Rudolph Arthur Marcus (21. heinäkuuta 1923 Montreal, Quebec, Kanada – 16. heinäkuuta 2026 Pasadena, Kalifornia, Yhdysvallat) oli kanadalaissyntyinen yhdysvaltalainen kemisti. Hänet palkittiin Nobelin kemianpalkinnolla vuonna 1992 kemiallisen reaktion elektroninsiirtomekanismin selvittämisestä. Tämä ilmiö on nimetty Marcus-teoriaksi. Sen mukaan reaktion löyhä aktivoitunut kompleksi on heikosti sitoutunut ja muuntuu liuottimen toimesta rakenteellisesti suotuisaksi elektronin siirtymiselle. Marcus on tunnettu myös reaktiokinetiikan RRKM-teorian kehittäjänä.
Akateeminen ura Marcus kiinnostui tieteestä jo nuorena opiskellessaan matematiikkaa englanninkielisessä Baron Byng -lukiossa Montrealissa. Sittemmin Marcus suoritti kandidaatin tutkinnon vuonna 1943 ja tohtorin tutkinnon vuonna 1946 McGill-yliopistossa. Hän suoritti siellä ollessaan laajat opinnot matematiikassa ja sai vaikutteita RRK-teoriasta ja liuoskinetiikasta. Tohtoriksi väittelemisen jälkeen Marcus otti vastaan tutkijatohtorin paikan Kanadan kansallisessa tutkimusneuvostossa (NRC) ja myöhemmin Pohjois-Carolinan yliopistossa, joissa tutki vapaiden radikaalien valokemiaa. Vuonna 1951 hän sai pysyvän työpaikan Brooklynin polyteknisessä instituutissa, mikä mahdollisti tutkijan uran jatkamisen. Marcus oli reaktiodynamiikan tutkija, mutta hän myös opetti vuonna 1964 Illinoisin yliopistossa (Urbana-Champaign). Hän oli vuodesta 1975 kaksi vuotta vierailevana professorina teoreettisen kemian laitoksella Oxfordin yliopistossa ja Münchenin teknillisessä yliopistossa. Vuonna 1978 hänet kutsuttiin Kaliforniaan Caltechiin (California Institute of Technology).
Marcuselle myönnettiin vuonna 1978 kemiallisen fysiikan Irving Langmuir -palkinto, kemian Wolf-palkinto vuonna 1984, Willard Gibbs -mitali ja Peter Debye -mitali vuonna 1988, Yhdysvalloissa erityisen arvostettu National Medal of Science -palkinto vuonna 1989, ja vuonna 1991 sekä Remsen-palkinto että Linus Pauling -mitali. Marcus valittiin Yhdysvaltain kansalliseen tiedeakatemiaan vuonna 1970, ja hän oli ulkomaalaisjäsenenä Royal Societyssa vuodesta 1987.
Tieteellinen työ Marcus sovelsi teoreettista lähestymistapaa kokeellisiin tutkimuksiinsa. Ollessaan Oscar Ricen kutsumana tutkijana Pohjois-Carolinan yliopistossa Marcus keskittyi kemiallisen reaktion kineettisiin teorioihin ja aloitti kvanttimekaniikan opiskelun. Hän sovelsi myöhemmin kvanttimekaniikkaa kehittämiinsä kemiallisen reaktion teorioihin. Muutamassa kuukaudessa hän loi pohjan RRKM-teorialle tutkimalla RRK-teoriaa tilastolliselta kannalta ja siirtymätilateoriaa. Marcus jatkoi RRKM-teoriaa käsittelevien tutkimustensa julkaisemista vuonna 1952, ja tämän jälkeen hän siirtyi tutkimaan polyelektrolyyttejä ja elektrostatistiikkaa. Nämä edesauttoivat häntä perehtymisessä elektroninsiirtoreaktioihin 1950-luvun lopussa ja myöhemmin 1960-luvun alussa New Yorkin yliopiston matematiikan laitoksella. Marcus kehitti ns. Marcuksen teorian, jonka mukaan elektroninsiirtoreaktiossa elektroni voi ”hypätä” elektronin luovuttajalta elektronin vastaanottajalle ilman, että tapahtumaan liittyy kemiallisen sidoksen katkeamista tai muodostumista. Reaktion aikana lähtöaineesta ja lopputuotteesta muodostuu löyhä aktivoitu kompleksi, jossa ei ole tapahtunut rakenteellisia muutoksia. Tältä osin Marcuksen teoria eroa siirtymätilateoriasta. Molemmista teorioista on johdettavissa reaktion kinetiikkaa kuvaava nopeuslaki, jossa on samankaltainen muuttujan eksponentiaalinen muoto. Marcuksen teoria mahdollistaa liuotinmolekyylin ja ligandin vaikutuksen. Käytännön esimerkki elektronisiirtoreaktiosta on ravintomolekyylin, kuten glukoosi, hapettuminen, jolloin muodostuu vettä ja vapautuu lämpöä: 2H^+ + 2e^- +1/2O2 -> H2O +.
Huomautukset
Lähteet
Aiheesta muualla
Luokka:Kanadalaiset kemistit Luokka:Yhdysvaltalaiset kemistit Luokka:Nobelin kemianpalkinnon saajat Luokka:Yli satavuotiaiksi eläneet kanadalaiset Luokka:Yli satavuotiaiksi eläneet yhdysvaltalaiset Luokka:Vuonna 1923 syntyneet Luokka:Vuonna 2026 kuolleet