Joel Henry Hildebrand

Joel Henry Hildebrand (16 novembre 1881 – 30 avril 1983) était un professeur américain, pionnier dans le domaine de la chimie. Il a été une figure majeure de la recherche en chimie physique, spécialisé dans les liquides et les solutions non électrolytiques.

Il est né à Camden, dans le New Jersey, le 16 novembre 1881.

Hildebrand obtint son diplôme de l'Université de Pennsylvanie en 1903. Il y enseigna brièvement avant de rejoindre l'Université de Californie à Berkeley comme instructeur de chimie en 1913. En 1918, il fut promu professeur agrégé, puis finalement nommé professeur titulaire en 1919. Le 4 août 1919, il fut blessé par balle par un assistant de chimie furieux de ne pas avoir été recommandé pour une promotion.

Il a été doyen du Collège de chimie de 1949 à 1951 et a pris sa retraite de l'enseignement à temps plein en 1952. Construit en 1966 Le Hildebrand Hall sur le campus de Berkeley porte son nom.

Sa monographie de 1924 sur la solubilité des non électrolytes a fait autorité pendant près d'un demi-siècle. En 1927, Hildebrand a forgé le terme de « solution régulière » (par opposition à « solution idéale ») et en a étudié les aspects thermodynamiques en 1929. Une solution régulière est une solution dont l'entropie reste inchangée lorsqu'une petite quantité de l'un de ses composants y est transférée à partir d'une solution idéale de même composition, le volume total demeurant constant.

Hildebrand a siégé au conseil de l'Académie nationale des sciences, dont il était membre, et a également été membre du Comité consultatif citoyen sur l'éducation auprès de la législature californienne. Il a été élu à la Société américaine de philosophie en 1951 Hildebrand a fait plusieurs découvertes, dont la plus notable a été l'introduction, au milieu des années 1920, de mélanges respiratoires d'hélium et d'oxygène pour remplacer l'air utilisé par les plongeurs et ainsi atténuer le risque d'accident de décompression. Il a compris que ce problème était dû à l'azote dissous dans le sang sous haute pression, qui était expulsé trop rapidement lors de la remontée à la surface. L'hélium, beaucoup moins soluble dans les solutions aqueuses comme le sang, ne provoque pas le même problème. Cette découverte a permis par la suite de sauver la vie de 33 membres d'équipage du sous-marin USS Sailfish, qui a coulé en 1939.

Hildebrand a remporté la quasi-totalité des prix majeurs en chimie, à l'exception du prix Nobel. L'American Chemical Society a créé le prix Joel Henry Hildebrand en son honneur, récompensant ses travaux en chimie théorique et expérimentale des liquides. Le premier prix lui a été remis en 1981, à l'occasion du centenaire de sa naissance. En 2001, Kantha l'a identifié comme l'un des 35 scientifiques centenaires appartenant à un groupe atypique apparu au XXe siècle.

Hildebrand disait souvent que son rôle d'enseignant était ce qu'il chérissait le plus. Dans une interview réalisée peu avant son centième anniversaire, il dit : « Bien enseigner est avant tout un art, et ne peut être ni défini ni standardisé… On naît bon enseignant et on le devient ; aucune de ces étapes ne peut être négligée. » Il resta dévoué à l'enseignement auprès des étudiants de premier cycle, même à 100 ans. Il se rendait à son bureau sur le campus presque tous les jours d'école jusqu'à ce que sa santé déclinante l'en empêche.

Hildebrand était également actif au sein du Sierra Club, dont il fut le président de 1937 à 1940. En tant que membre, il contribua à de nombreux rapports importants sur l'aménagement du territoire concernant les parcs d'État et nationaux de Californie. Il dirigea également l'équipe américaine de ski olympique de 1936.

Ses études sur la solubilité des non électrolytes l'ont conduit à formuler le « paramètre de solubilité de Hildebrand ».

${\displaystyle \delta ={\sqrt {(\Delta H_{v}-RT)/V_{m}}}.}$

L'idée générale est qu'un soluté potentiel sera soluble dans un solvant ayant une valeur comparable pour ${\displaystyle \delta }$.

Ce travail a ensuite été utilisé pour la formation du « paramètre de solubilité de Hansen » plus complet, qui prend en compte non seulement les interactions de dispersion entre le solvant et le soluté (comme le fait le paramètre de Hildebrand), mais aussi les interactions polaires et les liaisons hydrogène – levant ainsi la restriction d’application aux seules espèces non polaires. Hansen témoigne d’un grand respect pour Hildebrand et son travail, et reconnaît d’ailleurs que l’élaboration de son paramètre de solubilité n’aurait pas été possible sans la contribution majeure que Hildebrand a apportée à ce domaine.

Hildebrand s'est également exprimé avec force sur la manière dont les petites espèces non polaires existent dans l'eau. La dissolution d'espèces telles que le méthane dans l'eau s'accompagne d'une enthalpie et d'une entropie négatives. Un modèle couramment utilisé pour expliquer ce comportement est le modèle de l'iceberg ou de type clathrate, dans lequel un réseau ou une cage de molécules d'eau liées par des liaisons hydrogène se forme autour de la molécule de méthane. Ceci explique la diminution de l'enthalpie, due à l'augmentation des liaisons hydrogène par rapport à l'eau pure, et la diminution de l'entropie, due à l'apparition d'un volume exclu par le solvant, ainsi qu'à la formation d'un réseau ordonné de molécules d'eau.

Hildebrand a contesté cette opinion répandue dans une série d'articles. À la fin des années 1960 et dans les années 1970, il a conclu que la diffusivité du méthane dans l'eau est seulement 40 % inférieure à celle dans le tétrachlorure de carbone. Il a prédit que si l'eau était emprisonnée ou présentait une structure de type iceberg, cette différence de diffusivité entre l'eau et le tétrachlorure de carbone serait alors nettement plus importante.

Ce conflit d'idées persiste dans la littérature, avec des publications entre 2000 et 2010 concernant l'hydratation hydrophobe de type clathrate, toujours soumises à des simulations informatiques de divers types. Il existe cependant des articles qui citent les critiques antérieures de Hildebrand à l'égard de ce modèle et suggèrent que l'hydrophobie provient de la petite taille de l'eau, ce qui augmente l'énergie libre nécessaire pour développer une cavité appropriée que certains solutés peuvent occuper.

Avec George Scatchard, Hildebrand a développé une équation pour les volumes molaires d'excès dans les mélanges.

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• Works by or about Joel Henry Hildebrand at the Internet Archive
• Oral History interview transcript with Joel Hildebrand 6 August 1962, American Institute of Physics, Niels Bohr Library and Archives Archived 4 June 2011 at the Wayback Machine
• National Academy of Sciences Biographical Memoir

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