Mieux connu du public pour avoir défendu l’utilisation de la vitamine C à des fins de santé et pour avoir remporté le prix Nobel de la paix, Linus Carl Pauling (1901-1994) était vénéré par ses collègues scientifiques comme un chercheur prolifique qui a contribué de manière significative à notre compréhension de la liaison chimique et de la structure chimique. Ses travaux révolutionnaires lui ont valu le prix Nobel de chimie en 1954.

Suite à l’introduction de la théorie atomique de la matière de John Dalton dans la première partie du 19ème siècle, deux questions importantes ont émergé: quelle est la nature de la liaison entre ces atomes qui se réunissent pour former des substances, et comment ces atomes sont-ils géométriquement disposés lorsqu’ils se lient pour former des molécules? Cent ans plus tard, sur les traces de géants scientifiques tels que August Kekulé, Jacobus Henricus van’t Hoff et Gilbert Newton Lewis, Pauling a apporté des contributions aux domaines de la liaison chimique et de la structure chimique qui ont apporté un éclairage significatif sur ces deux questions.

Jeunesse et éducation

Né à Portland, Oregon, Pauling a démontré un intérêt précoce pour la science en collectant du matériel de laboratoire et en menant des expériences de chimie dans sa maison d’enfance. Pour gagner de l’argent au lycée, il a passé ses heures après l’école à travailler dans le laboratoire de chimie de l’école. Malgré les difficultés économiques, Pauling postule à l’Oregon Agricultural College (aujourd’hui Oregon State University), obtenant son baccalauréat en génie chimique en 1922. Il a ensuite accepté un poste d’études supérieures au California Institute of Technology (Caltech), obtenant son doctorat en chimie physique et physique mathématique en 1925.

Après une année de bourse en Europe, au cours de laquelle il a étudié les implications de la « nouvelle physique” de la mécanique quantique pour la chimie — en particulier pour la structure chimique — Pauling est retourné aux États-Unis et en 1927 a rejoint la faculté de chimie de Caltech.

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Linus Pauling lors d’un entretien d’histoire orale mené par la Chemical Heritage Foundation, aujourd’hui l’Institut d’histoire des sciences, en 1987.

Science History Institute

Réalisations scientifiques

Au cours de ses premières années à Caltech, Pauling a poursuivi sa trajectoire d’étude des structures moléculaires. En utilisant la technique relativement nouvelle de la cristallographie aux rayons X (également appelée diffraction des rayons X), qu’il avait apprise à l’école supérieure, il a pu déterminer les structures d’un certain nombre de cristaux. Inspiré par la théorie quantique, Pauling a combiné ses observations faites par cristallographie aux rayons X avec des calculs mathématiques complexes pour développer des généralisations sur les structures cristallines, formulant les « règles de Pauling” pour les arrangements atomiques dans les cristaux avec liaison ionique. Ces règles lui ont permis, ainsi qu’à d’autres, de prédire et de déterminer plus précisément les structures cristallines. Pauling a également déchiffré les structures d’un certain nombre de molécules de gaz en utilisant la technique encore plus récente de la diffraction électronique.

Au milieu des années 1930, Pauling s’intéresse aux molécules biologiques, en particulier aux protéines. Ses recherches sur la protéine hémoglobine l’ont aidé à déterminer la cause moléculaire de la drépanocytose et à définir une nouvelle classe de maladies – la maladie moléculaire. À la fin des années 1940, Pauling déduit, à partir des connaissances théoriques et des données de diffraction des rayons X, une structure fondamentale des protéines, qu’il appelle l’hélice alpha. Pour ces découvertes et d’autres, il est parfois considéré comme un père de la biologie moléculaire.

Pauling a mené des études pionnières sur les propriétés magnétiques des atomes et des molécules et sur la relation de l’électronégativité — la tendance d’un atome à attirer les électrons dans une liaison — aux types de liaisons que les atomes forment (ioniques, covalentes ou quelque part entre les deux). Il a développé la première échelle d’électronégativité pour attribuer des valeurs aux atomes impliqués dans des liaisons « intermédiaires”.

Pour mieux expliquer la nature de la liaison covalente, dans laquelle les électrons sont partagés entre les atomes liés, Pauling a formulé les concepts révolutionnaires de résonance et d’hybridation, ce qui a fourni aux chimistes une base théorique plus robuste pour prédire de nouveaux composés et réactions chimiques. Il a ensuite étendu la théorie des liaisons covalentes aux métaux et aux composés intermétalliques.

En plus de centaines d’articles scientifiques, Pauling a publié deux ouvrages fondamentaux en chimie. En 1939, son livre phare, The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals, expose toutes ses découvertes à ce jour. Et après des années d’enseignement de jeunes chimistes en herbe à Caltech, il a produit son manuel influent General Chemistry (1947), qui a changé la façon dont la chimie était enseignée à l’échelle mondiale.

Pauling a reçu le prix Nobel de chimie en 1954 « pour ses recherches sur la nature de la liaison chimique et son application à l’élucidation de la structure des substances complexes. »

Efforts pour la santé et la paix

En plus de ses contributions à notre compréhension des maladies moléculaires, Pauling a également élucidé le rôle des antigènes et des anticorps dans le système immunitaire. Mais il est peut-être mieux connu du public pour avoir défendu l’utilisation de la vitamine C pour maintenir et rétablir la santé (pour en savoir plus sur la vitamine C, voir Albert Szent-Györgyi).

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Une des nombreuses activités de maintien de la paix de Linus Pauling – retourner des crêpes au petit déjeuner aux crêpes de 1963 de la branche de Pasadena de la Ligue Internationale des Femmes pour la Paix et la Liberté. À droite, sa femme, Ava Helen Pauling.

WILPF

Dans les années 1950 et après, Pauling a fait campagne sans relâche — et face à une opposition professionnelle et gouvernementale importante — pour mettre fin aux essais de bombes nucléaires dans l’atmosphère et à la course aux armements. En 1963, l’année de l’entrée en vigueur du Traité d’interdiction des essais nucléaires, Pauling a reçu le Prix Nobel de la paix (bien que décerné en 1963, le prix était pour l’année 1962). Pauling est la deuxième personne, après Marie Curie, à remporter deux prix Nobel.

Pauling a séjourné à Caltech de 1927 à 1963. Après avoir reçu le Prix de la paix, il a passé quatre ans en tant que professeur de recherche au Center for the Study of Democratic Institutions à Santa Barbara, en Californie. Il a repris ses recherches scientifiques à l’Université de Californie à San Diego en 1967, puis à l’Université de Stanford et enfin à l’Institut de Science et de médecine Linus Pauling à Palo Alto.

Les informations contenues dans cette biographie ont été mises à jour pour la dernière fois le 14 décembre 2017.