Rudolf Marcus, um químico americano nascido no Canadá que ganhou o Prêmio Nobel de Química por desenvolver uma teoria que ajudou a explicar os processos eletroquímicos por trás da fotossíntese, respiração, oxidação e até mesmo como os vaga-lumes produzem luz, morreu quinta-feira em sua casa em Pasadena, Califórnia. Ele tinha 102 anos.
O Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, onde lecionava desde 1978, anunciou sua morte.
Sarah ReismanO presidente do Departamento de Química e Engenharia Química da Caltech disse que é quase impossível exagerar a importância do trabalho do Dr. Marcus.
“Ele fornece uma teoria geral para um dos processos mais fundamentais da química e tem sido aplicado para compreender reações que vão desde proteínas envolvidas na fotossíntese até catalisadores de pequenas moléculas”, escreveu ele por e-mail.
Dr. Marcus era um químico teórico, não um experimentalista. Ele descobriu no início de sua carreira que não gostava de experimentar, preferindo explicações para fenômenos misteriosos, explicou. Uma entrevista em podcast de 2016 para a Sociedade Eletroquímica.
“Tudo se resume a quebra-cabeças, eu acho, e a gostar de quebra-cabeças quando criança”, diz ele, acrescentando: “só que agora os quebra-cabeças são quebra-cabeças científicos”.
O quebra-cabeça que o Dr. Marcus resolveu levou ao Prêmio Nobel em 1992 pela reação de transferência de elétrons correspondente – a “mais simples” de todas as reações químicas. dissePorque “não há ligações quebradas ou formadas, apenas um elétron é transferido de um reagente para outro”.
Ele topou com o assunto em 1955, enquanto lecionava no Instituto Politécnico do Brooklyn (que, após uma fusão, é hoje a Escola de Engenharia Tandon da Universidade de Nova York). Enquanto lia revistas na biblioteca, ele leu um artigo do futuro ganhador do Nobel Willard Libby que explicava por que algumas transferências de elétrons aconteciam mais rapidamente do que outras (e, em menor grau, por que aconteciam).
As idéias do Dr. Libby foram baseadas em um fenômeno observado pela primeira vez na década de 1920, onde quando a luz incide sobre os átomos, eles fornecem energia suficiente para ejetar elétrons espontaneamente, um processo tão rápido que o núcleo não muda de posição. Dr. Libby sugeriu que a mesma coisa aconteceu com a transferência de elétrons.
Marcus achava que a ideia do Dr. Libby de como os elétrons poderiam ser emitidos sem perturbar o núcleo era promissora, exceto por um problema gritante: de onde veio a energia para sustentar a emissão?
No experimento da década de 1920, a fonte dessa energia era a luz, na forma de fótons. Mas e as reações que ocorrem no escuro? Quase imediatamente, o Dr. Marcus pensou em uma maneira de resolver o problema.
A transferência de elétrons pode ocorrer entre átomos que não possuem o mesmo número de elétrons – por exemplo, dois íons de ferro diferentes. Dr. Libby observou que imediatamente após uma transferência de elétrons, os novos íons estão no “ambiente errado” (oposto àquele com o qual começaram) e perturbam ou polarizam eletricamente outros átomos do elemento ao seu redor. Isso dá energia potencial ao átomo.
Marcus pensava que – se a energia potencial dos iões e a energia potencial dos outros átomos à sua volta fossem consideradas como um todo – à medida que a energia potencial aumentasse devido à ruptura, seria alcançado um ponto crítico onde a energia potencial seria convertida em energia cinética, tornando possível a transferência de electrões. E o processo pode recomeçar, alimentando o ciclo.
Ele formulou uma fórmula para todos os componentes da reação e mostrou a equação que antes, depois e durante a transferência de energia permanece a mesma, portanto a energia é conservada, seguindo as leis da física.
Nos anos seguintes, ele publicou artigos que delineavam os resultados experimentais esperados se sua teoria estivesse correta. Outros fizeram isso, e a maioria de suas previsões foram rapidamente validadas.
Uma previsão – a mais incomum de todas – era que, à medida que os elétrons migrassem, eles criariam mais desordem, e assim aconteceriam cada vez mais rápido até que, inversamente, chegaria um ponto em que as reações ficariam mais lentas. Quando plotadas, o formato dessas curvas de resposta era uma parábola invertida, e o Dr. Marcus chamou a área abaixo da curva de “zona de inversão”.
Em uma entrevista à Electrochemical Society em 2016, o Dr. Marcus disse que o resultado foi “inesperado, como cair de um penhasco e torná-lo muito íngreme e difícil de cair”.
Demonstrar esse fenômeno tem se mostrado difícil; John R. Miller, Lydia T. Calcaterra e Gerhard L. Klaus não foi testado até 1984. claro Isto valida assim toda a teoria do Dr. Marcus.
Nos anos seguintes, a teoria foi estendida a outras transições mais complexas – como através de membranas na fotossíntese, em semicondutores orgânicos e na quimioluminescência (“luz fria”), a forma química de bioluminescência encontrada em vaga-lumes – e provou ser igualmente aplicável.
Rudolph Arthur Marcus nasceu em 21 de julho de 1923 em Montreal. Ele era filho único de Mayer Marcus, que trabalhava em uma mercearia, e de Esther (Cohen) Marcus.
Durante o ensino fundamental e médio, ele se destacou em matemática e ciências. Na Universidade McGill em Montreal, ele recebeu o diploma de bacharel em química em 1943 e o doutorado em 1946. Ele então recebeu um pós-doutorado no Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá e mais tarde na Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, trabalhando com o renomado químico Oscar Neffler Rice.
Uma semana depois de começar na Carolina do Norte, o Dr. Marcus conheceu Laura Hearn, uma estudante de pós-graduação em sociologia. Seis meses depois eles se casaram. Ele morreu em 2003. O Dr. Marcus deixou seus três filhos, Alan, Kenneth e Raymond; quatro netos; e um bisneto.
Depois de mais de uma década lecionando no Instituto Politécnico do Brooklyn, mudou-se para a Universidade de Illinois em Urbana-Champaign em 1964 antes de ingressar na Caltech. Ele continuou a trabalhar até adoecer no início deste ano. dele Último artigo publicado em conjunto Publicado na edição de janeiro do Journal of Physical Chemistry.
Marcus recebeu dezenas de prêmios, incluindo o Prêmio Wolf, o segundo prêmio de maior prestígio em química depois do Nobel em 1985, e a Medalha Nacional de Ciência em 1989.
Como estudante de pós-doutorado em Chapel Hill, o Dr. Marcus começou a trabalhar em uma teoria de que em 1920 o Dr. Reações envolvendo moléculas únicas foram desenvolvidas por Rice, Hermann Karl Ramsperger e Louis Stevenson Castle.
Marcus conseguiu estender a teoria RRK, como era conhecida, para prever e explicar as taxas de algumas reações químicas importantes, publicando quatro artigos sobre o assunto em 1952.
A teoria reconstruída, que é amplamente utilizada hoje em espectrometria de massa para medir compostos e substâncias e para simular a cinética de combustão, é agora chamada de teoria RRKM, homenageando o Dr. Marcus com uma inicial.
