ленинграде . [13]

Когда Спеддинг вернулся в Соединенные Штаты в 1935 году, страна все еще находилась в тисках Великой депрессии, и рынок труда не улучшился. Он был доцентом Джорджа Фишера Бейкера в Корнельском университете с 1935 по 1937 год. Это была еще одна временная должность, но она позволяла ему работать с Гансом Бете . [14] [15] В какой-то момент он поехал в Государственный университет Огайо в надежде найти постоянную должность. Эта должность уже была занята, но профессор химии У. Л. Эванс знал, что Уинфред Ф. (Бак) Кувер из колледжа штата Айова в Эймсе, штат Айова., имел позицию. «Обычно я бы не выбрал это место, - вспоминал позже Спеддинг, - но я был в отчаянии. Я подумал: я могу пойти туда и развить физическую химию, а когда действительно откроются рабочие места, я могу пойти в другую школу». [15]

Спеддинг занял должность доцента и заведующего кафедрой физической химии в Государственном колледже штата Айова в 1937 году. Его усилия по созданию школы были настолько успешными, что он провел там остаток своей карьеры, став профессором химии в университете. 1941 г., профессор физики в 1950 г., профессор металлургии в 1962 г. и, наконец, почетный профессор в 1973 г. [4]

Манхэттенский проект [ править ]

К февралю 1942 года Соединенные Штаты вступили во Вторую мировую войну, и Манхэттенский проект развивался. В Чикагском университете Артур Х. Комптон основал свою металлургическую лабораторию . Его миссия заключалась в создании ядерных реакторов для создания плутония , который будет использоваться в атомных бомбах . [16] За советом по созданию химического отдела лаборатории физик Комптон обратился к Герберту Маккою [17], который имел значительный опыт работы с изотопами и радиоактивными элементами. Маккой рекомендовал Спеддинга как эксперта по редкоземельным элементам, которые были химически похожи на актиниды.серия, включающая уран и плутоний. [18] Комптон попросил Спеддинга возглавить химический отдел металлургической лаборатории. [19]

Из-за нехватки места в Чикагском университете Спеддинг предложил организовать часть химического отделения в колледже штата Айова в Эймсе, где у него были коллеги, готовые помочь. Было решено, что Спеддинг будет проводить половину каждой недели в Эймсе, а половину - в Чикаго. [20] Первой задачей на повестке дня было найти уран для ядерного реактора, который Энрико Ферми предлагал построить. Единственный коммерчески доступный металлический уран был произведен компанией Westinghouse Electric and Manufacturing Company с использованием фотохимического процесса, в результате которого были получены слитки размером в четверть , которые продавались примерно по 20 долларов за грамм. Эдвард Кройц, руководитель группы, ответственной за изготовление урана, хотел для своих экспериментов металлическую сферу размером с апельсин. С технологией Westinghouse это обошлось бы в 200 000 долларов, а на производство ушло бы год. [21]

Другой серьезной проблемой была чистота урана. Примеси могли действовать как нейтронные яды и мешать работе ядерного реактора, но оксид урана, который Ферми хотел для своего экспериментального реактора, содержал недопустимо большое количество примесей. В результате в ссылках, опубликованных до 1942 года, обычно указывалась его температура плавления около 1800 ° C (3270 ° F), тогда как чистый металлический уран фактически плавится при 1132 ° C (2070 ° F). [22] Наиболее эффективным способом очистки оксида урана в лаборатории было использование того факта, что нитрат урана растворим в эфире.. Масштабирование этого процесса для промышленного производства было опасным предложением; эфир был взрывоопасен, и фабрика, использующая большие количества, могла взорваться или сгореть. Комптон и Спеддинг обратились к Маллинкродту в Сент-Луисе, штат Миссури , у которого был опыт работы с эфиром. Спеддинг обсудил детали с инженерами-химиками Маллинкродта, Генри В. Фарром и Джоном Р. Рухоффом, 17 апреля 1942 года. В течение нескольких месяцев было произведено шестьдесят тонн оксида урана высокой степени чистоты. [23] [24]

Спеддинг нанял в свою группу двух профессоров химии из Эймса, Харли Вильгельма и И.Б. Джонса. Спеддинг и Вильгельм начали искать способы создания металлического урана. В то время он производился в виде порошка и обладал высокой пирофорностью . Его можно было прессовать, спекать и хранить в жестяных банках, но чтобы он был полезным, его нужно было расплавить и отлить. Команда Эймса обнаружила, что расплавленный уран можно заливать в графитовый контейнер. Хотя известно, что графит реагирует с ураном, с этим можно было справиться, потому что карбид образовывался только там, где они соприкасались. [25]

Чтобы получить металлический уран, они пытались восстановить оксид урана водородом, но это не сработало. Затем они исследовали процесс (теперь известный как процесс Ames , первоначально разработанный JC Goggins и других) в Университете штата Нью - Гемпшир в 1926 г. Это включало смешивание тетрахлорида урана и кальция металла в оксид кальция -lined сосуда высокого давления стали (известный как "бомба") и нагрев. Они смогли воспроизвести результаты Гоггина в августе 1942 года, а к сентябрю в рамках проекта Эймса был произведен слиток весом 4,980 кг (10,98 фунта). [25] [26] [27] Начиная с июля 1943 года, Mallinckrodt, Union Carbide и DuPontначал производство урана по процессу Эймса, и к началу 1945 года компания Ames свернула собственное производство. В результате лаборатория Эймса так и не переехала в Чикаго, но 2 декабря 1942 года Спеддинг присутствовал в Чикагском университете , чтобы засвидетельствовать первое контролируемое производство. Цепная ядерная реакция в Чикаго Пайл-1 Ферми . [28]

На протяжении всей войны лаборатория регулярно проводила информационные сессии, известные как «Спеддинары». Помимо работы с ураном, лаборатория Эймса произвела 437 фунтов (198 кг) чрезвычайно чистого церия для тиглей из сульфида церия, используемых плутониевыми металлургами. Опасения по поводу ограниченности мировых запасов урана привели к экспериментам с торием, который можно облучить для получения делящегося урана-233 . Процесс восстановления кальция был разработан для тория, и было произведено около 4500 фунтов (2000 кг). [29]

Более поздняя жизнь [ править ]

После Второй мировой войны Спеддинг основал Институт атомных исследований и лабораторию Эймса Комиссии по атомной энергии . Он руководил лабораторией Эймса с момента ее основания в 1947 году до 1968 года. [4] Первоначально она была основана на территории Государственного колледжа штата Айова. Были построены постоянные здания, которые были открыты в 1948 и 1950 годах и впоследствии были названы Зал Вильгельма и Зал Спеддинга. [30] Спеддинг был «общепризнан как один из ведущих мировых экспертов по идентификации и разделению редкоземельных элементов». [4] Он разработал ионообменный метод разделения и очистки редкоземельных элементов с использованием ионообменных смол . [31][32] Позже он использовал ионный обмен для разделения изотопов отдельных элементов, включая сотни граммов почти чистого азота-15 . [33]

За свою карьеру Спеддинг опубликовал более 260 рецензируемых статей [4] и получил 22 патента на свое имя и совместно с другими. Около 88 студентов получили степень доктора философии. степень под его руководством. [34] После выхода на пенсию в 1972 году он написал 60 книг. [6] Он получил премию Уильяма Х. Николса от Американского химического общества в 1952 году, золотую медаль Джеймса Дугласа от Американского института горных, металлургических и нефтяных инженеров в 1961 году и медаль Фрэнсиса Дж. Кламера от Института Франклина в США. 1969. [34]Его несколько раз номинировали на Нобелевскую премию по химии, но так и не выиграли. [8] Премия Фрэнка Х. Спеддинга вручается на ежегодной конференции по исследованию редких земель. [35]

В ноябре 1984 года у Спеддинга случился инсульт, и он был госпитализирован, но отправлен домой. Он внезапно скончался 15 декабря 1984 г. [6] [8] и был похоронен на кладбище в Университете штата Айова. [36] У него остались жена, дочь и трое внуков. [8] Его документы хранятся в Отделе специальных коллекций Университета штата Айова. [4]

Заметки [ править ]

  1. ^ a b c Корбетт 2001 , стр. 3.
  2. ^ Хансен, Роберт С. (1 мая 1986 г.). «Фрэнк Х. Спеддинг» . Физика сегодня . 39 (5): 106–107. DOI : 10.1063 / 1.2815016 . ISSN  0031-9228 .
  3. ^ a b c Корбетт 2001 , стр. 4.
  4. ^ a b c d e f "Документы Франка Спеддинга" (PDF) . Государственный университет Айовы . Проверено 30 октября 2013 года .
  5. ^ Фрид, Саймон; Спеддинг, Фрэнк Х. (сентябрь 1929 г.). «Линейные спектры поглощения твердых веществ при низких температурах в видимой и ультрафиолетовой областях спектра и предварительное исследование GdCl 3 • 6H 2 O от комнатной температуры до температуры жидкого водорода». Физический обзор . Американское физическое общество. 34 (6): 945–953. DOI : 10.1103 / PhysRev.34.945 .
  6. ^ a b c Goedeken, Эдвард А. (2009). «Спеддинг, Фрэнк Гарольд (22 октября 1902 - 15 декабря 1984)». Биографический словарь Айовы . Университет Айовы Пресс . Дата обращения 6 июня 2015 .
  7. Перейти ↑ Corbett 2001 , p. 6.
  8. ^ a b c d "Фрэнк Спеддинг, ключевая фигура в разработке атомной бомбы" . Нью-Йорк Таймс . 17 декабря 1984 . Дата обращения 7 июня 2015 .
  9. ^ "Документы Элизабет Спеддинг Кальчано" . Интернет-архив Калифорнии . Проверено 27 августа 2015 года .
  10. ^ Спеддинг, Фрэнк Х. (март 1931 г.). «Интерпретация спектров кристаллов редкоземельных элементов». Физический обзор . Американское физическое общество. 37 (6): 777–779. DOI : 10.1103 / PhysRev.37.777 .
  11. Перейти ↑ Corbett 2001 , p. 7.
  12. ^ «Фрэнк Х. Спеддинг» . Фонд Джона Саймона Гуггенхайма . Дата обращения 6 июня 2015 .
  13. Перейти ↑ Corbett 2001 , pp. 8–9.
  14. ^ Бете, штат Джорджия ; Спеддинг, FH (сентябрь 1937 г.). «Спектр поглощения Tm 2 (SO 4 ) 3 • 8H 2 O». Физический обзор . Американское физическое общество. 52 (5): 454–455. DOI : 10.1103 / PhysRev.52.454 .
  15. ^ a b Корбетт 2001 , стр. 10–11.
  16. ↑ Комптон, 1956 , стр. 82–83.
  17. ↑ Комптон, 1956 , стр. 92–93.
  18. ^ * Сиборг, Гленн Т. (10 сентября 1967). «Воспоминания и воспоминания на 25-й годовщине первого взвешивания плутония» (PDF) . Чикагский университет . Дата обращения 7 июня 2015 .
  19. Перейти ↑ Corbett 2001 , p. 12.
  20. Перейти ↑ Corbett 2001 , p. 13.
  21. ↑ Комптон, 1956 , стр. 90–91.
  22. Перейти ↑ Corbett 2001 , p. 14.
  23. ↑ Комптон, 1956 , стр. 93–95.
  24. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 86–87.
  25. ^ a b Корбетт 2001 , стр. 15–16.
  26. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 87–88.
  27. Перейти ↑ Payne 1992 , p. 70.
  28. Перейти ↑ Corbett 2001 , pp. 16–17.
  29. Перейти ↑ Corbett 2001 , pp. 17–18.
  30. Перейти ↑ Corbett 2001 , p. 19.
  31. ^ Спеддинг, FH; Фулмер, Э.И.; Батлер, Т. А.; Пауэлл, Дж. Э. (июнь 1950 г.). «Разделение редких земель с помощью ионного обмена. IV. Дальнейшие исследования переменных, участвующих в разделении самария, неодима и празеодима». Журнал Американского химического общества . 72 (6): 2349–2354. DOI : 10.1021 / ja01162a003 .
  32. ^ Спеддинг, FH; Фулмер, Э.И.; Пауэлл, Дж. Э .; Батлер, Т.А. (июнь 1950 г.). «Разделение редкоземельных элементов ионным обменом. V. Исследования с использованием одной десятой процента. Растворы лимонной кислоты и цитрата аммония». Журнал Американского химического общества . 72 (6): 2354–2361. DOI : 10.1021 / ja01162a004 .
  33. ^ Спеддинг, FH; Пауэлл, Дж. Э .; Свец, HJ (декабрь 1955 г.). «Лабораторный метод разделения изотопов азота ионным обменом» . Журнал Американского химического общества . 77 (23): 6125–6132. DOI : 10.1021 / ja01628a010 .
  34. ^ a b Корбетт 2001 , стр. 23–24.
  35. ^ "Премия Спеддинга" . Конференция по исследованию редкой земли . Архивировано из оригинала на 6 ноября 2013 года . Проверено 30 октября 2013 года .
  36. Перейти ↑ Corbett 2001 , p. 25.

Ссылки [ править ]

  • Фонд атомного наследия . Фрэнк Спеддинг . Профили, База данных ветеранов Манхэттенского проекта.
  • Комптон, Артур (1956). Атомный квест . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. OCLC  173307 .
  • Корбетт, Джон Д. (2001). «Фрэнк Гарольд Спеддинг 1902–1982» . Биографические воспоминания Национальной академии наук . Национальная академия наук. 80 . ISBN 978-0-309-08281-5. Дата обращения 6 июня 2015 .
  • Хьюлетт, Ричард Г .; Андерсон, Оскар Э. (1962). Новый мир, 1939–1946 (PDF) . Университетский парк: Издательство Государственного университета Пенсильвании. ISBN 0-520-07186-7. OCLC  637004643 . Проверено 26 марта 2013 года .
  • Пейн, Кэролайн Стилтс (1992). Проект Эймса: Проведение секретных исследований в рамках Манхэттенского проекта в Государственном колледже штата Айова, 1942-1945 гг. (Докторская диссертация). Государственный университет Айовы . Документ 10338 . Дата обращения 29 мая 2016 .

Внешние ссылки [ править ]

  • История лаборатории Эймса в Wayback Machine (архивировано 27 мая 2010 г.)