Wallace Carothers - Wallace Carothers

Wallace Hume Carothers
Wallace Carothers, im Labor.jpg
Geboren ( 1896-04-27 )27. April 1896
Ist gestorben 29. April 1937 (1937-04-29)(41 Jahre)
Alma Mater Universität von Illinois
Bekannt für Erfindung von Neopren und Nylon
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Organische Chemie
Doktoratsberater Roger Adams

Wallace Hume Carothers ( / k ə r ʌ ð ər z / , 27. April 1896 - 29. April 1937) war ein amerikanischer Chemiker, Erfinder und der Führer der organischen Chemie bei DuPont , die mit der Erfindung der gutgeschrieben wurde Nylon .

Carothers war Gruppenleiter im Labor der DuPont Experimental Station in der Nähe von Wilmington, Delaware , wo die meiste Polymerforschung betrieben wurde. Carothers war ein organischer Chemiker, der neben der ersten Entwicklung von Nylon auch den Grundstein für Neopren legte . Nach seiner Promotion lehrte er an mehreren Universitäten, bevor er von DuPont angestellt wurde, um in der Grundlagenforschung zu arbeiten.

Am 21. Februar 1936 heiratete er Helen Sweetman. Carothers litt seit seiner Jugend unter Depressionen. Trotz seines Erfolgs mit Nylon hatte er das Gefühl, nicht viel erreicht zu haben und ihm die Ideen ausgegangen. Sein Unglück wurde durch den Tod seiner Schwester noch verschlimmert, und am 28. April 1937 beging er Selbstmord, indem er Kaliumcyanid trank . Seine Tochter Jane wurde am 27.11.1937 geboren.

Ausbildung und akademische Laufbahn

Carothers wurde am 27. April 1896 in Burlington, Iowa , als Tochter von Ira und Mary Evalina Carothers geboren. Er war das älteste von vier Kindern. Er hatte einen Bruder und zwei Schwestern: John, Isobel und Elizabeth. Als Jugendlicher war Carothers von Werkzeugen und mechanischen Geräten fasziniert und verbrachte viele Stunden damit, zu experimentieren. Er besuchte die öffentliche Schule in Des Moines, Iowa , wo er als gewissenhafter Schüler bekannt war. Nach dem Abschluss schrieb sich Carothers unter dem Druck seines Vaters am Capital City Commercial College in Des Moines ein, wo sein Vater Vizepräsident war, und absolvierte im Juli 1915 den Lehrplan für Buchhaltung und Sekretariat.

Im September 1915 trat er in das Tarkio College in Missouri ein . Obwohl er zunächst Englisch als Hauptfach studierte, wechselte er unter dem Einfluss von Arthur Pardee, dem Leiter dieser Abteilung, zur Chemie. Carothers war in Chemie so hervorragend, dass er vor seinem Abschluss zum Chemielehrer ernannt wurde und den Oberstufenkurs studierte und unterrichtete, als Pardee ging, um Vorsitzender der Chemieabteilung an der University of South Dakota zu werden . Er schloss 1920 im Alter von 24 Jahren in Tarkio mit einem Bachelor of Science ab. Anschließend ging er an die University of Illinois für seinen Master of Arts, den er 1921 unter der Leitung von Professor Carl Marvel erhielt .

Während des Schuljahres 1921–22 hielt Carothers eine einjährige Anstellung als Chemielehrer an der University of South Dakota . An der University of South Dakota begann er seine unabhängige Forschung, die zu einem Artikel führte, der vom Journal of the American Chemical Society akzeptiert wurde . In dieser Arbeit maß er die physikalischen Eigenschaften von Phenylisocyanat und von Diazobenzol-Imid (jetzt bekannt als Phenylazid ). Die Eigenschaften haben sehr ähnliche Werte, was ihn zu dem Schluss führte, dass die Struktur der zweiten Verbindung C 6 H 5 -N=N=N ist, mit den drei Stickstoffatomen in einer linearen Kette und nicht wie zuvor angenommen in einem Ring.

Er ging zurück an die University of Illinois, um seinen Ph.D. unter Roger Adams . Sein Diplom wurde ihm 1924 verliehen. Er spezialisierte sich auf organische Chemie und hatte die Nebenfächer Physikalische Chemie und Mathematik. Er arbeitete von 1922 bis 1923 als wissenschaftlicher Mitarbeiter und erhielt 1923 bis 1924 das Carr Fellowship. Dies war zu dieser Zeit die renommierteste Auszeichnung der Universität.

Er wurde 1926 als Mitglied des Zeta Chapters an der University of Illinois in Alpha Chi Sigma eingeführt .

Nach seiner Promotion blieb Carothers zwei Jahre als Dozent für organische Chemie an der University of Illinois.

1926 wechselte Carothers an die Harvard University . Wieder war er Dozent für organische Chemie. James B. Conant , der 1933 Präsident des Harvard College wurde, sagte über Carothers:

In seinen Recherchen zeigte Dr. Carothers schon zu dieser Zeit den hohen Grad an Originalität, der sein späteres Werk kennzeichnete. Er begnügte sich nie damit, ausgetretenen Pfaden zu folgen oder die üblichen Interpretationen organischer Reaktionen zu akzeptieren. Während seiner Zeit in Harvard begannen seine ersten Überlegungen zur Polymerisation und zur Struktur von Substanzen mit hohem Molekulargewicht.

1927 beschloss DuPont, grundlegende Grundlagenforschung zu finanzieren: Forschung, die nicht bewusst auf die Entwicklung eines gewinnbringenden Produkts abzielte. Carothers reiste nach Wilmington, Delaware , um die Möglichkeit zu besprechen, im neuen DuPont-Labor für Grundlagenforschung die Leitung der organischen Chemie zu übernehmen.

Wechsel zu DuPont

Die Entscheidung, die Wissenschaft zu verlassen, fiel Carothers schwer. Zunächst lehnte er DuPonts Stellenangebot ab und erklärte, dass "ich an neurotischen Anfällen mit verminderter Leistungsfähigkeit leide, die dort eine viel schwerwiegendere Behinderung darstellen könnten als hier." Trotz dieses Eingeständnisses reiste ein DuPont-Manager, Hamilton Bradshaw, nach Harvard und überzeugte Carothers, seine Meinung zu ändern. Sein Gehalt betrug 500 US-Dollar im Monat, verglichen mit nur 267 US-Dollar in Harvard (3200 US-Dollar pro Jahr).

Später in einem Brief an Wilko Machetanz, seinen Mitbewohner in Tarkio, führte Carothers seine Depressionen aus: "Ich stelle fest, dass ich selbst jetzt unkalkulierbare Vorteile annehme, die aus reiner Großmut und gutem Willen angeboten werden, und es unterlasse, auch nur eine so triviale Rückkehr zu leisten, wie es die Umstände erlauben." und menschliches Gefühl und Anstand verlangen, aus Stumpfsinn oder Angst oder Egoismus oder bloßer Gleichgültigkeit und völliger Gefühlslosigkeit."

Neopren

Carothers begann am 6. Februar 1928 an der DuPont Experimental Station zu arbeiten. Die Synthese eines Polymers mit einem Molekulargewicht von mehr als 4.200, der von Dr. Emil Fischer erreichten Masse , war sein vorrangiges Ziel.

Im Sommer 1928 hatte Carothers einen kleinen Stab von Ph.D. Chemiker und zwei Berater: Dr. Roger Adams, sein Doktorvater, und Dr. Carl Marvel, sein Dozent für organische Chemie an der University of Illinois. Das Labor, in dem diese Spitzenwissenschaftler arbeiteten, wurde als "Purity Hall" bekannt. Es war entmutigend, dass "Purity Hall" Mitte 1929 noch kein Polymer mit einem Gewicht von weit über 4.000 hergestellt hatte.

Im Januar 1930 wurde Dr. Elmer K. Bolton stellvertretender Chemiedirektor in der Chemieabteilung und damit der unmittelbare Chef von Carothers. Bolton wollte 1930 praktische Ergebnisse, und sein Wunsch wurde erfüllt. Bolton bat Carothers , die Chemie eines Acetylen - Polymers zu untersuchen , um synthetischen Kautschuk herzustellen . Im April 1930 isolierte einer der Mitarbeiter von Carothers, Dr. Arnold M. Collins , Chloropren , eine Flüssigkeit, die polymerisierte, um ein festes Material herzustellen, das Gummi ähnelte. Dieses Produkt war der erste synthetische Kautschuk und ist heute als Neopren bekannt .

Polyester

Im selben Jahr begann Dr. Julian W. Hill , ein weiteres Mitglied des Carothers-Teams, erneut daran zu arbeiten, einen Polyester mit einem Molekulargewicht von über 4.000 herzustellen . Seine Bemühungen hatten bald großen Erfolg, als er ein synthetisches Polymer mit einem Molekulargewicht von etwa 12.000 herstellte. Das hohe Molekulargewicht ermöglichte es, das geschmolzene Polymer zu Fasersträngen auszudehnen. So entstand die erste Kunstseide , die von den Chemikern als Superpolyester beschrieben wurde.

Polyester und Polyamide sind Beispiele für Kondensationspolymere, die durch Stufenwachstumspolymerisation gebildet werden . Carothers arbeitete die Theorie der Stufenwachstumspolymerisation aus und leitete die Carothers-Gleichung ab, die den durchschnittlichen Polymerisationsgrad mit der fraktionierten Umwandlung (oder Ausbeute ) von Monomer in Polymer in Beziehung setzt . Diese Gleichung zeigt, dass für ein hohes Molekulargewicht eine sehr hohe fraktionelle Umwandlung erforderlich ist (nur für Stufenwachstumspolymere).

Hill auch eine synthetische Faser hergestellt , die durch die Kombination von elastischer und stark war , Glykole und zweiwertige Säuren und Erhitzen unter vermindertem Druck, unter Verwendung eines molekularen noch die letzten Spuren von Wasser in der Kondensationsreaktion erzeugt zu entfernen. Leider konnte die hergestellte Faser nicht vermarktet werden, da sie beim Einlegen in heißes Wasser zu einer klebrigen Masse wurde. Carothers ließ seine Forschungen zu Polymeren für mehrere Jahre fallen.

Spätere Karriere und Depressionen

1931 zog Carothers mit drei anderen DuPont-Wissenschaftlern in ein Haus in Wilmington, das als Whiskey Acres bekannt wurde. Er war kein Einsiedler, aber seine depressiven Verstimmungen hinderten ihn oft daran, alle Aktivitäten zu genießen, an denen seine Mitbewohner teilnahmen. In einem Brief an eine enge Freundin, Frances Spencer, sagte er: "Es scheint nicht viel über meine Erfahrungen außerhalb der Chemie zu berichten. Ich lebe jetzt mit drei anderen Junggesellen auf dem Land, und sie sind sozial." geneigt sind alle mit hohen Hüten und weißen Krawatten ausgegangen, während ich nach meiner alten Sitte mürrisch zu Hause sitze." Ungefähr zu dieser Zeit zeigte Carothers Julian Hill, dass er eine Zyanidkapsel an seiner Uhrkette befestigt hatte.

Carothers hasste die öffentliche Rede, die notwendig war, um seinen Bekanntheitsgrad zu wahren. In einem Brief an Frances Spencer im Januar 1932 erzählte er: „Ich bin in den Ferien nach New Haven gefahren und habe eine Rede auf dem Bio-Symposium gehalten und es war notwendig, beträchtliche Mengen Alkohol zu konsumieren, um meine Nerven für diesen Anlass zu beruhigen. … Meine Nervosität, Verdrießlichkeit und Schwankung werden mit der Zeit schlimmer, und das häufige Trinken bringt keine dauerhafte Besserung für mich gerade ziemlich schwarz."

Im Jahr 1932 wurde die Vereinbarung, unter der Carothers eingestellt wurde, von Dr. Bolton geändert. "Purity Hall" würde sich nun darauf konzentrieren, "eine engere Beziehung zwischen den obersten Zielen unserer Arbeit und den Interessen des Unternehmens herzustellen". Dadurch wurden Mittel von der Grundlagenforschung in die Praxisforschung verlagert. Carothers sah sich nicht als geschickter Wirtschaftsforscher. Er schlug vor, die grundlegende Arbeit auf zwei oder drei Vorschläge zu beschränken, was den Interessen von DuPont entspräche.

Carothers' Privatleben war während dieser Zeit beschäftigt. Er hatte eine Affäre mit einer verheirateten Frau, Sylvia Moore, die 1933 mit ihrem Mann die Scheidung einreichte. Gleichzeitig machte er sich Sorgen um die finanziellen Probleme seiner Eltern und plante, sie nach Wilmington zu holen. Ohne an die möglichen emotionalen Folgen dieses Umzugs zu denken, kaufte er ein Haus in Arden, etwa 16 km von der Experimentalstation entfernt und zog mit seinen Eltern ein. Damals war er 37 Jahre alt. Der Umgang mit seinen Eltern wurde bald angespannt. Carothers traf sich immer noch mit Sylvia Moore, die jetzt Single war, und seine Eltern missbilligten die Beziehung. Da die Spannungen im Haushalt zu anstrengend waren, kehrten seine Eltern im Frühjahr 1934 nach Des Moines zurück.

Polyamide

1934 wandte Carothers seine Aufmerksamkeit wieder den Fasern zu. Nun ist die Mannschaft substituierte di Amine für Glykole mit einer Art von Polymer a genannt herzustellen Polyamid . Diese Stoffe waren viel stabiler als die unter Verwendung der Glykole gebildeten Polyester. Die Fähigkeit von Polyamiden, durch Wasserstoffbrückenbindung kristalline Domänen zu bilden, verleiht ihnen verbesserte mechanische Eigenschaften. Daher könnten sie eine synthetische Seide herstellen, die für den täglichen Gebrauch praktisch wäre. Seine Forschung führte zur Erfindung einer Reihe neuer Polyamide. Die Laborarbeit für dieses Projekt wurde von Dr. WR Peterson und Dr. Donald Coffman durchgeführt. 1935 wurde Dr. Gerard Berchet mit dieser Polyamidforschung beauftragt.

Während dieser produktiven Forschungsphase im Sommer 1934, vor der endgültigen Erfindung des Nylons, verschwand Carothers. Er kam nicht zur Arbeit, und niemand wusste, wo er war. Er wurde in einer kleinen psychiatrischen Klinik, der Pinel Clinic, in der Nähe der berühmten Phipps Clinic gefunden, die mit dem Johns Hopkins Hospital in Baltimore verbunden ist. Offenbar war er so depressiv geworden, dass er nach Baltimore fuhr, um einen Psychiater aufzusuchen, der ihn in die Klinik brachte.

Nylon

Kurz nach seiner Entlassung aus der Klinik kehrte Carothers zu DuPont zurück. Bolton beauftragte Carothers mit der Arbeit an Polyamiden.

Carothers Arbeit an linearen Superpolymeren begann als uneingeschränkter Streifzug ins Unbekannte ohne praktisches Ziel. Aber die Forschung war auf einem neuen Gebiet der Chemie und Du Pont glaubte, dass jeder neue chemische Durchbruch wahrscheinlich von Wert für das Unternehmen sein würde. Im Laufe der Forschung erhielt Carothers einige Superpolymere, die bei hohen Temperaturen viskose Feststoffe wurden, und es wurde beobachtet, dass aus diesem Material Filamente hergestellt werden können, wenn ein Stab in das geschmolzene Polymer getaucht und herausgezogen wird. Bei dieser Entdeckung verlagerte sich der Fokus des Projekts auf diese Filamente und 'Nylon' war das Ergebnis.

Am 28. Februar 1935 produzierte Gerard Berchet unter der Leitung von Carothers eine halbe Unze Polymer aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure , wodurch Polyamid 6-6 entstand, die Substanz, die als Nylon bekannt wurde. Es war aufgrund seines hohen Schmelzpunktes schwierig zu verarbeiten, aber Bolton wählte dieses Polyamid als dasjenige, das er kommerziell entwickeln wollte. Er wählte Dr. George Graves aus, um mit Carothers an dem Projekt zu arbeiten. Schließlich verdrängte Graves Carothers als Leiter des Polyamid-Projekts. Darüber hinaus arbeiteten Dutzende von Chemikern und Ingenieuren daran, Polyamid 6-6 zu einem brauchbaren Handelsprodukt zu veredeln.

Heirat und Tod

Am 21. Februar 1936 heiratete Carothers Helen Sweetman, mit der er seit 1934 zusammen war. Sweetman hatte einen Bachelor-Abschluss mit Hauptfach Chemie und arbeitete für DuPont an der Vorbereitung von Patentanmeldungen.

Bald darauf, am 30. April 1936, wurde Carothers in die National Academy of Sciences gewählt , eine sehr hohe Ehre. Carothers war der erste industrielle organische Chemiker, dem diese Ehre zuteil wurde. Doch im Juni 1936 konnte Carothers trotz dieser Ehrung, die seinen Beitrag zur Wissenschaft bestätigte, die Depression, die ihn daran hinderte, zu arbeiten, nicht loswerden. Anfang Juni wurde er unfreiwillig in das Philadelphia Institute des Pennsylvania Hospital , einer angesehenen Nervenheilanstalt, eingeliefert, wo Dr. Kenneth Appel sein Psychiater war. Einen Monat später durfte er das Institut verlassen, um mit Freunden in den Tiroler Alpen wandern zu gehen. Geplant war eine zweiwöchige Tageswanderung mit Dr. Roger Adams und Dr. John Flack. Nachdem sie gegangen waren, blieb er allein und wanderte, ohne irgendjemandem etwas zu sagen, nicht einmal seiner Frau. Am 14. September erschien er plötzlich an ihrem Schreibtisch in der Experimentalstation. Von diesem Zeitpunkt an wurde von Carothers keine wirkliche Arbeit an der Experimentalstation erwartet. Er ging oft hinein und besuchte ihn. Er begann wieder in Whiskey Acres zu leben, nachdem seine Frau mit Dr. Appel vereinbart hatte, dass sie nicht stark genug sei, um über Carothers zu wachen.

Am 8. Januar 1937 starb Carothers' Schwester Isobel an einer Lungenentzündung. Wallace und Helen Carothers reisten nach Chicago, um an ihrer Beerdigung teilzunehmen, und dann nach Des Moines für ihre Beerdigung. Er reiste immer noch nach Philadelphia, um seinen Psychiater Dr. Appel zu besuchen, der einem Freund von Carothers sagte, dass er Selbstmord für das wahrscheinliche Ergebnis von Carothers' Fall hielt.

Am 28. April 1937 ging Carothers zur Experimentalstation, um zu arbeiten. Er beging am nächsten Tag in einem Hotelzimmer in Philadelphia Selbstmord, indem er Chemikalien einnahm. Es wurde keine Notiz gefunden.

1982 wurde er posthum in die Alpha Chi Sigma Hall of Fame aufgenommen.

Patente

  • US-Patent 1,995,291 "Alkylene Carbonate and Process of Making It", eingereicht im November 1929, erteilt im März 1935
  • US-Patent 2,012,267 "Alkylene Ester of Polybasic Acids", eingereicht im August 1929, erteilt im August 1935
  • US-Patent 2,071,250 "Linear Condensation Polymers", eingereicht im Juli 1931, erteilt im Februar 1937

Verweise

Externe Links