Войти
| Фрэнк Спеддинг | |
|---|---|
 Фрэнк Спеддинг | |
| Родился | (1902-10-22) 22 октября 1902 г.. Гамильтон, Онтарио |
| Умер | 15 декабря 1984 года (1984-12-15) (82 года). Эймс, Айова |
| Гражданство | США |
| Alma mater | Мичиганский университет (BS 1925, MS 1926). Калифорнийский университет, Беркли (доктор философии 1929) |
| Известен по | процессу Эймса |
| Награды | Премия ACS в области чистой химии (1933). Премия Ирвинга Ленгмюра (1933). Премия Уильяма Х. Николса (1952). Джеймс Дуглас Голд Медаль (1961). Медаль Фрэнсиса Дж. Кламера (1969) |
| Научная карьера | |
| Учреждения | Корнельский университет. Лаборатория Кавендиша. Университет штата Айова. Металлургический Лаборатория. Лаборатория Эймса |
| Диссертация | Линейные спектры поглощения в твердых телах при низких температурах в видимой и ультрафиолетовой областях спектра (1929) |
| Докторант | Гилберт Н. Льюис |
Франк Хар старый Спеддинг (22 октября 1902 - 15 декабря 1984) был канадско-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 университета и Калифорнийский университет в Беркли, Спеддинг стал доцентом и главой кафедры 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 1941 году, профессором физики в 1950 году, профессором металлургии в 1962 году и, наконец, заслуженным профессором в 1973 году. Вместе с доктором Харли Вильгельмом он стал соучредителем компании. Институт атомных исследований и Лаборатория Эймса из 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, и позже использовали 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.
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. Он стал натурализованным гражданином США через своего отца. 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 (BS). он получил степень магистра в области химической инженерии в 1925 году и получил степень магистра аналитической химии в следующем году.
Будучи студентом, Спеддинг не согласился с преобладающим объяснением Фридриха Августа Кекуле того, как шесть атомов углерода в бензоле удерживаются вместе и предложили альтернативное объяснение. Его профессор, Моисей Гомберг, признал, что это то же самое, что (неверная) модель, предложенная Альбертом Ладенбургом в 1869 году. По предложению Гомберга, Спеддинг подал заявку в Университет г. Калифорния, Беркли, чтобы получить докторскую степень у Гилберта Н. Льюиса. Гомберг написал рекомендацию, чтобы Спеддинг был не только принят, но и получил стипендию для преподавания. Под руководством Льюиса Спеддинг получил степень доктора философии (Ph.D.) в 1929 году, написав диссертацию на тему «Спектры линейного поглощения в твердых телах при низких температурах в видимой и ультрафиолетовой областях спектра». В том же году он был опубликован в Physical Review.
Выпуск Спеддинга совпал с началом Великой депрессии, и стало трудно найти работу. С 1930 по 1932 год Спеддинг получил национальную исследовательскую стипендию, что позволило ему остаться в Беркли и продолжить свои исследования спектров твердых тел. 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 Университет Саскачевана 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.
С 1932 по 1934 год Спеддинг работал у Льюиса преподавателем химии. Примерно в это же время он заинтересовался химией редкоземельных элементов. 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 человек, предлагающий несколько фунтов европия и самария. Его благодетелем был Герберт Ньюби Маккой, бывший профессор химии из Чикагского университета, который получил эти элементы от компании Lindsay Light and Chemical Company, где они были побочным продуктом. тория производства. Несколько недель спустя Спеддинг получил по почте пакет с банками с металлами.
В 1934 году Спеддинг получил стипендию Гуггенхайма, что позволило ему учиться в Европе. Чтобы сэкономить деньги, Спеддинг и его жена отправились в Европу, направившись на запад через Тихий океан. Он намеревался учиться в Германии у Джеймса Франка и Фрэнсиса Симона, но они бежали из Германии после того, как Адольф Гитлер пришел к власти в марте 1933 года. Вместо этого он отправился в Лаборатория Кавендиша в Кембриджском университете в Англии, где его приветствовал Ральф Х. Фаулер. Спеддинг работал с Джоном Леннард-Джонсом и посещал лекции, которые читал Макс Борн. Он посетил Нильса Бора в Копенгагене и прочитал лекцию в Ленинграде.
. Когда Спеддинг вернулся в Соединенные Штаты в 1935 году, страна все еще находилась в тисках Великой депрессии. и рынок труда не улучшился. Он был Джорджем Фишером Бейкером доцентом Корнельского университета с 1935 по 1937 год. Это была еще одна временная должность, но она позволяла ему работать с Гансом Бете. В какой-то момент он поехал в Государственный университет Огайо в надежде найти постоянную должность. Эта должность уже была заполнена, но профессор химии У. Л. Эванс знал, что Уинфред Ф. (Бак) Кувер из Государственного колледжа штата Айова в Эймсе, штат Айова, имел должность. «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».
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 преподавателем. профессор химии в 1941 году, профессор физики в 1950 году, профессор металлургии в 1962 году и, наконец, почетный профессор в 1973 году.
К февралю 1942 года Соединенные Штаты вступили в Вторая мировая война и Манхэттенский проект нарастали. В Чикагском университете Артур Х. Комптон основал свою Металлургическую лабораторию. Его задача заключалась в создании ядерных реакторов для создания плутония, который будет использоваться в атомных бомбах. За советом по созданию химического отдела лаборатории физик Комптон обратился к Герберту Маккою, который имел значительный опыт работы с изотопами и радиоактивными элементами. Маккой рекомендовал Спеддинга в качестве эксперта по редкоземельным элементам, которые по химическому составу были подобны ряду актинидов, который включал уран и плутоний. Комптон попросил Спеддинга возглавить химический отдел металлургической лаборатории.
Из-за нехватки места в Чикагском университете Спеддинг предложил организовать часть химического отделения в колледже штата Айова в Эймсе, где он коллеги, которые были готовы помочь. Было решено, что Спеддинг будет проводить половину каждой недели в Эймсе, а половину - в Чикаго. Первой задачей на повестке дня было найти уран для ядерного реактора, который Энрико Ферми предлагал построить. Единственный коммерчески доступный металлический уран был произведен Westinghouse Electric and Manufacturing Company с использованием фотохимического процесса, в результате которого были получены слитки размером четверть, которые продавались примерно по 20 долларов за грамм. Эдвард Кройц, глава группы, ответственной за производство урана, хотел получить металлическую сферу размером с апельсин для своих экспериментов. С технологией Westinghouse его производство обошлось бы в 200 000 долларов и потребовало бы год для производства.
Другой серьезной проблемой была чистота урана. Примеси могут действовать как нейтронные яды и мешать работе ядерного реактора, но оксид урана, который Ферми хотел для своего экспериментального реактора, содержал неприемлемо большое количество примесей. В результате в ссылках, опубликованных до 1942 года, обычно указывалась его температура плавления около 1800 ° C (3270 ° F), когда чистый металлический уран фактически плавится при 1132 ° C (2070 ° F). 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-Луис, 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 высокочистого оксида урана.
Спеддинг нанял двух химиков. профессора Эймса для его группы, Харли Вильгельм и И.Б. Джонс. 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 и спекать и хранить в банках, но для того, чтобы его можно было использовать, его нужно было расплавить и отлить. Команда Эймса обнаружила, что расплавленный уран можно заливать в контейнер графит. Хотя было известно, что графит реагирует с ураном, с этим можно было справиться, потому что карбид образовывался только там, где они соприкасались.
Чтобы получить металлический уран, они пытались восстановить оксид урана водородом, но это не сработало. Затем они исследовали процесс (теперь известный как процесс Эймса ), первоначально разработанный Дж. К. Гоггинсом и другими в Университете Нью-Гэмпшира в 1926 году. Он включал смешивание тетрахлорида урана и металлический кальций в стальном сосуде высокого давления с покрытием из оксида кальция (известный как «бомба») и его 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). Начиная с июля 1943 года, Маллинкродт, Union Carbide и DuPont начали производство урана по технологии Эймса, и к началу 1945 года компания Ames свернула собственное производство. В результате Лаборатория Эймса никогда не переезжал в Чикаго, но Спеддинг присутствовал в Чикагском университете 2 декабря 1942 года, чтобы стать свидетелем первой контролируемой ядерной цепной реакции на ферми Chicago Pile-1.
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 было облучить для получения расщепляющегося урана-233. Для тория был разработан процесс восстановления кальция, и было произведено около 4500 фунтов (2000 кг).
После Второй мировой войны Спеддинг основал Институт атомных исследований и Лаборатория Эймса из Комиссии по атомной энергии. Он руководил лабораторией Эймса с момента ее основания в 1947 году до 1968 года. Первоначально она была основана на территории Государственного колледжа штата Айова. Были построены постоянные здания, открытые в 1948 и 1950 годах, впоследствии названные Зал Вильгельма и Зал Спеддинг. Спеддинг был «общепризнан как один из ведущих мировых экспертов по идентификации и разделению редкоземельных элементов». Он разработал ионообменный метод разделения и очистки редкоземельных элементов с использованием ионообменных смол. Позже он использовал ионный обмен для разделения изотопов отдельных элементов, включая сотни граммов почти чистого азота-15.
. За свою карьеру Спеддинг опубликовал более 260 рецензируемых статей, из них 22 патенты от своего имени и совместно с другими. Около 88 студентов получили степень доктора философии. степень под его руководством. После выхода на пенсию в 1972 году он написал 60 книг. Он получил премию Уильяма Х. Николса от Американского химического общества в 1952 году, Джеймс Дуглас Золотую медаль от Американского горно-металлургического института. и «Инженеры-нефтяники» в 1961 г. и Медаль Фрэнсиса Дж. Кламера от Института Франклина в 1969 г. Он несколько раз был номинирован на Нобелевскую премию по химии, но так и не получил. Премия под названием «Премия Фрэнка Х. Спеддинга» вручается на ежегодной конференции по исследованию редких земель.
Спеддинг перенес инсульт в ноябре 1984 года и был госпитализирован, но отправлен домой. Он внезапно скончался 15 декабря 1984 года и был похоронен на кладбище в Университете штата Айова. У него остались жена, дочь и трое внуков. Его документы хранятся в Отделе специальных коллекций Университета штата Айова.
