Les premières recherches du professeur Urey concernaient l’entropie des gaz diatomiques et les problèmes de structure atomique, de spectres d’absorption et de structure des molécules. En 1931, il a conçu une méthode pour la concentration d’éventuels isotopes lourds de l’hydrogène par la distillation fractionnée de l’hydrogène liquide : cela a conduit à la découverte du deutérium. Avec le regretté Dr EW Washburn, il a développé la méthode électrolytique pour la séparation des isotopes de l’hydrogène et il a mené des recherches approfondies sur leurs propriétés, en particulier la pression de vapeur de l’hydrogène et du deutérium, et les constantes d’équilibre des réactions d’échange. Il a ensuite travaillé sur la séparation des isotopes de l’uranium et, plus récemment, il s’est intéressé à la mesure des paléotempératures, aux recherches sur l’origine des planètes, Il est l’auteur des livres Atoms, Molecules and Quanta (1930, avec AE Ruark) et The Planets (1952). Il a été rédacteur en chef du Journal of Chemical Physics de 1933 à 1940 et a écrit de nombreux articles sur la structure des atomes et des molécules, la découverte de l’hydrogène lourd et ses propriétés, la séparation des isotopes, la mesure des paléotempératures et l’origine des planètes. Ceux-ci ont été publiés dans de nombreuses revues chimiques différentes.
Le professeur Urey a reçu la médaille Willard Gibbs (American Chemical Society) en 1934 ; Médaille Davy (Royal Society, Londres), 1940 ; Médaille Franklin, 1943 ; Médaille du mérite, 1946 ; Prix Cordoue, 1954 ; Honor Scroll Award (American Institute of Chemists), 1954 ; Prix Joseph Priestley, 1955 ; Prix Alexander Hamilton, 1961 ; et le J. Lawrence Smith Award (National Academy of Sciences), 1962. Il a reçu des doctorats honorifiques en sciences des universités du Montana, de Princeton, de Newark, de Columbia, d’Oxford, de Washington et de Lee, de McMaster, de Yale, de l’Indiana, de Birmingham et de les universités d’Athènes, de Durham et de la Saskatchewan; également docteur honoris causa en droit de l’Université Wayne et de l’Université de Californie. Il est membre de nombreuses sociétés scientifiques parmi les plus importantes du monde et est membre honoraire de la Chemical Society (Londres). En 1926, il épouse Frieda Daum. Ils ont trois filles et un fils.
Degrés
Urey a obtenu son diplôme d’études secondaires en 1911, à l’âge de 18 ans, et a fréquenté l’Earlham College de Richmond, dans l’Indiana, où il a obtenu un certificat d’enseignement. Il a ensuite enseigné dans les petites écoles de campagne de l’Indiana avant de s’inscrire à l’Université du Montana en 1914, à l’âge de 21 ans. Trois ans plus tard, il a obtenu un baccalauréat ès sciences avec une majeure en zoologie et une deuxième majeure en chimie. À cette époque, l’Amérique avait rejoint les alliés occidentaux pendant la Première Guerre mondiale et les compétences en chimie d’Urey étaient très recherchées. Il a commencé à travailler pour Barrett Chemical Company, un fabricant d’explosifs à Philadelphie, en Pennsylvanie. Son travail l’a convaincu que son avenir était dans la chimie ou peut-être la chimie biologique.
Bohr et le Danemark
En août 1923, âgé de 30 ans, Urey se rendit au Danemark pour passer un an à effectuer des recherches postdoctorales à l’Institut de physique théorique de Niels Bohr à Copenhague. L’année précédente, Bohr avait reçu le prix Nobel de physique pour sa découverte que les niveaux d’énergie des électrons dans les atomes ne sont pas continus – ils viennent par étapes. L’atome est dit quantifié et peut être exploré mathématiquement à l’aide de la mécanique quantique. Bohr avait également montré que les électrons les plus externes d’un atome – ses électrons de valence – sont d’une importance primordiale pour déterminer ses propriétés chimiques. Ce faisant, Bohr a inventé la chimie quantique – un domaine hautement mathématique – et Urey voulait une part de cette action. Au cours d’une année extrêmement agréable à Copenhague, Urey a beaucoup appris, y compris le fait que, même si ses capacités en mathématiques étaient très élevées, elles n’étaient pas aussi élevées que celles de Bohr ou de certains des meilleurs physiciens théoriciens de Bohr. Urey a décidé que ses opportunités d’accéder à l’avant du peloton scientifique se trouveraient dans la chimie expérimentale plutôt que théorique.
In the 1950s, Stanley Miller and Harold Urey performed their famous experiment about the chemical origin of life on Earth and elsewhere in the universe 🔊
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John Hopkins et Colombie
Les contributions d’Harold Urey à la science
La découverte de l’hydrogène lourd : le deutérium
En 1913, JJ Thomson avait découvert que les atomes pouvaient avoir des masses différentes, même s’ils étaient des atomes du même élément. Aujourd’hui, nous appelons ces atomes des isotopes. Les isotopes existent parce que les atomes d’un même élément peuvent avoir différents nombres de neutrons. Cela n’a été connu qu’en 1932, lorsque James Chadwick a découvert le neutron. En 1931, Urey connaissait déjà la possibilité que l’hydrogène puisse exister sous une forme lourde dont la masse était le double de celle de sa forme habituelle. Il a ensuite lu un article suggérant qu’environ un hydrogène sur 4 500 pourrait être lourd.
Urey a décidé qu’il essaierait de trouver « de l’hydrogène lourd ». Ses calculs suggéraient que son point d’ébullition serait supérieur à celui de l’hydrogène normal, ce qui signifiait que la proportion d’hydrogène lourd dans un échantillon pouvait être augmentée en éliminant l’hydrogène normal dans une distillation à basse température. Il a demandé à Ferdinand Brickwedde du Bureau of Standards des États-Unis de distiller 4 litres d’hydrogène liquide jusqu’à ce qu’il ne reste plus que 1 ml non évaporé. Dans ce petit échantillon, Urey avait calculé que la proportion d’hydrogène lourd serait de 100 à 200 supérieure à la normale.
En utilisant le modèle mathématique de l’atome d’hydrogène de Bohr, Urey avait également calculé en quoi le spectre de l’hydrogène lourd différerait de l’hydrogène normal. À l’automne 1931, Urey et son assistant, George Murphy, ont mesuré le spectre de l’échantillon de 1 ml, trouvant exactement les raies spectrales qu’il avait prédites pour l’hydrogène lourd. La découverte a été faite le jour de Thanksgiving 1931. Urey a nommé la nouvelle forme d’hydrogène deutérium.
Hydrogène et Deutérium 
Le deutérium est plus lourd que l’hydrogène normal. Le neutron a été découvert peu après la découverte du deutérium par Urey. L’ajout d’un neutron expliquait la différence de masse entre l’hydrogène et le deutérium.
Un homme généreux remporte un prix Nobel 
Les traceurs isotopiques et le Journal of Chemical Physics
Pendant une grande partie des années 1930, Urey a produit des éléments enrichis en leurs isotopes mineurs. De tels matériaux se sont avérés vitaux dans la découverte de voies biochimiques. Par exemple, si un rat mangeait de la nourriture enrichie d’un isotope de carbone, les tissus et les molécules dans lesquels le carbone enrichi isotopiquement apparaissait finalement donnaient des informations précises sur l’endroit où les molécules présentes dans la nourriture s’étaient retrouvées après avoir été mangées. En 1932, Urey fonde le Journal of Chemical Physics et en est le rédacteur en chef entre 1932 et 1940.
Lorsque les États-Unis ont pris la décision de construire une bombe atomique, l’un des hommes clairement destinés à y participer était Harold Urey. Pour fabriquer une bombe, les isotopes de l’uranium devraient être séparés et personne n’en savait plus sur la séparation des isotopes qu’Urey.
En mai 1941, il fut nommé à l’important comité exécutif du S-1. À la fin de 1943, plus de 700 personnes travaillaient pour lui sur un projet de séparation des isotopes de l’uranium par diffusion gazeuse. Au début de 1945, Urey avait été conduit à un état d’épuisement nerveux par le travail et une mauvaise atmosphère politique de la part de personnes travaillant à la fois au-dessus et en dessous de lui. Il confia le contrôle du projet à Ray Crist. Urey a reçu la médaille du mérite pour son travail sur le projet. Avant et pendant la guerre, il a également joué un rôle important en aidant les scientifiques juifs à s’échapper des régions d’Europe sous contrôle nazi.
Études paléo climatiques : découverte des températures il y a des millions d’années 
En 1945, Urey est devenu professeur de chimie à l’Institut d’études nucléaires de l’Université de Chicago.
À la fin de 1946, il réalisa que le processus naturel pouvait produire de la matière enrichie en isotopes. Des créatures telles que les crustacés, dont les coquilles étaient formées de carbonates, avaient tendance à favoriser l’isotope oxygène-18 par rapport à l’isotope oxygène-16 plus courant dans la construction de leurs coquilles. De plus, le rapport de ces isotopes d’oxygène dans la coquille dépendait de la température moyenne au moment de la fabrication de la coquille. Au début de 1949, Urey avait construit des spectromètres de masse suffisamment sensibles pour mesurer les rapports isotopiques de l’oxygène avec une grande précision, ce qui lui a permis de découvrir des températures moyennes il y a des millions d’années. Pour ce travail, Urey a reçu la médaille Arthur L. Day de la Geological Society of America et la médaille Goldschmidt de la Geochemical Society.
Cosmochimie et l’origine de la vie
Les travaux paléoclimatiques d’Urey l’ont amené à réfléchir aux abondances relatives des éléments chimiques sur notre planète. Harold Urey « … et pendant deux ans, j’ai réfléchi à des questions relatives à l’origine de la terre pendant une partie appréciable de mes heures de veille, et j’ai trouvé le sujet l’un des plus intéressants qui m’ait jamais occupé. » Harold Urey – Les planètes : leur origine et leur développement, 1952 
Il a également commencé à réfléchir à la façon dont la vie aurait pu commencer sur Terre. En 1951, il a lu un article proposant que des composés carbonés appropriés capables de donner naissance à la vie dans une «soupe primordiale» auraient pu être formés par un rayonnement à haute énergie. L’article rapportait une expérience dans laquelle un bombardement avec des noyaux d’hélium avait fait réagir du dioxyde de carbone avec de l’eau pour produire de l’acide formique. Urey pensait que ce travail était complètement déconnecté de la façon dont les molécules de la vie auraient pu être fabriquées.
Il a discuté des problèmes lors d’un des séminaires de son groupe de recherche à Chicago. Il a déclaré sa conviction que les premières molécules nécessaires à la construction d’organismes vivants ont probablement été formées par des orages provoquant la réaction les uns avec les autres des gaz de l’atmosphère primitive de la Terre – il a proposé qu’il s’agissait principalement d’hydrogène, d’ammoniac, de méthane et d’eau. Après le séminaire, un étudiant du nom de Stanley Miller a approché Urey et lui a dit qu’il aimerait étudier l’idée d’Urey comme thème de son doctorat. Urey était d’abord méfiant. Il pensait que son idée pourrait être une proposition plutôt risquée pour un doctorat thèse, mais a finalement accepté la proposition. En quelques mois, Stanley Miller avait réalisé l’une des expériences les plus célèbres jamais menées sur l’origine de la vie – l’expérience Miller-Urey.
L’expérience de Miller-Urey.
Miller a fait passer des étincelles électriques à travers un mélange d’hydrogène, d’ammoniac, de méthane et de vapeur d’eau et a découvert qu’après quelques jours, les réactions chimiques avaient produit une boue d’acides aminés. L’importance de l’expérience était la découverte que des produits chimiques inorganiques simples pouvaient réagir dans des conditions naturelles pour produire des molécules organiques plus complexes – des acides aminés – les éléments constitutifs de la vie. Urey était le directeur de thèse de Miller et, selon la coutume, son nom aurait dû apparaître sur l’ouvrage publié. Cependant, Urey craignait qu’en tant que lauréat du prix Nobel, il reçoive tout le crédit alors que Miller en recevrait très peu. C’est pourquoi Urey a insisté pour que seul le nom de Miller apparaisse sur l’œuvre.
Quelques détails personnels et la fin
Urey a épousé Frieda Daum, une bactériologiste, en 1926 et ils ont eu quatre enfants : Gertrude Elisabeth, Frieda Rebecca, Mary Alice et John Clayton. En 1956, à 63 ans, Urey quitte Chicago pour passer un an au Royaume-Uni en tant que professeur invité à l’Université d’Oxford. À 65 ans, il a pris sa retraite de son poste à Chicago, acceptant un rôle de professeur général à l’Université de Californie à San Diego, aidant à y construire la faculté des sciences. Il est resté dans ce rôle jusqu’à ce qu’en 1970, à l’âge de 77 ans, il devienne professeur émérite, restant associé à l’Université de Californie à San Diego, jusqu’à sa mort. Harold Urey est décédé le 5 janvier 1981, à l’âge de 87 ans, à La Jolla, en Californie, et a été ramené dans l’Indiana où il a été enterré au cimetière Fairfield dans le comté de DeKalb.
Ses travaux
Les éléments se présentent sous la forme de divers isotopes, des variations d’éléments avec des poids atomiques différents. Harold Urey s’est demandé si le plus petit atome, l’hydrogène, avait des isotopes différents, et il a calculé comment ils devraient être constitués si tel était le cas. En distillant de l’hydrogène liquide, un isotope de l’hydrogène a été extrait en 1932 qui était deux fois plus lourd que l’hydrogène ordinaire. Il s’appelait le deutérium. L’eau contenant du deutérium, appelée eau lourde, s’est avérée avoir d’autres propriétés chimiques qui différaient de l’eau ordinaire et, de diverses manières, le deutérium est devenu important dans la technologie nucléaire.
Harold C. Urey (1893-1981)
https://mediatheque.lindau-nobel.org/laureates/urey/research-profile
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1934/urey/facts/