НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1981 г. / ХИМИЯ / РОАЛД ХОФМАН

Роалд Хофман (Roald Hoffmann)

18 юли 1937 г.

Нобелова награда за химия (заедно с Кеничи Фукуи)

(За разработването на теорията за протичането на химичните реакции.)

Американският химик Роалд Хофман (роден като Роалд Сафран), наречен така в чест на норвежкия изследовател Роалд Амундсен, е роден в полския град Злочув (днес град Злочив, Украйна) в семейството на инженера Хилел Сафран и учителката Клара Розен. От началото на Втората световна война да юни 1941 г. на тази територия се намират войските на Съветската армия. Когато немската армия окупира страната, Сафранови, евреи по националност, са интернирани в гето, а след това са изпратени в трудов лагер. През 1943 г. бащата успява да постигне извеждането на сина си и майка му от лагера и до края на войната те се крият на тавана на едно училище близо до украински хутор. Бащата остава в лагера и като повечето затворници е убит от нацистите. Хофман и майка му оживяват и са освободени от Съветската армия през юни 1944 г. По-късно те се местят в Краков, където момчето може да ходи на училище и където майката се омъжва за Паул Хофман.

През следващите три години Хофманови живеят в лагер за прехвърляне в Австрия и Германия. През 1949 г. те успяват да емигрират за Съединените щати, където се установяват в Ню Йорк. Хофман учи английски език, шестия си език, ходи на училище в Бруклин, а след това постъпва в гимназията „Стайвисен“, специализирана за изучаване на природонаучни дисциплини. Висшето си образование по медицина започва в Колумбийския университет през 1955 г. и след три години получава степента бакалавър, а после специализира химия в Харвардския университет.

През 1959 г. Хофман слуша летен курс по квантова химия в Упсалския университет в Швеция. По това време се запознава с Ева Бьоресон, през 1960 г. двамата се женят и заминават за Харвард. Скоро след това съпрузите прекарват една година в Съветския съюз, където Хофман учи в Московския държавен университет „на обменни начала“.

Като се връща в Харвард, Хофман започва съвместни изследвания с Уилям Н. Липскомб, използвайки компютърна техника за изчисляване на енергетичните бариери в органичните молекули. Той използва правилото на Хюкел (което определя броя на електроните в електронния облак на дадена молекула) за изчисляване на електронната структура на хидридите на бора и на полиедричните молекули. След получаването на докторска степен през 1962 г. Хофман работи три години в Харвард със стипендия за научноизследователска дейност. Под влиянието на Е. Дж. Кори и Р. Б. Удуърд той преминава от теоретична химия към приложна органична химия.

Квантовата теория, разработена преди всичко през 20-те години от Луи дьо Бройл, Ервин Шрьодингер и Вернер Хайзелберг, е математическо описание на поведението на частиците на атомно и субатомно равнище. Квантовата механика е приложение на тази теория към движението на частиците. През 1965 г., опитвайки се да намерят обяснение на неочаквана реакция, открита от Удуърд при синтеза на витамин В12, Удуърд и Хофман откриват закон, основаващ се на квантовата механика и позволяващ да се предскаже ще бъдат ли продуктивни реакциите за определени комбинации от химични реагенти.

В основата на закона на Удуърд и Хофман е поставена известната от 70-те години на XIX век идея за това, че системата се стреми да приеме такава конфигурация, при която енергията ѝ би била минимална. Ако образуващите се съединения имат по-малка енергия от изходните реагенти, реакцията протича при дадени атмосферни условия (налягане и температура). А ако продуктът на реакцията се намира на по-високо енергетично равнище от сумата на енергиите на индивидуалните изходни съединения, такава реакция няма да настъпи.

Химичната връзка между атомите се образува при припокриване на електронните им орбити, което се получава, когато орбиталите (областите с най-голямата вероятност за присъствие на електрони) на реагиращите вещества са симетрични. С други думи казано, те трябва да се намират в същото пространство и в същата фаза. Законът на Удуърд и Хофман дава възможност за математическо предсказание дали определена химична реакция ще поддържа предполагаема симетрия и съответно ще се образува продукт с по-здрава връзка и по-висока стабилност от изходните реагенти.

Удуърд и Хофман анализират тези ефекти на орбиталната симетрия за реакции, в които няколко връзки се разкъсват или се образуват едновременно, а не за последователно протичащи процеси с образуване на междинни съединения. Законът на Удуърд и Хофман получава широк резонанс като най-известното теоретично достижение след Втората световна война. Заради простата му формулировка и липсата на изисквания да се прибягва до сложна компютърна обработка той се използва широко в практическата медицина и промишлеността.

Когато завършва през 1965 г. срокът на стипендията на Хофман, ученият започва работа в университета „Корнел“ като адюнкт-професор по химия (1965-1968 г.), а след това като професор. През 1974 г. му е присъдено званието професор по физика.

След като получава Нобеловата награда, Хофман започва да се интересува от взаимната връзка между структурата и реакционната способност на неорганичните и металоорганичните съединения, от малките двуатомни съединения до клъстерите, включващи няколко атома на преходни метали. Той и неговите колеги проучват също така твърдофазните структури.

Освен с Нобелова награда Хофман е удостоен с наградата на Дружеството по химия на особено чистите съединения (1969 г.), с лекторската награда Харисън Е. Хоув (1970 г.), с наградата Артър К. Коуп (заедно с Удуърд) през 1973 г., с наградата Полинг (1974 г.), с медала Никълс (1981 г.) и с наградата за значителни заслуги в развитието на неорганичната химия (1982 г.), като всичките тези награди са връчени от Американското химично дружество. Има награда и от Международната академия за квантово-молекулярни изследвания (1971 г.). Член е на Националната академия на науките, на Американската асоциация за фундаментални науки, на Международната академия за квантово-молекулярни изследвания и на Американското физично дружество. Има почетни научни степени от Кралския технологичен институт в Швеция и от Йейлския университет.

Превод от руски: Павел Б. Николов