Vídeo externo245x245pxCientíficos que debes conocer: Arnold O. Beckman, "La diversión, el corazón de la cosa, está en los aspectos técnicos", Science History Institutevínculo=|alt=video icon|16x16px El químico instrumental: la increíble curiosidad de Arnold O. Beckman (tráiler), Science History Institutevínculo=|alt=video icon|16x16px Harry B. Gray, Cómo la voz instrumental de Arnold O. Beckman dio forma a la historia de la química, Profiles in Chemistry, Science History Institute Arnold Orville Beckman (10 de abril de 1900 - 18 de mayo de 2004) fue un químico, inventor, inversor y filántropo estadounidense. Mientras era profesor en el Instituto de Tecnología de California, fundó Beckman Instruments basándose en su invención en 1934 del medidor de pH, un dispositivo para medir la acidez (y la alcalinidad), que más tarde se consideró que había "revolucionado el estudio de la química y la biología". También desarrolló el espectrofotómetro DU, "probablemente el instrumento más importante jamás desarrollado para el avance de la biociencia". Beckman financió el Shockley Semiconductor Laboratory, la primera empresa de transistores de silicio en California, dando origen así a Silicon Valley. Después de jubilarse, él y su esposa Mabel (1900-1989) se contaron entre los principales filántropos de Estados Unidos.
Primeros años de vida derecha|miniaturadeimagen|228x228px| Catorce semanas en química (p.27 mostrada) inspiraron a Beckman a la edad de 9 años. Beckman nació en Cullom, Illinois, un pueblo de unos 500 habitantes en una comunidad agrícola. Era el hijo menor de George Beckman, herrero, y de su segunda esposa, Elizabeth Ellen Jewkes.:5 Desde muy pequeño sintió curiosidad por el mundo. Cuando tenía nueve años, Beckman encontró un viejo libro de química, Catorce semanas de química, de Joel Dorman Steele, y empezó a probar los experimentos: 9 Su padre fomentó sus intereses científicos permitiéndole convertir un cobertizo de herramientas en un laboratorio.
La madre de Beckman, Elizabeth, murió de diabetes en 1912. El padre de Beckman vendió su herrería y se convirtió en vendedor ambulante de herramientas y materiales de herrería. Se contrató a un ama de llaves, Hattie Lange, para cuidar de los hijos de Beckman. Arnold Beckman ganaba dinero como "pianista de prácticas" con una banda local, y como "probador oficial de nata" manejando una centrifugadora para una tienda local.
En 1914, la familia Beckman se mudó a Normal, ubicada justo al norte de Bloomington, Illinois, para que los jóvenes Beckman pudieran asistir a la University High School en Normal, una "escuela laboratorio" asociada con la Universidad Estatal de Illinois . En 1915 se trasladaron a la propia Bloomington, pero continuó asistiendo a la University High, donde Arnold Beckman obtuvo permiso para tomar clases de nivel universitario del profesor de química Howard W. Adams. Cuando aún estaba en la escuela secundaria, Arnold inició su propio negocio, "Bloomington Research Laboratories", haciendo química analítica para la compañía de gas local. También actuó por las noches como pianista de cine y tocó con bandas de baile locales. Se graduó como el mejor estudiante de su promoción, con un promedio de 89,41 en cuatro años, el más alto alcanzado.
A principios de 1918, Beckman pudo dejar la escuela unos meses antes para contribuir al esfuerzo de la Primera Guerra Mundial trabajando como químico. En Keystone Steel and Iron tomó muestras de hierro fundido y las analizó para comprobar si la composición química de carbono, azufre, manganeso y fósforo era adecuada para acero de colada.
Cuando Beckman cumplió 18 años en agosto de 1918, se alistó en la Infantería de Marina de los Estados Unidos . Después de tres meses en el campo de entrenamiento marino en Parris Island, Carolina del Sur, fue enviado al Brooklyn Navy Yard, para tránsito hacia la guerra en Europa. Debido a un retraso en el tren, otra unidad embarcó en lugar de la unidad de Beckman. Luego, contado en grupos en el cuartel, Beckman evitó ser enviado a Rusia por un espacio en la fila. En cambio, Arnold pasó el Día de Acción de Gracias en el YMCA local, donde conoció a Mabel Stone Meinzer, de 17 años, que estaba ayudando a servir la comida. Mabel se convertiría en su esposa. Unos días más tarde se firmó el armisticio que puso fin a la guerra.
Educación universitaria Beckman asistió a la Universidad de Illinois Urbana-Champaign a partir del otoño de 1918. Durante su primer año, trabajó con Carl Shipp Marvel en la síntesis de compuestos orgánicos de mercurio, pero ambos enfermaron por la exposición al mercurio tóxico. Como resultado, Beckman cambió su especialidad de química orgánica a química física, donde trabajó con Worth Rodebush, TA White y Gerhard Dietrichson. Obtuvo su licenciatura en ingeniería química en 1922 y su maestría en química física en 1923. Para su maestría estudió la termodinámica de soluciones acuosas de amoníaco, un tema que le presentó TA White.
Poco después de llegar a la Universidad de Illinois, Beckman se unió a la fraternidad Delta Upsilon . Fue iniciado en el capítulo Zeta de Alpha Chi Sigma, la fraternidad de química, en 1921 y en la Fraternidad Científica de Graduados Gamma Alpha en diciembre de 1922.
Beckman decidió ir al Instituto de Tecnología de California (Caltech) para realizar su doctorado. Permaneció allí durante un año, antes de regresar a Nueva York para estar cerca de su prometida, Mabel, que trabajaba como secretaria de Equitable Life Assurance Society . Encontró un trabajo en el departamento de ingeniería de Western Electric, el precursor de los Laboratorios Bell Telephone . Trabajando con Walter A. Shewhart, Beckman desarrolló programas de control de calidad para la fabricación de tubos de vacío y aprendió sobre diseño de circuitos. Fue aquí donde Beckman descubrió su interés por la electrónica. derecha|miniaturadeimagen| Mabel y Arnold Beckman Beckman se casó con Mabel el 10 de junio de 1925: 68 En 1926, la pareja regresó a California y Beckman reanudó sus estudios en el Caltech. Se interesó por la fotólisis ultravioleta y trabajó con su asesor doctoral, Roscoe G. Dickinson, en un instrumento para determinar la energía de la luz ultravioleta. Funcionaba haciendo incidir la luz ultravioleta sobre un termopar, convirtiendo el calor incidente en electricidad, que accionaba un galvanómetro. Tras obtener el doctorado en fotoquímica en 1928 por esta aplicación de la teoría cuántica a las reacciones químicas, Beckman fue invitado a permanecer en Caltech como instructor y luego como profesor.Beckman, A. O. (1928). The Photochemical Decomposition of Hydrogen Azide (Doctoral dissertation, California Institute of Technology)|URL=http://caltech.tind.io/record/571245 Linus Pauling, otro de los estudiantes graduados de Roscoe G. Dickinson, también fue invitado a quedarse en Caltech.: 99
En 1933, Beckman y su familia construyeron una casa en Altadena, California, en las colinas y adyacente a Pasadena. Vivieron en Altadena más de 27 años, criando a su familia.
Docencia y consultoría en Caltech derecha|miniaturadeimagen| El laboratorio de Arnold Beckman en Caltech Durante su estancia en Caltech, Beckman se dedicó activamente a la enseñanza, tanto a nivel introductorio como de postgrado avanzado. Beckman compartió su experiencia en soplado de vidrio impartiendo clases en el taller mecánico. También impartió clases de diseño y uso de instrumentos de investigación. El interés de Beckman por la electrónica le hizo muy popular en el departamento de química de Caltech, ya que era muy hábil en la construcción de instrumentos de medida.
Durante el tiempo que estuvo en Caltech, el enfoque del departamento se movió cada vez más hacia la ciencia pura y se alejó de la ingeniería química y la química aplicada. Arthur Amos Noyes, jefe de la división de química, animó tanto a Beckman como al ingeniero químico William Lacey a estar en contacto con ingenieros y químicos del mundo real, y Robert Andrews Millikan, presidente de Caltech, remitió a Beckman preguntas técnicas del gobierno y las empresas. Con su bendición, Beckman comenzó a aceptar trabajos externos como consultor científico y técnico. También actuó como perito científico en juicios.
National Inking Appliance Company derecha|miniaturadeimagen| Sitio original de la National Inking Appliance Company, más tarde National Technical Laboratories En 1934, Millikan remitió a I. H. Lyons, de la National Postal Meter Company, a Arnold Beckman. Lyons quería una tinta que no se obstruyera para poder imprimir el franqueo con máquinas, en lugar de que los empleados tuvieran que lamer los sellos. La solución de Beckman fue fabricar tinta con ácido butírico, una sustancia maloliente. Debido a este ingrediente, ningún fabricante quiso fabricarla. Beckman decidió fabricarla él mismo. Puso en marcha la National Inking Appliance Company, consiguiendo espacio en un garaje propiedad del fabricante de instrumentos Fred Henson y contratando a dos estudiantes de Caltech, Robert Barton y Henry Fracker. Beckman desarrolló y obtuvo un par de patentes para reentintar cintas de máquinas de escribir, pero su comercialización no tuvo éxito. Esta fue la primera experiencia de Beckman en la dirección de una empresa y la comercialización de un producto, y aunque este primer producto fracasó, Beckman reorientó la empresa hacia otro producto.
Medidor de pH derecha|miniaturadeimagen| Medidor de pH Beckman modelo M derecha|miniaturadeimagen| Medidor de pH portátil Beckman en uso Sunkist Growers estaba teniendo problemas con su propio proceso de fabricación. Los limones que no se podían vender como producto vegetal se convertían en pectina o ácido cítrico, y se utilizaba dióxido de azufre como conservante. Sunkist necesitaba conocer la acidez del producto en un momento dado, y los métodos colorimétricos entonces en uso, como las lecturas con papel tornasol, no funcionaban bien porque el dióxido de azufre interfería con ellos. El químico Glen Joseph de Sunkist estaba intentando medir electroquímicamente la concentración de iones de hidrógeno en el jugo de limón, pero el dióxido de azufre dañó los electrodos de hidrógeno y los electrodos de vidrio no reactivos producían señales débiles y eran frágiles.
Joseph se dirigió a Beckman, quien le propuso que, en lugar de intentar aumentar la sensibilidad de sus mediciones, amplificara sus resultados. Beckman, familiarizado con el soplado de vidrio, la electricidad y la química, sugirió un diseño para un amplificador de tubo de vacío y acabó construyendo un aparato funcional para Joseph. El electrodo de vidrio utilizado para medir el pH se colocaba en un circuito de rejilla en el tubo de vacío, produciendo una señal amplificada que luego podía ser leída por un medidor electrónico. El prototipo resultó tan útil que Joseph solicitó una segunda unidad. Beckman vio una oportunidad y, replanteándose el proyecto, decidió crear un instrumento químico completo que pudiera transportarse fácilmente y ser utilizado por personas no especializadas. En octubre de 1934, ya había registrado la solicitud de patente US Patent nº 2.058.761 para su "acidímetro", más tarde rebautizado como pH-metro La Arthur H. Thomas Company, un conocido distribuidor nacional de instrumentos científicos con sede en Filadelfia, estaba dispuesta a intentar venderlo. Aunque su precio era caro, 195 dólares, aproximadamente el salario mensual de un profesor de química en aquella época, era mucho más barato que el coste estimado de construir un instrumento comparable a partir de componentes individuales, unos 500 dólares: 134-135 El pH-metro original pesaba casi 7 kg, pero suponía una mejora sustancial con respecto a un banco lleno de equipos delicados. El primer medidor tenía un fallo de diseño, ya que las lecturas de pH cambiaban con la profundidad de inmersión de los electrodos, pero Beckman solucionó el problema sellando el bulbo de vidrio del electrodo.