Раймонд Метью Фуосс (; 28 сентября 1905 — 1 декабря 1987) — американский учёный-.

Внёс большой вклад в развитие химии и физики. Исследовал электрическую проводимость растворов электролитов в полярных и неполярных растворителях, представил своё уравнение проводимости в форме, доступной для экспериментаторовFuoss R. M., Onsager L., Skinner J. F. The conductance of symmetrical electrolytes. The conductance equation // J. Phys. Chem., 1965, v. 5, № 69, p. 2581—2594., изучал электрические свойства полярных полимеров, объяснил гидродинамику и электростатику ионов в растворе строгим математическим образом. Кроме того, Фуосс изучал растворы полиэлектролитов, его формулировка о свойствах этих полимеров стала начальной точкой для теоретических и экспериментальных работ по белкам.

Биография Родился в (шт. Пенсильвания, США) в семье Иакова Фуосса и Берди Циммерман Фуосс. После окончания школы в городе Алтуне поступил в Гарвардский университет в 1922 году, где его главным увлечением была органическая химия. Благодаря профессору Дж. С. Форбсу он развил интерес и к электрохимии, работая у него частным лаборантом во время последних каникул. Электрохимической тематике были посвящены две первые работы Фуосса: одна рассматривала потенциалы окисления и равновесия в системе хлора, йода, соляной кислоты и воды, другая — реакцию брома и хлорид-иона в соляной кислоте. Фуосс окончил Гарвард с отличным дипломом в 1925 году, завершив четырёхлетнюю учебную программу за три года.

Получив стипендию Шелдона, Фуосс продолжил обучение в Мюнхенском университете (1925—1926) под руководством Виланда Г. О., изучая структуру желчных кислот. Однако вскоре он оставил эти работы в пользу физической химии. Этому способствовали также лекции К. Фаянса по термодинамике, которые он посещал в Мюнхене.

В 1927 году Фуосс проработал один семестр научным сотрудником в Гарварде на биологическом факультете, а затем химиком-консалтером в фирме Skinner, Sherman and Esselen Inc. в Бостоне. В сентябре 1930 года он поступил в Брауновский университет, благодаря деньгам, полученным от репетиторства и консалтинга. Заинтересовавшись теорией Дебая (1923), Фуосс под руководством профессора начал свою дипломную работу, посвященную проводимости электролитов в различных растворителях. Так, например, были изучены свойства жидкого аммиака и жидкого циановодорода. Научившись подбирать правильный растворитель, Фуосс собрал подробный материал о зависимости проводимости от диэлектрической проницаемости, вязкости и температуры.

В 1932 году научным руководителем Фуосса стал Ларс Онсагер. Фуосс посещал его лекции в Брауне. Под его руководством он защитил свою докторскую диссертацию (1932), посвященную свойствам электролитов в неводных растворителях. Вместе с Л. Онсагером они изучали необратимые процессы в растворах электролитовFuoss R. M., Onsager L. Irreversible processes in electrolytes. Diffusion, conductance, and viscous flow in arbitrary mixtures of strong electrolytes // J. Phys. Chem., 1932, v. 36, p. 2689—2778.. Их товарищество продлилось более 35 лет.

Специально для Фуосса профессором были созданы две новые должности: преподавателя-исследователя и ассистент-профессора по исследованиям. Продолжая своё образование, Фуосс стал набираться опыта у ведущих учёных в области квантовой и статистической механики, таких как А. Зоммерфельд, В. Паули, П. Дебай, М. Вейн и Р. Г. Фаулер.

В 1935 году Фуосс был удостоен . В этом же году он начал работать в научно-исследовательской лаборатории в «Дженерал Электрик», а в «1936 году Фуосс вступил в её постоянный штат. Работая в Дженерал Электрик», учёный мог продолжить развитие своих исследований, несмотря на кризисную обстановку в стране в период Великой депрессии.

Годы времен Второй мировой войны были посвящены изучению секретных научно-исследовательских тем. В 1945 году Фуосс вернулся в академические исследования в Йельском университете и возобновил преподавательскую деятельность, получив должность первого Стерлингского профессора, а кафедра химии стала при нем лучшей в стране по изучению электролитов, полимеров и статистической механики. Фуосс стал заниматься новыми исследованиями в области полиэлектролитов, используя свои знания об электролитах и полимерах. Одновременно он работал химиком-консалтером в компаниях DuPont, Monsanto, California Research Corporation и .

В 1951 году Фуосс стал членом Национальной академии наук.

Научная деятельность

Электрическая проводимость растворов Изучая электрическую проводимость растворов, Фуосс рассмотрел её с позиции электростатических взаимодействий между ионами. В таком растворе вязкость растворителя принимает макроскопические значения, а диэлектрическая проницаемость — микроскопические; сам растворитель является непрерывной средой.

Электрическая проводимость была измерена для органических и неорганических солей в чистых и смешанных растворителях. Выдвинутая Фуоссом теория о достижении наиболее точных результатов в случае необратимых процессов подтверждалась экспериментами. Основной задачей Фуосс поставил выявление параметров, влияющих на проводимость. Для приготовления смесей с непрерывно меняющимися физическими свойствами он использовал электролиты различной силы, содержащие ионы разных размеров и форм. Применяющиеся при этом растворители отличались высокой чистотой, а их диэлектрическая проницаемость и вязкость варьировалась от низких значений до высоких. Точность измеряемых параметров достигала десятых и сотых долей. Эксперимент строго контролировался: устранялись все побочные эффекты, нарушающие стабильность системы, и избегалось перегревание.

Помимо экспериментов, Фуосс особое внимание уделял теоретической работе. Так, он продолжил развивать теорию Дебая-Хюккеля-Онсагера, изучал слабые электролиты, а также электростатические силы в растворе между его частицами. Кроме того, он пытался усовершенствовать уравнение проводимости и более точно оценить некоторые константы (предельной проводимости Λо и ассоциации КА).

Таким образом, Фуосс занимался двумя видами исследований: экспериментальнымиFuoss R. M., Kraus C. A. Properties of electrolytic solutions. Conductance as influenced by the dielectric constant of the solvent medium // J. Am. Chem. Soc., 1933, v. 1, № 55, p. 21-36. и теоретическимиFuoss R. M., Kraus C. A. Properties of electrolytic solutions. The evaluations of Λo and KA for incompletely dissociated electrolytes // J. Am.Chem. Soc., 1933, v. 2, № 55, p. 476—488..

Исследование полимеров Фуосс внёс огромный вклад в развитие химии полимеров. Начав работу в 1935 году, он добился хорошей воспроизводимости результатовFuoss R. M. Eds. Burk R. E. and Grummitt O. The electrical properties of high polymers // The Chemistry of Large Molecules., 1943, p. 191—218. в своих экспериментах. В проводимых опытах Фуосс пытался избежать возникновения поверхностных эффектов и тщательно следил за ионным составом используемых полимеров. В результате учёный обнаружил, что диэлектрические свойства полярных полимеров зависят от природы полярных групп, содержащихся в этом полимере, концентрации пластификатора и размеров и форм составляющих его молекул. Также было рассмотрено влияние на полярные полимеры переменного внешнего электрического поля.

Исследование полиэлектролитов Работу по исследованию полиэлектролитов Фуосс проводил в Йельском университете. В своих экспериментах Фуосс измерял свойства полиэлектролитов в чистых и содержащих простые электролиты растворителяхFuoss R. M. Electrical transport by polyelectrolytes // J. Polym. Sci., 1954, v. 12, p. 185—198.. Используя молекулярную модель, он показал, что структура полимера определяется меж- и внутримолекулярными электростатическими взаимодействиями. Учёный выяснил, что параметры растворов полиэлектролитов, такие как вязкость и электропроводность, зависят от концентрации растворенного вещества, а также от конформации полимерной цепи, которая может изменяться в результате отталкивания расположенных на ней одноимённых зарядовFuoss R. M., Strauss U. P. The viscosity of mixtures of polyelectrolytes and simple electrolytes // Ann. N.Y. Acad. Sci., 1949, v. 51, p. 836—851.. В дальнейшем стали решаться задачи по применению результатов исследования полиэлектролитов к схожим по свойствам белкам и мембранам. Исследования 1950-х годов привели к появлению новых теоретических и экспериментальных данных о свойствах симметричных электролитов в различных растворителях.

Совместно с Л. Онсагером Фуосс занялся развитием теории Дебая-Хюккеля. Исследования проводились в специально построенной Фуоссом и его учениками лаборатории электропроводности, а анализ данных делался в компьютерном центре Йельского университета. В своих расчётах учёный смог обойтись без допущения об ионной ассоциации электролитов в растворителях с низкой диэлектрической проницаемостью, сохранив при этом более высокий порядок. В уравнении электропроводности в выражениях для ионной ассоциации и в одном гидродинамическом выражении появлялся новый параметр, ионный радиус ao. Предполагалось, что значения ионного радиуса и гидродинамического радиуса должны получаться равными в этих выражениях, однако это не выходило для растворителей с низкой диэлектрической проницаемостью. Таким образом, новая теория не смогла решить всех проблем. Решению этих задач Фуосс посвятил оставшуюся часть своей карьеры.

Фуосс продолжил свою работу по изучению электролитов и после ухода из Йельского университета в 1974 году.

Публикации За свою жизнь Фуосс сделал огромное количество публикаций, научных работ и обзоров. Множество публикаций были сделаны совместно с такими выдающимися учёными, как Дж. С. Форбс, Э. Ланге, Л. Онсагер, , Дж. Г. Кирквуд, Ф. Аккасина и др.

Среди известных журналов, в которых публиковались работы Фуосса, можно выделить следующие:

Journal of Chemical Physics

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Pure and Applied Chemistry

Первые публикации Фуосса появились во время учёбы в Гарварде в 1925 и 1927 годах.

Исследовательская работа в Мюнхене привела к созданию всего лишь одной публикации, вышедшей в 1926 году и описывающей концентрационную зависимость теплоты осаждения хлорида серебра.

Обучение в Брауне способствовало появлению более тридцати публикаций, посвященных свойствам растворов электролитовFuoss. R. M., Mead D. J., Kraus. C. A. Properties of electrolytic solutions. Conductance of mixed electrolytes in ethylene chloride. Tetrabutyl- and tetramethyl-ammonium picrates // Trans. Faraday Soc., 1936, v. 19, № 32, p. 594—606.. Некоторые статьи опубликовались уже после завершения обучения учёным. В статьях обсуждались результаты как проведенных экспериментов, так и теоретических исследований.

Работа, проделанная до начала Второй мировой войны, привела к появлению двадцати шести статей об электрических свойствах твёрдых телFuoss R. M. Electrical properties of solids. Experimental methods // J. Am. Chem.Soc., 1937, v. 1, № 59, p. 1703—1713..

В целом, исследованию электролитов Фуосс посвятил более восьмидесяти научных и обзорных статей, описывающих все стороны электрической проводимости. Много работ было посвящено проводимости симметричных электролитовFuoss R. M., Onsager L. Thermodynamic potentials of symmetrical electrolytes // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 1961, v. 47, p. 818—825.. Кроме того, в 1959 году Фуосс написал книгу «Проводимость электролитов»Fuoss R.M., Accascina F. Electrolytic Conductance. New York: Interscience, 1960.. Последние публикации Фуосса были сделаны в период между 1974 и 1980 годом, было опубликовано более двадцати статей в известных журналах.

Помимо научных публикаций, Фуосс написал биографию Теодора Шидловского, американского химика родом из России, члена Национальной академии наук, занимающегося работой по применению электрохимии в жизненно важных процессах и живых клетках.

Личность