Ирвинг Ленгмюр¶

Ирвинг Ленгмюр (англ. Irving Langmuir; 31 января 1881, Бруклин, Нью-Йорк — 16 августа 1957, Фалмут, Массачусетс) — американский физикохимик и физик, лауреат Нобелевской премии по химии (1932) за открытия и исследования в области химии поверхностных явлений. Внёс фундаментальный вклад в физическую химию, адсорбцию, теорию газовых разрядов, вакуумную технику и метеорологию. Разработал концепцию мономолекулярного слоя и изотерму адсорбции, названные его именем. Внёс значительный вклад в создание газонаполненных ламп накаливания и водородной сварки.

¶Биография

¶Ранние годы и образование

Ирвинг Ленгмюр родился в семье Чарльза Ленгмюра, страхового агента, и Сэйди Коммингс. С детства проявлял интерес к естественным наукам. В 1898 году окончил школу в Бруклине, после чего поступил в Колумбийский университет, который окончил в 1903 году со степенью бакалавра по металлургии. Затем продолжил обучение в Гёттингенском университете (Германия) под руководством Вальтера Нернста, где в 1906 году защитил докторскую диссертацию, посвящённую диссоциации газов на горячих поверхностях.

¶Работа в General Electric

В 1909 году Ленгмюр начал работать в исследовательской лаборатории компании General Electric (GE) в Скенектади, штат Нью-Йорк, где проработал до выхода на пенсию в 1950 году. В GE он занимался широким кругом проблем — от электрических ламп до химии поверхностей. Именно в этот период он создал основу для многих своих открытий.

¶Поздние годы

После отставки Ленгмюр продолжал научную деятельность, занимаясь метеорологией и химией атмосферы. Он активно участвовал в проектах по искусственному вызыванию осадков. Умер 16 августа 1957 года в Фалмуте.

¶Научные достижения

¶Химия поверхностных явлений

Ленгмюр считается одним из основоположников современной химии поверхностей. Он разработал теорию адсорбции газов на твёрдых поверхностях, предложив изотерму адсорбции Ленгмюра, которая описывает зависимость количества адсорбированного вещества от давления при постоянной температуре. Модель предполагает образование мономолекулярного слоя на поверхности адсорбента, где все центры адсорбции эквивалентны и независимы. Эта модель стала фундаментом для понимания катализа, гетерогенных реакций и работы сенсоров.

Ленгмюр также ввёл понятие мономолекулярного слоя (плёнки толщиной в одну молекулу) и разработал методы его изучения, включая весы Ленгмюра (ленгмюровскую ванну) для измерения поверхностного давления на границе раздела жидкость-газ. Эти работы нашли применение в биологии (модели клеточных мембран) и материаловедении.

¶Электрические разряды в газах

Ленгмюр провёл систематические исследования электрических разрядов в газах при низких давлениях. Он открыл явление плазмы (термин, введённый им в 1928 году) и описал её свойства. Изучил процессы ионизации, рекомбинации и диффузии заряженных частиц. Разработал теорию зондовых измерений в плазме (зонды Ленгмюра), которые до сих пор используются для диагностики плазмы в лабораториях и промышленности.

¶Усовершенствование ламп накаливания

Работая в GE, Ленгмюр значительно улучшил конструкцию электрических ламп накаливания. Он предложил наполнять колбы инертным газом (аргоном, азотом) вместо вакуума, что замедлило испарение вольфрамовой нити и увеличило срок службы лампы. Также разработал спиральную форму нити для повышения светоотдачи. Эти изобретения легли в основу массового производства современных ламп накаливания.

¶Водородная сварка

Ленгмюр совместно с инженером Дж. Л. Грейнджером разработал атомно-водородную сварку (1910-е годы). В этом процессе молекулярный водород (H₂) пропускается через электрическую дугу, где диссоциирует на атомы. При контакте с металлом атомы рекомбинируют в молекулы, выделяя большое количество тепла, достаточное для плавления тугоплавких металлов. Метод использовался для сварки вольфрама, молибдена и других материалов.

¶Метеорология и искусственное вызывание осадков

В 1930-1940-х годах Ленгмюр заинтересовался физикой облаков и осадков. Он совместно с Винсентом Шефером разработал метод искусственного вызывания дождя с помощью рассеивания в облаках йодистого серебра или сухого льда (твёрдого диоксида углерода). Этот метод, известный как облачное засевание, был впервые успешно применён в 1946 году. Работы Ленгмюра в этой области положили начало современной активной метеорологии.

¶Основные труды

Ленгмюр опубликовал более 200 научных статей. Наиболее значимые работы:

• «The Adsorption of Gases on Plane Surfaces of Glass, Mica and Platinum» (1918) — изложение изотермы адсорбции.
• «The Mechanism of the Surface Phenomena of Flotation» (1925) — о флотации.
• «The Constitution and Fundamental Properties of Solids and Liquids» (1916) — о поверхностных явлениях.
• «The Chemical Reaction of Gases on Solids» (1921) — о гетерогенном катализе.

¶Признание и награды

• Нобелевская премия по химии (1932) — «за открытия и исследования в области химии поверхностных явлений».
• Премия Уилларда Гиббса (1930).
• Медаль Франклина (1934).
• Медаль Фарадея (1944).
• Медаль Джона Скотта (1937).
• Член Национальной академии наук США (1918), Лондонского королевского общества (1935) и других академий.

¶Интересные факты

• Ленгмюр ввёл в научный обиход термин «плазма» для описания ионизированного газа, заимствовав его из биологии (плазма крови).
• Он был одним из первых учёных, кто систематически изучал мономолекулярные плёнки на поверхности воды, что позже привело к созданию технологии Ленгмюра-Блоджетт.
• В честь Ленгмюра названа единица измерения дозы облучения в вакуумной технике — ленгмюр (L), а также изотерма адсорбции, уравнение Ленгмюра и зонд Ленгмюра.
• Ленгмюр активно выступал за научную кооперацию между учёными разных стран, но в годы Второй мировой войны участвовал в военных проектах, включая разработку сонаров.

¶Критика и наследие

Модель адсорбции Ленгмюра, хотя и является упрощённой, остаётся базовой для многих технологических процессов, включая катализ, очистку газов и работу химических сенсоров. В то же время она не учитывает гетерогенность поверхности и взаимодействие между адсорбированными молекулами, что ограничивает её применение для сложных систем. Методы искусственного вызывания осадков, разработанные Ленгмюром, до сих пор используются в метеорологии, однако их эффективность остаётся предметом дискуссий.

Наследие Ленгмюра огромно: он заложил основы физической химии поверхностей, плазменной физики и вакуумной техники. Его работы продолжают цитироваться в современных исследованиях, а имя остаётся в ряду крупнейших учёных XX века.