من هو العالم جوزيف بلاك

جوزيف بلاك ولد في 16 أبريل 1728م ، بوردو ، فرنسا 10وفي نوفمبر 1799م ، توفي في  إدنبرة ، سكوت ، هو الكيميائي والفيزيائي البريطاني الذي اشتهر بإعادة اكتشاف الهواء الثابت (ثاني أكسيد الكربون) ، ومفهوم الكامن الحرارة ، واكتشاف البيكربونات (مثل بيكربونات الصودا).

عاش بلاك ، وعمل في سياق التنوير الإسكتلندي ، وهو ازدهار رائع للحياة الفكرية في أدنبره وجلاسكو وأبردين خلال النصف الأخير من القرن الثامن عشر ، واستطاع أن يحسب الفيلسوف ديفيد هيوم ، والاقتصادي آدم سميث ، والجيولوجي جيمس هوتون من بين أصدقائه.

نشأة وتعليم


جوزيف بلاك

كان بلاك ابن تاجر المغتربين أولستر جون بلاك ، وزوجته المولودة في أبردين ، مارجريت جوردون ، وفي في سن 12 تم إرسال بلاك إلى المدرسة في بلفاست ، وبعد بضع سنوات انتقل إلى جامعة غلاسكو لدراسة الفن ، وقد طلب والد بلاك منه فيما بعد أن يختار دورة دراسية تؤدي إلى مهنة ، ولأنه اختار الطب ، أصبح بلاك تحت تأثير مدرس الكيمياء المبتكر ، ويليام كولين ، وغير اعتيادي لطالب شاب ، بدأ في إجراء تجارب كيميائية في مختبر أستاذه.

لم يتخرج بلاك في الطب في غلاسكو لأنه انجذب إلى جامعة أدنبرة ، حيث تمتعت كلية الطب بمكانة أكبر ، من أجل التخرج ، كان على الطلاب إعداد أطروحة ، كان الأسود جادًا بشكل خاص ، لم يأخذ العديد من الطلاب عملهم بجدية ، وأجرى سلسلة من التجارب على الخصائص الكيميائية للقلويات ، وعلى وجه الخصوص ، المغنيسيا ألبا ، المعروفة الآن باسم كربونات المغنيسيوم.[1]

ويجب أن يكون للعمل اتصال طبي ، لذلك وصف بلاك تطبيق هذه المادة على اضطرابات الجهاز الهضمي الطفيفة ، وقد حصل على شهادته الطبية عام 1754م.

بحث القلوية والهواء الثابت


لجوزيف بلاك

البحث عن طبيعة القلوية ، التي أجراها بلاك لرسالته ، وضع الأساس لأهم ورقة في حياته المهنية ، التجارب على  Magnesia Alba ، Quicklime ، وبعض المواد الكالينية الأخرى ، المقدمة إلى الجمعية الفلسفية لإدنبره في 1755م.

وقد أجريت سلسلة التجارب السابقة لرسالته على ملح المغنيسيوم ، ولأول مرة ، تألفت من سلسلة حلقية مخططة من التجارب الكمية ، والتي تم فيها استخدام التوازن في جميع المراحل ، وجد أنه مع الأحماض ، تصرف المغنيسيا ألبا بطريقة مشابهة للطباشير (كربونات الكالسيوم) ، مما أدى إلى إطلاق غاز ، ثم قام بتسخين عينة من مركب البداية ووجد أن المنتج ، مغنيسيا أوستا (المعروف الآن باسم أكسيد المغنيسيوم) ، مثل الجير الحي (

أكسيد الكالسيوم

) ، لم يتفاعل مع الأحماض.

وعلى عكس الجير الحي ، لم يكن مادة كاوية أو قابلة للذوبان في الماء ، وافترض الأسود أن الوزن المفقود أثناء التسخين كان بسبب الغاز المتولد ، ثم أضاف محلولًا من البوتاس (كربونات البوتاسيوم) إلى المغنيسيا أوستا ، وأظهر أن المنتج يزن نفس عينته الأصلية من المغنيسيا ألبا ، لذلك كان الفرق بين ألبا ، وأوستا هو الغاز ، الذي أطلق عليه الأسود اسم (الهواء الثابت) ، ويمكن إدخاله إلى الأخير لإعادة إنشاء الأول عن طريق البوتاس.[2]

البحث الحراري


لجوزيف بلاك

قضى بلاك بضع سنوات بعد التخرج للعمل كطبيب ، في عام 1756م ، تم تعيين كولين في كرسي الكيمياء في أدنبره ، وملأ بلاك الشاغر الذي تم إنشاؤه في غلاسكو ، وأصبح أستاذ علم التشريح ومحاضرًا في الكيمياء ، وكان كولين مهتمًا بشكل خاص بخفض درجة الحرارة الناتجة عن تبخر السوائل ، ووجه بلاك انتباهه إلى ظاهرة الحرارة أيضًا ، وطرح أسئلة مثل: لماذا لا يغلي الماء فجأة عندما تصل درجة الحرارة إلى درجة الغليان؟ لماذا لا يذوب الجليد فجأة عندما تتجاوز درجة الحرارة نقطة التجمد؟

ويتميز جوزيف بلاك  بين كمية الحرارة في الجسم وكثافته ، أو درجة حرارته ، مدركًا أنه يمكن استخدام موازين الحرارة لتحديد كمية الحرارة ، وإذا تم قياس درجة الحرارة على مدار فترة من الوقت ، أثناء تسخين الجسم أو تبريده ، أخذ قوارير زجاجية متشابهة ، وصب نفس الكمية من الماء في كليهما ، ووضعها في خليط متجمد.

وفي واحدة أضاف القليل من الكحول لمنع التجمد ، وثم يُزالون من الحمام ، واحد مجمّد والآخر سائل ، على الرغم من نفس درجة الحرارة ، وسمح لهم بالإحماء بشكل طبيعي ، وارتفعت درجة حرارة الماء والكحول عدة درجات ، بينما بقي الجليد عند نقطة التجمد ، وبما أن القوارير يجب أن تمتص الحرارة بنفس المعدل ، أظهر جوزيف بلاك ، أن الحرارة التي يمتصها الجليد في 10 ساعات ، كانت سترفع درجة حرارة نفس الكمية من الماء بمقدار 78 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت) ، وكانت هذه هي الحرارة الكامنة في اندماج الماء ، وامتدت التجارب لقياس الحرارة الكامنة لتبخر الماء.

وخلال فترة وجوده في غلاسكو ، كان بلاك على اتصال بالمخترع الإسكتلندي جيمس وات ، الذي كان يعمل كمصنّع أدوات للجامعة ، وعمل واط على تطوير تحسينات المحرك البخاري ، وقد أدركت نسخته ذات الأسطوانة المزدوجة بشكل أساسي ظاهرة الحرارة الكامنة ، ومع ذلك ، كان الرجلان ، اللذان أصبحا صديقين حازمين ، يصرحان بإعلان إجراء أبحاثهما بشكل مستقل.

واستمر وات في تطوير مصنع سوهو للمحركات البخارية ، وغيرها من المنتجات في برمنجهام بالشراكة مع ماثيو بولتون ، وعلى الرغم من أن بلاك ووات رأوا القليل من بعضهم البعض ، بعد فترة بلاك غلاسكو ، إلا أن انفصالهم أدى إلى مراسلات غنية بينهما ، بقي معظمها.

وقد قام جوزيف بلاك بتوسيع تجاربه ، وأخذ استنتاجاته إلى مرحلة أعلى في ورقته 1756م إلى الجمعية الفلسفية ، وركز على أملاح الكالسيوم بدلاً من أملاح المغنيسيوم ، موضحًا أنه عندما يتم تسخين الطباشير بقوة إلى الجير الحي ، يتم إطلاق غاز ، وخلص إلى أن هذا الغاز مشتق من الطباشير ، وليس من النار في الفرن ، وكان هذا نقطة خلاف بين أساتذة ادنبره.

ويمكن استبدال الغاز بإضافة محلول البوتاس إلى الجير الحي ، مما يدل على احتواء الهواء الثابت في القلويات ، ثم أظهر جوزيف بلاك أن الغاز ليس نسخة من الهواء الجوي ، وهكذا كان أول كيميائي ، يظهر أن الغازات يمكن أن تكون مواد كيميائية في حد ذاتها وليس ، كما كان يُعتقد سابقًا ، هواء الغلاف الجوي في حالات نقاء مختلفة.

وبعد تجارب جوزيف بلاك الرئيسية ، تم تمييز غازات أخرى مختلفة كيميائيًا في النصف الثاني من القرن الثامن عشر ، بما في ذلك الأكسجين (الذي أطلق عليه اسم الهواء الخالي من الإلتهابات) ، من قبل رجل الدين والعالم الإنجليزي جوزيف بريستلي ، والنيتروجين بواسطة دانيال روثرفورد (تلميذ جوزيف بلاك) ، و الهيدروجين من قبل الفيزيائي والكيميائي الإنجليزي هنري كافنديش.[3]

مستشار صناعي

وبحلول منتصف الستينيات من القرن التاسع عشر ، كانت هناك حركات قوية على قدم وساق ليعود بلاك إلى إدنبره. تم نقل كولين إلى كرسي طب مختلف للسماح لتلميذه السابق أن يصبح أستاذًا للكيمياء في عام 1766م ،  في هذه المرحلة من حياته المهنية ، حدث تغيير على نهج جوزيف بلاك في الكيمياء ، فبدلاً من الاستمرار في متابعة المفاهيم الأساسية ، حول بلاك اهتمامه بالكامل تقريبًا إلى التدريس ، وتقديم المشورة لمالكي الأراضي ورجال الأعمال حول كيفية تطوير الصناعات القائمة على المواد الكيميائية ، في اسكتلندا (وأحيانًا أبعد).

و ليس هناك شك في أن البعض شعر أنه لم يكن يعامل مسؤوليته ككيميائي أكاديمي بجدية كافية ، فيبدو أن بلاك لديه بالتأكيد نفور من نشر بحثه ، وعلى سبيل المثال ، لم يكتب شيئًا عن نظرياته حول الحرارة للنشر ، وأصبح عمله معروفًا بسبب العدد الكبير من الطلاب (في بعض الأحيان أكثر من 300) ، الذين سجلوا في الدورة السنوية للمحاضرات ، ونشروا مفاهيمه في جميع أنحاء بريطانيا العظمى ، وأوروبا والولايات المتحدة ، كما تم نشر بعض أعماله من قبل آخرين.

كانت اسكتلندا تصنع بسرعة من قاعدة منخفضة في القرن الثامن عشر ، ويرجع بعض الفضل في ذلك إلى مجلس أمناء المصنوعات في اسكتلندا ، بعد قانون الاتحاد لعام 1707م ، والذي وحد البرلمانين الإنجليزي والاسكتلندي ، وتم تخصيص مبلغ سنوي من المال لتشجيع التنمية الصناعية ، وفي البداية ، لم يتم إنشاء آلية لتوزيع الأموال ، ولكن في عام 1727م تم إنشاء مجلس أمناء ، وفي السنة الأولى تم توفير 6000 جنيه إسترليني لصناعات الرنجة والكتان والصوف.

وفي وقت لاحق ، شارك بلاك وزملاؤه في جامعة أدنبره عن كثب في الحكم ، على المقترحات المقدمة للمجلس ، وعلى وجه الخصوص ، حكموا على مقترحات لتطوير مخططات لتحسين تبيض الكتان.

وقد كان الكتان سلعة رئيسية ومتوسعة في اسكتلندا وأيرلندا ، ونشأت أزمة لأن العامل المستخدم في التبييض ، البوتاس المصنوع من رماد الخشب ، ارتفع في السعر بنسبة 50 بالمائة بين 1750 و 1770 استجابة لنقص الأخشاب ، وقد استغرق البديل المعتاد ، اللبن الرائب ، أسابيع أطول ليصبح ساري المفعول.

فاقترح فرانسيس هوم ، زميل جامعة بلاك ، استخدام حمض الكبريتيك المخفف بدلاً من اللبن الزبادي ، وكانت مساهمة بلاك في زيادة قوة تبييض البوتاس عن طريق إضافة الجير إليه ، ونتج عن ذلك نشر بلاك الوحيد الجوهري بشأن العملية الصناعية (شرح تأثير الجير على الأملاح القلوية) ، والذي تم نشره في تجارب المنزل على التبييض (1771).

ونهج آخر لمشكلة التبييض هو البحث عن طريقة أرخص لصنع البوتاس ، وقد حول كولين رأيه إلى هذا وتم مكافأته من قبل المجلس على اقتراحه لحرق الصنوبريات ، في الأجزاء النائية من المرتفعات الإسكتلندية ، وتكهن بما إذا كانت السرخس ، أو الأعشاب البحرية ستكون مصدرًا مواتًا اقتصاديًا للقلويات ، وأصبح بلاك مهتماً ، وحلل عشب البحر المحترق (وهو شكل من أشكال الأعشاب البحرية) ، وتم الحصول عليه من مصادر مختلفة على الساحل الإسكتلندي ، وأوضح أن العائد القلوي يمكن أن يختلف اختلافا كبيرا من مكان إلى آخر.

كما أصبحت مهارة بلاك في الحكم على جدوى المقترحات الجديدة للعمليات الصناعية مشهورة ، وبعد أن حكم ببراعة على الفوائد المالية لإنشاء أعمال القطران ، وصف السير جون دالريمبل ، المحامي في مجلس المكوس ، بلاك بأنه (أفضل قاضي ، ربما في أوروبا ، لجدارة مثل هذه الاختراعات).

ومن المؤكد أن بلاك كان في حاجة إلى آرائه ، حيث تمت استشارته من قبل عدد كبير من الصناعيين حول مجموعة واسعة للغاية من الموضوعات ، وتشمل المراسلات الباقية تكرير السكر ، وإنتاج القلويات ، والتبييض ، وتزجيج السيراميك ، والصباغة ، والتخمير ، وتآكل المعادن ، واستخراج الملح ، وصناعة الزجاج ، والتكوين المعدني ، وتحليل المياه ، وتصنيع الخل ، وبناء الأفران. بالإضافة إلى ذلك ، تم طلب آرائه في مختلف المسائل الزراعية. [4]

السنوات اللاحقة


والأخيرة في حياة جوزيف بلاك

هناك أدلة قليلة نسبيًا على حياة بلاك وعلاقاته الاجتماعية ، يبدو أنه كان مرحًا ، كونه عضوًا في نوادي بوكر وأويستر لتناول الطعام مع أصدقائه الذكور ، واستقبل الزوار المؤثرين لإدنبره في سنواته الأخيرة ، مثل الدبلوماسي الأمريكي بنيامين فرانكلين ، ولم يتزوج قط ، على الرغم من أنه كان يستمتع برفقة نساء بلوشينغ ،  وكان يغني في بعض الأحيان في التجمعات الاجتماعية ، كما كان يمكنه العزف على الفلوت ، وقد كان رسام ماهر ، ولكن لم تكن صحته قوية أبدًا ، وكان حريصًا على نظامه الغذائي.

عكس تعليم جوزيف بلاك للكيمياء ، في سنواته السابقة ، أحدث الأفكار ، ففي نهاية حياته المهنية ، بدأت وجهات نظره تبدو قديمة ، وكان هذا هو الحال بشكل خاص عندما يتعلق الأمر بآرائه حول طبيعة الاحتراق ، وتم استبدال نظرية phlogiston في القرن السابع عشر ، حيث تنبعث المواد المحترقة مادة غير مرئية ، وخفيفة الوزن تسمى phlogiston ، من خلال آراء الكيميائي الفرنسي Antoine-Laurent Lavoisier ، الذي اقترح نظريته للأكسجين من عام 1775.

وكان بلاك مترددًا في اعتماد هذه النظرية ، على الرغم من جادل تلاميذه بقوة في قضيته ، ففي النهاية ، تقابل بلاك مع لافوازييه عام 1790م وانحنى إلى المحتوم ، ومنذ عام 1795 ، تخلى بلاك عن جميع تعاليمه تقريبًا ، على الرغم من أنه احتفظ بلقبه ، وتوفي بلاك بوفاة شهيرة ، وجدها خادمه مع كوب من الحليب متوازن بين ركبتيه ، ولم يسقط قطرة ، وتم التعليق على أن هذا يتماشى تمامًا مع الطبيعة المنظمة لحياته ، وعلاوة على ذلك ، فإنه يعكس كمال إجراءاته التجريبية.