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Pauling, Linus, in full LINUS CARL PAULING (b.
Feb. 28, 1901, Portland, Ore., U.S.--d. Aug. 19, 1994, Big Sur, Calif.),
American chemist who applied quantum mechanics to the study of molecular
structures, particularly in connection with chemical bonding. Pauling received
two Nobel Prizes, one for Chemistry in 1954 and another for Peace in 1962 (the
latter in recognition of his efforts on behalf of the international control of
nuclear weapons and his campaigns against nuclear testing).
Education.
Pauling received his B.S. in chemical engineering at Oregon State
Agricultural College (now Oregon State University), Corvallis, in 1922, then
became a graduate assistant at the California Institute of Technology, Pasadena,
where he took his Ph.D. in physical chemistry in 1925. For two years he was a
postdoctoral fellow in Europe, working in the laboratories of such noted
scientists as Arnold Sommerfeld in Munich, Niels Bohr in Copenhagen, Erwin Schrödinger
in Zürich, and Sir William Henry Bragg in London. He returned to the
California Institute of Technology as assistant professor of chemistry in 1927,
becoming full professor in 1931 and serving as director of the Gates and Crellin
Laboratories of Chemistry between 1936 and 1958.
Scientific
achievements
Pauling's chemical work, for which he received his first Nobel Prize, dealt
with the many aspects of molecular structure, ranging from simple molecules
to proteins. He was among the first to apply the principles of quantum
mechanics to the structure of molecules and effectively utilized X-ray
diffraction (the alteration of the straight course of X rays by the interference
of an atom or group of atoms), electron diffraction (interference with the
course of electrons by atoms), magnetic effects, and the heat involved in
forming chemical compounds for the calculation of interatomic distances and the
angles between chemical bonds. He was successful in relating the distances and
angles between chemical bonds to molecular characteristics and to interaction
between molecules.
In order to account for the equivalency of the four bonds around the carbon
atom, he introduced the concept of hybrid
orbitals, in which electron orbits are moved from their original
positions by mutual repulsion. Pauling also recognized the presence of hybrid
orbitals in the coordination of ions or groups of ions in a definite geometric
arrangement about a central ion. His theory of directed (positive and negative)
valence (the capacity of an atom to combine with other atoms) was an outgrowth
of his early work, as was the concept of the partial ionic character of covalent
bonds--i.e., atoms sharing electrons. His empirical concept of
electronegativity, the power of attraction for electrons in a covalent bond, was
useful in further clarification of these problems. In the case of compounds the
molecules of which cannot be represented unambiguously by a single structure, he
introduced the concept of resonance
hybrids whereby the true structure of the molecule is regarded as an
intermediate state between two or more depictable structures. The resonance
theory came under heavy but unsuccessful attack in the U.S.S.R. in 1951 when
doctrinaire scientists of the Communist Party argued that it conflicted with
dialectical materialist principles. The ideas on bonding were developed serially
in his numerous journal articles during his early career and were consolidated
in his book The Nature of the Chemical
Bond, and the Structure of Molecules and Crystals (1939), which grew out of
lectures he gave in 1937 and 1938. The textbook proved to be one of the most
influential of the century.
In 1934 Pauling began to apply his knowledge of molecular structure to the
complex molecules of living tissues, particularly in connection with proteins.
His studies of the magnetic susceptibility (the ease with which something can be
magnetized) of the hemoglobin (the red protein in
the red cells of the blood) molecule during oxygenation inaugurated a succession
of studies that led to a theory of native proteins (active proteins as found in
living organisms), denatured proteins (ones that through heat or chemical action
have broken some of their bonds), and coagulated (solidified) proteins. He
became interested in proteins
involved in immunological reactions and in 1940, with a German-born biologist, Max
Delbrück, developed a concept of molecular complementarity in
antibody-antigen reactions (in which the production of antibodies is stimulated
in an organism when foreign substances called antigens are introduced). He
recognized the importance of hydrogen bonding in protein structure and in
interactions between macromolecules (extremely large molecules usually built
from repeating groups of smaller molecules). His work with an American chemist, Robert
B. Corey, on the structure of amino acids and polypeptides (the chief
components of proteins) led him to recognize that certain proteins have helical
structures. (see also Index: helix)
Late in the 1940s Pauling became interested in sickle-cell
anemia when he learned that the red blood corpuscles show their abnormal
crescent shape only in venous blood. Intuitively, he reasoned that the cause of
the cell deformity must lie in a genetic defect associated with hemoglobin
formation. His studies showed that the sickling effect was nullified by the
presence of oxygen in the arterial blood.
Pauling also developed a molecular model for the explanation of anesthesia
that was made public in 1961, introduced ideas toward the understanding of
memory processes, and in 1965 postulated a theory of the atomic nucleus that had
certain advantages over other models. His scientific career was characterized by
the application of intuitive guesses aided by a phenomenal memory of chemical
facts. Pauling referred to this as the stochastic method (from the Greek
"apt to divine the truth by conjecture").
Campaign
for nuclear weapons disarmament.
Following the development of nuclear weapons, Pauling became deeply concerned
about the possible hazards of exposure to radiation associated with weapons testing.
He expressed his view in his book No More War! (1958). In January 1958 he
brought to the United Nations a petition signed by 11,021 scientists from all
over the world urging an end to nuclear weapons tests. In 1963 he left the
California Institute of Technology to become a staff member of the Center for
the Study of Democratic Institutions at Santa Barbara, where he largely devoted
himself to the study of problems of peace and war. No official reason was given
for the award of the Peace Prize for 1962 to Pauling in 1963, but it is widely
assumed that he received it for his efforts in behalf of the Nuclear Test-Ban Treaty
that was concluded in the same year. His pacifist views estranged him from many
scientists with whom he had been closely associated during the years of World
War II, when he had served as a civilian with the Office of Scientific Research
and Development. Though he was equally opposed to nuclear testing by the United
States and the Soviet Union, his loyalty to the U.S. was questioned in some
conservative political circles. (see also Index:
pacifism)
Later
years.
In 1969 Pauling resigned a position he had held for two years with the
University of California, San Diego, in protest against the educational policies
of the governor of California. He joined the chemistry department of Stanford
University in California, where he was named professor emeritus in 1974. In 1973
he founded the Linus Pauling Institute of Science and Medicine to study the
prevention and treatment of illness through the intake of optimum doses of
vitamins and minerals, especially the daily intake of megadoses (6 to 18 grams)
of vitamin C. His theories on vitamin C and
nutrition therapy, which he promoted in his books Vitamin
C and the Common Cold (1970), Cancer
and Vitamin C (1979), and How to Live
Longer and Feel Better (1986), provoked much controversy in the medical
community.
In addition to winning two Nobel Prizes, Pauling was widely honoured in
scientific and pacifist circles. He held guest appointments in many other
universities, both at home and abroad. His success as a scientist was based on
his capacity for quick insight into new problems, his ability to recognize
interrelationships, and the courage to put forward unorthodox ideas. While his
concepts were not always correct, they always stimulated discussion and
investigation. (A.J.I./
Ed.)
BIBLIOGRAPHY.
Anthony Serafini, Linus Pauling (1989).
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폴링 [Linus (Carl) Pauling].
1901. 2. 28 미국 오리건 포틀랜드~1994.
8. 19 캘리포니아.
미국의 화학자.
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| 폴링, Y. Karsh가
찍은 사진 |
특히 양자역학을 화학결합과 관련지어 분자구조에 관한
연구에 적용했다. 그는 노벨상을 2번 받았는데, 한번은 1954년에
화학상을, 또 한번은 1962년에 평화상을 받았다(평화상은
핵무기의 국제적 통제를 위한 그의 노력과 핵실험
반대운동에 대한 공로로 받았음). 1972년에는 국제 레닌
평화상을 받았다.
교육
그는 약사인 허만 윌리엄 폴링과 루시 이사벨(달링)의
아들로 태어나 1922년 코밸리스에 있는 오리건주립농과대학(지금의
오리건주립대학교)에서 화학공학학사학위를 받았고, 그후
패서디나에 있는 캘리포니아공과대학에서 대학원생 조교가
되었으며, 1925년 그곳에서 물리화학박사학위를 받았다. 2년
동안 유럽에서 박사 후 과정 연구원으로 있으면서 뮌헨의
아르놀트 조머펠트, 코펜하겐의 닐스 보어, 취리히의 에르빈
슈뢰딩거 및 런던의 윌리엄 헨리 브래그 같은 유명한
과학자의 연구실에서 일했다. 그는 1927년 화학과 조교수로서
캘리포니아공과대학으로 돌아와 1931년 정교수가 되었으며,
1936~58년에 게이츠 앤드 크렐린 화학연구소 소장을 지냈다.
과학적 업적
그의 화학연구는 간단한 분자에서
단백질에 걸친 분자구조의 여러 양상을 다루는 것이었다.
양자역학의 원리를 분자구조에 최초로 적용한 인물 가운데
한 사람이었던 그는 원자간 거리와 화학결합 사이의 각을
계산하기 위해 X선회절(원자나 원자단의 간섭에 의한 X선
직선 경로의 변화), 전자회절(원자에 의한 전자경로 방해),
자기효과와 화합물의 생성열을 효과적으로 이용했다. 그는
화학결합 사이의 거리와 각을 분자의 특성과 분자간
상호작용에 관련시키는 데 성공했다.
탄소원자 주위의 4가지 결합의 등가를 설명하기 위해서
혼성궤도함수 개념을 도입했는데, 이 함수에서
전자궤도함수는 상호 반발로 인해 원래의 위치에서
이동된다. 그는 또 중심 이온 주위의 일정한 기하학적 배열
내에 있는 이온이나 이온단이 배위하여 혼성궤도함수가
존재한다는 것을 알아냈다. 그의 지향(양과 음) 원자가(한
원자가 다른 원자들과 결합하는 능력) 이론은 공유결합이
부분적으로 이온결합의 성질을 띤다는 개념과 마찬가지로
그의 초기 연구의 성과였다. 그의 실험적인 전기음성도(공유결합
내에서 전자를 끌어당기는 힘) 개념은 이 문제들을 더
분명히 해명하는 데 유용했다. 단일 구조로 명확하게 나타낼
수 없는 분자로 된 화합물에 대해 그는 공명혼성 개념을
도입해, 분자의 실제 구조는 2개 이상의 묘사 가능한 구조의
중간 상태라고 설명했다. 공명이론은 1951년 소련에서 강력한
공격을 받았는데, 공산당의 교조적 과학자들은 이 이론이
변증법적 유물론의 원리에 위배된다고 주장했다. 그의 초기
연구활동 중에는 결합에 관한 생각이 많은 저널에 계속
발표되었고, 그의 저서 〈화학결합의 특성 및 분자와 결정의
구조 The Nature of the Chemical Bond, and the Structure of Molecules and
Crystals〉(1939)에서 확립되었는데, 이 책의 바탕이 된 것은
1937, 1938년에 그가 행했던 강의였다. 이 교과서는 20세기의
가장 영향력 있는 책 가운데 하나가 되었다.
1934년에 그는 그의 분자구조에 관한 지식을 생체 조직의
복잡한 분자, 특히 단백질에 적용하기 시작했다. 그는
산화중인 헤모글로빈 분자의 자화율(磁化率：어떤 물체가
자기화되기 쉬운 정도)을 시작으로 일련의 연구를 계속해
생단백질(생물체에서 발견되는 것과 같은 활성 단백질),
변성 단백질(열이나 화학작용에 의해서 결합의 일부가
끊어진 것) 및 엉긴(고체화된) 단백질 이론을 얻었다. 그는
면역반응에 관여하는 단백질에 관심을 갖게 되었으며, 1940년
독일 태생의 생물학자 막스 델브뤼크와 함께 항원-항체 반응(항원이라고
하는 이물질이 주입되었을 때 생물체 속에서 항체 생산이
유발되는 반응)에서 분자 상보성 개념을 발전시켰다. 그는
단백질 구조와 거대분자(보통 작은 분자들의 반복에 의해서
형성되는 매우 큰 분자)간의 상호작용에서 수소결합의
중요성을 발견했다. 미국의 화학자 로버트 B. 코리와 함께
연구한 아미노산과 폴리펩티드(단백질의 주요성분) 구조에
관한 연구에서 그는 특정 단백질이 나선구조를 하고 있다는
것을 밝혀냈다.
1940년대말 그는 적혈구가 정맥혈에서만 비정상으로
초승달 형태를 보인다는 것을 알고 겸형적혈구빈혈증에
관심을 갖게 되었다. 그는 직관적으로 세포변형의 원인은
헤모글로빈 형성과 관련된 유전적 결함 때문이라고
추론했다. 그의 연구는 겸형적혈구생성 효과가 동맥혈의
산소 존재하에서 없어진다는 것을 보였다. 또한 그는 1961년
마취를 설명하기 위한 분자모형을 개발하여 발표했고
기억과정을 이해하기 위한 생각을 제시했으며, 1965년 다른
모형에 대해 일정한 장점이 있는 원자핵 이론을 가정했다.
그의 과학연구활동의 특색은 화학적 사실에 대한 비상한
기억력에 의해서 도움을 받는 직관적 추측의 적용이다.
이것을 추계적(推計的) 방법이라고 한다.
핵무기 감축운동
핵무기 개발 후 그는 무기실험과 관련된 방사선이
노출됨에 따라 유발할 수 있는 위험에 대해 깊이 우려하게
되었다. 그는 자신의 견해를 그의 저서인 〈전쟁은 이제
그만! No More War!〉(1958)에 피력했다. 그는 1958년 1월
핵무기실험 중단을 촉구하는 전세계 1만 1,021명의 과학자에
의해 서명된 청원서를 국제연합(UN)에 제출했다. 그는 1963년
캘리포니아공과대학을 떠나 샌타바버라에 있는 민주주의
제도 연구 센터의 연구원이 되었는데, 그곳에서 그는 주로
평화와 전쟁 문제에 관한 연구에 전념했다. 1963년에 1962년
노벨 평화상을 폴링에게 수여하는 공식이유는 발표되지
않았지만, 그가 수상한 것은 같은 해에 핵실험 금지조약을
체결하기 위해 많은 노력을 했기 때문이라는 것이 일반적인
추측이다. 그의 평화주의적 견해로 제2차 세계대전중에 그가
과학연구개발국에서 문관으로 있었을 때 밀접한 관계를
맺었던 많은 과학자와 사이가 나빠졌다. 그는 미국과 소련의
핵실험에 똑같이 반대했지만 미국에 대한 그의 충성은 몇몇
보수적 정치집단에서 의문시되었다.
1969년 그는 캘리포니아 주지사의 교육정책에 항의하여
산타바바라에 있는 캘리포니아대학교에서 2년 동안 있었던
자리에서 물러났다. 그는 캘리포니아에 있는
스탠퍼드대학교 화학과로 갔으며, 1974년 그 대학교의
명예교수가 되었다. 2번의 노벨상을 받았다는 것 외에도
그는 과학자와 평화주의자 집단에서 널리 인정을 받았으며,
미국과 외국의 많은 대학에서 객원교수를 지냈다.
과학자로서의 그의 성공은 새로운 문제에 대한 빠른 통찰력,
상호관계를 인식하는 능력, 그리고 비정통적 생각을 내놓은
용기에 바탕을 두고 있었다. 그의 생각이 항상 옳지는
않았지만 그것은 토론과 탐구를 복돋워주었다.
A. J. Ihde 글
참고문헌
폴링
- Structural Chemistry and Molecular Biology : A. Rich·N. Davidson
(eds.), 1968
- The Nature of the Chemical Bond, and the Structure of Molecules and
Crystals : L. Pauling, 1939
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