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시어도어 리처즈

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1. 개요

시어도어 리처즈는 미국의 화학자로, 1914년 원자량 연구에 기여한 공로로 노벨 화학상을 수상했다. 그는 1868년 펜실베이니아주 필라델피아에서 태어나 하버드 대학교에서 화학 박사 학위를 받았으며, 이후 하버드 대학교 교수로 재직했다. 리처즈는 원자량 측정 분야에서 획기적인 연구를 수행하여 동위원소 개념을 뒷받침했으며, 네펠로미터와 단열 열량계를 발명했다. 그는 1928년 60세의 나이로 사망했으며, 사후 그의 업적을 기리는 메달이 제정되었다.

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시어도어 리처즈 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
1914년의 리처즈
이름시어도어 윌리엄 리처즈
출생일1868년 1월 31일
출생지미국펜실베이니아주저먼타운
사망일1928년 4월 2일
사망지미국매사추세츠주케임브리지
국적미국
학문 분야물리화학
근무 기관하버드 대학교
모교하버퍼드 대학교
하버드 대학교
지도 교수조시아 파슨스 쿡
주요 연구 분야원자량
열화학
전기화학
수상
데이비 메달1910년
윌러드 깁스상1912년
노벨 화학상1914년
프랭클린 메달1916년
제자
주요 제자길버트 뉴턴 루이스
패링턴 대니얼스
말콤 돌
찰스 펠프스 스미스
호바트 허드 윌러드
제임스 B. 코넌트

2. 생애

시어도어 리처즈는 펜실베이니아주 필라델피아 저먼타운에서 화가 아버지 윌리엄 트로스트 리처즈와 시인 어머니 안나 매틀락 리처즈 사이에서 태어났다. 어린 시절 어머니에게 교육받고 유럽에서 생활하며 과학에 대한 흥미를 키웠다. 헤이버포드 칼리지와 하버드 대학교를 졸업하고, 하버드에서 조시아 파슨스 쿡 교수의 지도로 화학 박사 학위를 취득했다. 독일 유학 후 하버드 대학교 교수로 재직하며 화학과 학과장, 월콧 깁스 기념 연구소 소장 등을 역임했다.

1896년 미리엄 스튜어트 세이어와 결혼하여 딸 그레이스 세이어와 두 아들 그린노프 세이어, 윌리엄 시어도어를 두었다. 딸 그레이스는 훗날 하버드 총장이 되는 화학자 제임스 브라이언트 코넌트와 결혼했다.[2][14] 리처즈는 퀘이커교 신자였고[4], 예술과 음악을 즐겼으며 스케치, 골프, 요트 등을 취미로 삼았다. 만성적인 호흡기 문제와 우울증을 겪다가[3][15] 1928년 4월 2일 매사추세츠주 케임브리지에서 60세의 나이로 사망했다.

2. 1. 어린 시절과 교육

펜실베이니아주 필라델피아 저먼타운에서 태어났다. 아버지는 풍경 및 해양 화가인 윌리엄 트로스트 리처즈였고, 어머니는 시인 안나 매틀락 리처즈였다. 리처즈는 대학 입학 전 교육의 대부분을 어머니로부터 받았다. 어느 여름 로드아일랜드주 뉴포트에서 머무는 동안, 하버드 대학교의 조시아 파슨스 쿡 교수를 만났는데, 그는 어린 리처즈에게 작은 망원경으로 토성의 고리를 보여주었다. 몇 년 후, 리처즈는 쿡의 실험실에서 연구하게 되었다.

1878년부터 리처즈 가족은 2년간 유럽, 주로 잉글랜드에서 보냈고, 이 시기에 시어도어 리처즈의 과학적 관심이 더욱 커졌다. 가족이 미국으로 돌아온 후, 그는 1883년 14세의 나이로 펜실베이니아주의 헤이버포드 칼리지에 입학하여 1885년에 이학사 (Bachelor of Science) 학위를 받았다. 이후 하버드 대학교에 입학하여 1886년에 문학사 (Bachelor of Arts) 학위를 받으며 대학원 과정을 준비했다.

리처즈는 하버드에서 계속 학업을 이어갔으며, 1888년에 화학 박사 학위를 취득했다. 그의 박사 학위 논문 주제는 수소에 대한 산소의 상대 원자량 측정이었고, 지도교수는 조시아 파슨스 쿡이었다. 박사 학위를 받은 후 독일로 건너가 괴팅겐 대학교에서 빅토르 마이어 밑에서 1년간 박사후 과정을 밟았다.

독일에서 돌아온 리처즈는 하버드 대학교에서 화학 조교를 시작으로 강사, 조교수를 거쳐 1901년 정교수가 되었다. 1903년에는 하버드 화학과 학과장이 되었고, 1912년에는 어빙 화학 교수(Erving Professor of Chemistry)로 임명되어 신설된 월콧 깁스 기념 연구소(Wolcott Gibbs Memorial Laboratory)의 소장이 되었다.

그는 퀘이커교 신자였다.[4]

2. 2. 학문적 경력

하버드 대학교의 조시아 파슨스 쿡 교수는 로드아일랜드주 뉴포트에서 어린 리처즈에게 작은 망원경으로 토성의 고리를 보여주며 과학에 대한 초기 관심을 심어주었고, 훗날 리처즈는 쿡의 실험실에서 연구하게 되었다. 1878년부터 2년간 가족과 함께 유럽, 주로 잉글랜드에서 지내면서 그의 과학적 관심은 더욱 깊어졌다.

미국으로 돌아온 리처즈는 1883년, 14세의 나이로 펜실베이니아주의 헤이버포드 칼리지에 입학하여 1885년에 이학사 학위를 받았다. 이후 하버드 대학교로 진학하여 1886년에 문학사 학위를 취득하며 대학원 과정을 준비했다.

리처즈는 하버드에서 학업을 계속하여, 수소에 대한 산소의 원자량 결정을 주제로 연구했고, 조시아 파슨스 쿡의 지도를 받아 1888년 화학 Ph.D. 학위를 취득했다. 학위 취득 후에는 1년간 독일로 건너가 괴팅겐 대학교에서 빅토르 마이어 밑에서 박사후 연구를 수행했다.

독일에서 돌아온 리처즈는 모교인 하버드 대학교에서 화학 조교로 시작하여 강사, 조교수를 거쳐 1901년에 정교수로 임용되었다. 1903년에는 하버드 화학과 학과장이 되었으며, 1912년에는 어빙 화학 교수로 임명됨과 동시에 신설된 월콧 깁스 기념 연구소의 소장을 맡았다.

2. 3. 개인적인 삶

시어도어 리처즈는 펜실베이니아주 필라델피아 저먼타운에서 태어났다. 아버지는 풍경 및 해양 화가인 윌리엄 트로스트 리처즈였고, 어머니는 시인 안나 매틀락 리처즈였다. 대학 입학 전 교육은 주로 어머니에게 받았다. 어린 시절 로드아일랜드주 뉴포트에서 여름을 보내던 중, 하버드 대학교의 조시아 파슨스 쿡 교수를 만났고, 그는 어린 리처즈에게 작은 망원경으로 토성의 고리를 보여주었다. 이 만남은 훗날 리처즈가 쿡 교수의 연구실에서 배우게 되는 계기가 되었다. 1878년부터 2년간 가족과 함께 유럽, 특히 잉글랜드에서 지내며 과학에 대한 관심을 더욱 키웠다.

가족이 미국으로 돌아온 후, 1883년 14세의 나이로 펜실베이니아주의 헤이버포드 칼리지에 입학하여 1885년에 이학사 학위를 받았다. 이후 하버드 대학교로 진학하여 1886년에 문학사 학위를 취득하며 대학원 과정을 준비했다. 하버드에서 계속 학업을 이어가 '수소에 대한 산소의 원자량 결정'을 주제로 1888년 화학 박사 학위를 받았다. 그의 박사 지도교수는 조시아 파슨스 쿡이었다. 박사 학위 취득 후 독일로 건너가 괴팅겐 대학교에서 빅토르 마이어 밑에서 1년간 박사후 과정을 밟았다.

독일에서 돌아온 리처즈는 모교인 하버드에서 조교, 강사, 부교수를 거쳐 1901년 정교수가 되었다. 1903년에는 하버드 화학과 학과장이 되었고, 1912년에는 어빙 화학 교수로 임명됨과 동시에 신설된 월콧 깁스 기념 연구소의 소장을 맡았다.

1896년 미리엄 스튜어트 세이어와 결혼하여 딸 그레이스 세이어와 두 아들 그린노프 세이어, 윌리엄 시어도어를 두었다. 딸 그레이스는 훗날 하버드 총장이 되는 화학자 제임스 브라이언트 코난트와 결혼했다. 안타깝게도 두 아들은 모두 스스로 목숨을 끊었다.[2][14]

리처즈는 퀘이커 신자였다.[4] 그는 미술과 음악에도 조예가 깊었으며, 취미로 스케치, 골프, 요트를 즐겼다. 1928년 4월 2일, 매사추세츠주 케임브리지에서 60세의 나이로 사망했다. 그의 후손에 따르면, 리처즈는 만성적인 호흡기 문제와 오랜 우울증을 겪었다고 한다.[3][15]

3. 연구 업적

시어도어 리처즈의 과학 연구는 주로 원자량의 정밀한 측정에 중점을 두었으며, 이는 그의 전체 연구 활동의 약 절반을 차지했다. 그는 대학원생 시절인 1886년부터 이 연구를 시작하여 평생에 걸쳐 지속했다.[6] 리처즈는 정밀한 화학 분석을 통해 자연 상태의 과 방사성 붕괴로 생성된 납의 원자량이 다르다는 것을 실험적으로 증명함으로써, 동위원소의 존재를 밝히는 데 결정적인 기여를 했다.[9][10][19][20] 이러한 업적을 인정받아 1914년 노벨 화학상을 수상했다.

원자량 연구 외에도 리처즈는 원자의 압축성, 용해열중화열과 같은 열화학적 성질, 아말감의 전기화학 등 물리화학의 다양한 분야에서도 중요한 연구를 수행했다.[11][21] 또한, 정밀한 측정을 위해 단열 열량계와 네펠로미터(탁도계)와 같은 새로운 실험 기기를 직접 발명하기도 했다.[16][21]

3. 1. 원자량 측정

시어도어 리처즈의 과학 연구 중 약 절반은 원자량에 관한 것이었으며, 이 연구는 그가 대학원생이던 1886년에 시작되어 평생 동안 계속되었다. 1886년에는 산소구리의 원자량을 결정하는 연구를 진행했다. 1932년까지 리처즈와 그의 제자들은 총 55개의 원소의 원자량을 연구하고 결정했다.[6][16]

리처즈는 원자량을 정확하게 측정하는 과정에서 발생할 수 있는 오류의 원인을 밝혀냈다. 그는 특정 종류의 염이 침전될 때 기체를 흡수하거나 다른 물질(이물질 용질)을 함께 포함하는 경향이 있음을 발견했다.[7][17] 그의 연구는 매우 세심했는데, 예를 들어 툴륨의 정확한 원자량을 측정하기 위해 툴륨 브롬산염을 15,000번이나 재결정하는 과정을 거쳤다.[8][18]

리처즈는 화학 분석을 통해 같은 원소라도 서로 다른 원자량을 가질 수 있다는 사실을 처음으로 증명했다. 그는 자연 상태의 과 방사성 붕괴 과정을 통해 생성된 납, 이 두 가지 샘플의 분석을 의뢰받았다. 분석 결과, 두 납 샘플의 원자량이 서로 다르다는 것을 측정으로 확인했으며, 이는 원자량이 다른 동위원소의 존재를 뒷받침하는 중요한 증거가 되었다.[9][10][19][20] 이러한 중요한 발견과 업적을 인정받아 리처즈는 1914년 노벨 화학상을 수상했다.

리처즈가 화학적 방법을 통해 측정한 원자량 값들은 당시 과학계에 매우 중요했지만, 시간이 흐르면서 측정 기술의 발달로 대부분 새로운 값으로 대체되었다. 현대 과학자들은 질량 분석기와 같은 정밀한 전자 장비를 사용하여 원소 동위원소들의 질량과 존재 비율을 직접 측정한다. 이 정보를 바탕으로 평균 원자 질량을 계산하며, 이는 리처즈가 측정한 값과 비교될 수 있다. 현대의 측정 방법은 리처즈 시대의 방법보다 훨씬 빠르고 민감하지만, 비용 면에서 반드시 더 저렴하다고 할 수는 없다.

원자량 연구 외에도 리처즈는 원자의 압축성, 물질이 녹거나 중화될 때 발생하는 열(용해열 및 중화열), 그리고 아말감(수은 합금)의 전기화학적 성질 등에 대해서도 연구했다. 특히 저온 상태에서의 전기화학적 전위에 대한 그의 연구는 이후 다른 과학자들에 의해 네른스트 열 정리열역학 제3법칙으로 발전하는 데 기여했다. 이 과정에서 발터 네른스트와 리처즈 사이에 학문적 논쟁이 벌어지기도 했다.[11][21]

또한 리처즈는 스트론튬의 원자량을 연구하기 위해 용액의 탁한 정도를 측정하는 네펠로미터(탁도계)를 1912년에 발명했으며, 외부와의 열 교환을 차단하여 정확한 열량 변화를 측정하는 단열 열량계도 발명한 것으로 알려져 있다.

3. 2. 기타 연구

시어도어 리처즈는 원자량 연구 외에도 다양한 물리화학 분야에서 중요한 연구를 수행했다. 그는 원자의 압축성, 물질의 용해열중화열 등을 연구했으며,[11][21] 아말감의 전기화학적 특성에 대해서도 탐구했다.[11][21]

특히 저온에서의 전기화학적 전위에 대한 그의 연구는 이후 다른 연구자들의 성과와 더불어 네른스트네른스트 열 정리열역학 제3법칙을 정립하는 데 중요한 기초를 제공했다. 이 과정에서 리처즈와 네른스트 사이에 학문적 논쟁이 벌어지기도 했다.[11][21]

또한, 리처즈는 실험 기기 개발에도 기여했는데, 스트론튬의 원자량 연구 과정에서 용액의 탁도를 정밀하게 측정하기 위한 네펠로미터(탁도계)와[16] 정밀한 열량 측정이 가능한 단열 열량계를 발명했다.[21]

4. 수상 및 영예


  • 미국 철학 학회 회원 (1902)
  • 로웰 강좌 (1908)
  • 데이비 메달 (1910)
  • 패러데이 강연 (1911)
  • 윌러드 기브스상 (1912)
  • 미국 화학회 회장 (1914)
  • 노벨 화학상 (1914)
  • 프랭클린 메달 (1916)
  • 미국 과학 진흥 협회 회장 (1917)
  • 아일랜드 왕립 학회 명예 회원 (1918)
  • 런던 왕립 학회 외국인 회원 (1919)
  • 미국 예술 과학 아카데미 회장 (1919 – 1921)
  • 라부아지에 메달 (1922)
  • 르 블랑 메달 (1922)
  • 에든버러 왕립 학회 명예 펠로우 (1923)
  • 국제 원자량 위원회 위원
  • 시어도어 리처즈 메달 (1932, 사후 수여)
  • : 시어도어 윌리엄 리처즈 메달은 미국 화학회 북동부 지부에서 뛰어난 화학자에게 2년마다 수여된다. 이 상은 1928년에 제정되었다. 미국의 조각가이자 친구인 사이러스 댈린이 메달을 디자인했으며 그의 원본 석고는 매사추세츠 주 알링턴에 있는 사이러스 댈린 미술관에서 볼 수 있다.

5. 주요 저서

''원자량 결정'', 1910

  • '''아연 및 카드뮴 아말감 희석과 관련된 에너지 변화''' (1906). 공저자: 조지 섀넌 포브스. ''카네기 연구소 보고서'', 1–68쪽. [https://archive.org/details/energychangesin02forbgoog 원문 보기]
  • '''원자량 결정''' (1910). 워싱턴 카네기 연구소. [https://gutenberg.beic.it/webclient/DeliveryManager?pid=12404551 원문 보기(영어)]
  • '''모리스 로브의 과학적 업적''' (1913). 하버드 대학교 출판부. [https://archive.org/details/scientificworkof00loebrich 원문 보기]
  • '''원소의 압축률과 기타 특성과의 관계에 관하여''' (1915). ''미국 화학회 저널'' 37 (7): 1643–1656쪽. [https://doi.org/10.1021/ja02172a001 DOI: 10.1021/ja02172a001], [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1090843/ PMC: 1090843], [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16576032/ PMID: 16576032]

참조

[1] 웹사이트 Nobel Prize in Chemistry 1914 - Presentation http://nobelprize.or[...] 2007-12-24
[2] 서적 Tuxedo Park https://archive.org/[...] Simon & Schuster
[3] 서적 Tuxedo Park https://archive.org/[...] Simon & Schuster
[4] 웹사이트 Theodore W. Richards http://www.nndb.com/[...] Notable Names Database 2011-09-18
[5] 논문 Concerning the Compressibilities of the Elements, and Their Relations to Other Properties https://books.google[...] American Chemical Society
[6] 논문 Investigations of Atomic Weights by Theodore William Richards
[7] 논문 Theodore William Richards Memorial Lecture http://www.rsc.org/p[...] 1930-08
[8] 서적 Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements https://books.google[...] Oxford University Press
[9] 논문 Theodore W. Richards: America's First Nobel Laureate in Chemistry http://search.jce.di[...]
[10] 서적 Eminent Chemists of Our Time https://archive.org/[...] Van Nostrand
[11] 서적 The New Heat Theorem https://archive.org/[...] Methuen and Company, Ltd
[12] 웹사이트 APS Member History https://search.amphi[...] 2021-05-19
[13] 웹사이트 Nobel Prize in Chemistry 1914 - Presentation https://www.nobelpri[...] 2007-12-24
[14] 간행물
[15] 간행물
[16] 논문 Investigations of Atomic Weights by Theodore William Richards
[17] 논문 Theodore William Richards Memorial Lecture http://www.rsc.org/p[...]
[18] 서적 Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements https://books.google[...] Oxford University Press
[19] 논문 Theodore W. Richards: America's First Nobel Laureate in Chemistry null
[20] 서적 Eminent Chemists of Our Time https://books.google[...] Van Nostrand
[21] 서적 The New Heat Theorem Methuen and Company, Ltd
[22] 논문 Concerning the Compressibilities of the Elements, and Their Relations to Other Properties https://books.google[...] American Chemical Society



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