کشف گاز مخوف

دی‌اکسیدکربن یا همان گازکربنیک از ترکیب 2عنصر کربن و اکسیژن تشکیل می‌شود که فرمول شیمیایی آن CO2 است. زمانی که کربن به‌صورت کامل می‌سوزد، گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود؛ گازی که استنشاق آن برای انسان‌ها و حیوانات مضر و برای گیاهان حیات‌بخش است. نخستین شناخت انسان از این گاز در اواسط قرن هفدهم شکل گرفت، اما در نهایت یک شیمی‌دان اسکاتلندی موفق به کشف و توصیف علمی آن شد.

تولد یک دانشمند و کاشف بزرگ

جوزف بلک در روز شانزدهم آوریل سال1728در شهر بوردو در فرانسه چشم به جهان گشود. او ششمین بچه در میان 12فرزند پدر و مادرش بود. جوزف تا دوازده‌سالگی در منزل درس می‌خواند، اما پس از آن به مدرسه گرامر در بلفاست رفت. در سال1747و در هجده‌سالگی، پس از پایان دوران مدرسه وارد دانشگاه گلاسکو شد. او 4سال در این دانشگاه و 4سال در دانشگاه ادینبارا مشغول تحصیل بود؛ ضمن اینکه بلک در رشته پزشکی نیز تحصیل کرد.

ورود به عرصه کار
جوزف در رساله دکتری خود در مورد درمان سنگ کلیه با نمک کربنات منیزیم نوشت. در قرن هجدهم میلادی، مفهوم شیمی بر 5اصل آب، نمک، زمین، آتش و فلز استوار بود. بلک، هوا را نیز به این اصل‌ها اضافه کرد. او زمانی که توانست درخصوص ترکیب هوا و کربن و پدید آمدن دی‌اکسیدکربن به قطعیت برسد، این کار را انجام داد. تحقیقات بلک به چگونگی ترکیب «اصل‌ها» با یکدیگر در اشکال و مخلوط‌های گوناگون کشیده شد. او از اصطلاح میل ترکیبی برای توصیف نیرویی که چنین ترکیباتی را در کنار هم نگه داشته، استفاده کرد. جوزف در طول زندگی حرفه‌ای خود از نمودارها و فرمول‌های متنوعی استفاده کرد تا به دانشجویانش در دانشگاه ادینبارا بیاموزد که چگونه از طریق انواع مختلف آزمایش‌ها، میل ترکیبی را دستکاری کنند.

تدریس شیمی و کمک به جیمز وات
به گزارش همشهری، پس از پایان تحصیلات، جوزف بلک در دانشگاه گلاسکو مشغول تدریس پزشکی و شیمی به‌صورت همزمان شد. در آن سال‌ها، جیمز وات، برای دانشگاه گلاسکو، ابزار و ماشین‌آلات آزمایشگاهی می‌ساخت. وات از بلک خواست در برخی امور، ازجمله کار روی بخار به او کمک کند. بلک و وات همکاری مشترک را در این خصوص ادامه دادند تا اینکه جیمز وات توانست موتور بخار را اختراع کند.

پیش درآمدی بر کشف CO2
حوالی سال1640میلادی، یان باپتیست ون هلمونت یکی از شیمی‌دانان اروپایی در آزمایش‌های خود مشاهده کرد هنگامی که زغال چوب را در یک ردیف بسته می‌سوزاند، توده خاکستر حاصل از آن بسیار کمتر از زغال چوب اصلی است. تفسیر او این بود که بقیه زغال چوب به یک ماده نامرئی تبدیل شده است که «گاز» یا «روح وحشی» نامیده می‌شد.

کشف دی‌اکسیدکربن
جوزف بلک گاز کربنیک را از تکلیس آهک به‌دست آورد. او در برنامه‌های کاری خود به بررسی خواص گاز تولید شده در واکنش‌های مختلف پرداخت. بلک دریافت که سنگ آهک (کربنات کلسیم) را می‌توان با اسیدها، گرم یا ترکیب کرد تا بتوان گازی را که او «هوای ثابت» نامید، تولید کرد. بلک مشاهده کرد که هوای ثابت از هوای معمولی متراکم‌تر است و باعث خاموش‌شدن شعله آتش می‌شود، ضمن اینکه حیوانات نیز نمی‌توانند آن را به‌ عنوان هوا تنفس کنند. بلک همچنین دریافت که وقتی حباب‌ها از محلول آبی آهک (هیدروکسید کلسیم) عبور می‌کنند، رسوب کربنات کلسیم شکل می‌گیرد. این شیمی‌دان از رخداد چنین پدیده‌ای استفاده کرد تا نشان دهد دی‌اکسیدکربن توسط بازدم حیوانات، انسان‌ها، تخمیر میکروبی و سوختن زغال تولید می‌شود.

یک دستاورد مهم دیگر
جوزف بلک در مطالعات و تحقیقات خود به موضوع گرمای نهان و ظرفیت گرمایی اشاره کرد. گرمای نهان گرمایی است که ماده هنگام تبدیل از حالتی به حالت دیگر از دست داده یا جذب می‌کند. نام دیگر گرمای نهان، ‌گذار فازی است. ظرفیت گرمایی نیز عبارت است از نسبت گرمای مبادله شده با سیستم به تغییر دمای ناشی از مبادله گرما.

رسم نمودارهای بسیار
جوزف در طول زندگی حرفه‌ای خود از نمودارها و فرمول‌های متنوعی استفاده کرد تا به دانشجویانش در دانشگاه ادینبارا بیاموزد چگونه از طریق انواع مختلف آزمایش‌ها، «میل ترکیبی» را دستکاری کنند