من هو العالم جوزيف بلاك

وُلِدَ جوزيف بلاك في 16 أبريل 1728م في مدينة بوردو بفرنسا، وتوفي في 10 نوفمبر 1799م في مدينة إدنبرة بسكوتلندا. كان بلاك كيميائيًا وفيزيائيًا بريطانيًا اشتُهِر بإعادة اكتشاف الهواء الثابت (الثاني أكسيد الكربون)، واكتشاف مفهوم الكامن الحراري، واكتشاف البيكربونات مثل بيكربونات الصودا.

عاش بلاك في سياق التنوير الإسكتلندي وشهد ازدهارًا رائعًا للحياة الفكرية في أدنبره وجلاسكو وأبردين خلال النصف الثاني من القرن الثامن عشر، ونجح في جذب الفيلسوف ديفيد هيوم، والاقتصادي آدم سميث، والجيولوجي جيمس هوتون ليكونوا من بين أصدقائه.

نشأة وتعليم جوزيف بلاك

كان بلاك ابن تاجر المغتربين أولستر جون بلاك، وكانت زوجته مارجريت جوردون، المولودة في أبردين. عندما بلغ بلاك سن 12، تم إرساله إلى المدرسة في بلفاست. بعد بضع سنوات، انتقل إلى جامعة غلاسكو لدراسة الفن. طلب والده لبلاك أن يختار دورة دراسية تؤدي إلى مهنة، واختار الطب. تحت تأثير مدرس الكيمياء المبتكر ويليام كولين، بدأ بلاك، الذي كان طالبا شابا غير اعتيادي، في إجراء تجارب كيميائية في مختبر الأستاذ.

لم يتخرج بلاك في الطب في غلاسكو لأنه انجذب إلى جامعة أدنبرة ، حيث كانت كلية الطب لها سمعة أفضل ، ولكي يتخرج ، كان على الطلاب أن يقدموا أطروحة ، وكان الأسود متفانيا بشكل خاص ، ولم يأخذ العديد من الطلاب عملهم بجدية ، وأجرى سلسلة من التجارب على الخصائص الكيميائية للقلويات ، وبشكل خاص المغنيسيا ألبا ، المعروفة الآن باسم كربونات المغنيسيو.

يجب أن يكون هناك استشارة طبية لهذا العمل، لذلك وصف بلاك استخدام هذا المنتج للاضطرابات الهضمية البسيطة، وقد حصل على الاعتراف الطبي في عام 1754.

بحث القلوية والهواء الثابت لجوزيف بلاك

أسس بلاك أساسًا مهمًا لحياته المهنية من خلال بحثه عن طبيعة المواد القلوية وتجاربه على Magnesia Alba و Quicklime وبعض المواد الكالينية الأخرى، وقدم هذا العمل كورقة أساسية له في رسالته التي قدمها للجمعية الفلسفية في إدنبره عام 1755.

تم إجراء سلسلة سابقة من التجارب على ملح المغنيسيوم، ولأول مرة تمت هذه السلسلة من التجارب الكمية المخططة، واستخدم التوازن في جميع المراحل، وتبين أن المغنيسيوم يتصرف على نحو مشابه للطباشير (كربونات الكالسيوم) عند تفاعله مع الأحماض، مما يؤدي إلى إطلاق غاز، وبعد ذلك تم تسخين عينة من المركب الأصلي وتبين أن المنتج النهائي، مغنيسيا أوستا (المعروف الآن باسم أكسيد المغنيسيوم)، يشبه الجير الحي (أكسيد الكالسيوم) ولا يتفاعل مع الأحماض.

على عكس الجير الحي، المادة الكاوية غير قابلة للذوبان في الماء. افترض العلماء الأسود أن الوزن الذي يفقد أثناء التسخين يعود إلى الغاز المتولد، ولذلك أضافوا محلولا من البوتاس (كربونات البوتاسيوم) إلى المغنيسيا أوستا، وأظهروا أن الوزن الناتج يتساوى وزن العينة الأصلية من المغنيسيا ألبا. بالتالي، الفرق بين ألبا وأوستا هو الغاز الذي سميه العلماء الأسود “الهواء الثابت”، ويمكن إدخاله في الأوستا لإعادة إنتاج الألبا عن طريق البوتاس.

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.

في إحدى التجارب، أضيفت قليلا من الكحول لمنع التجمد، ثم تم إزالتهم من الحمام، وكان واحد مجمدا والآخر سائلا، على الرغم من وجود نفس درجة الحرارة، وسمح لهم بالتسخين بشكل طبيعي، مما أدى إلى ارتفاع درجة حرارة الماء والكحول بعدة درجات، في حين بقي الجليد عند نقطة التجمد. ونظرا لأن القوارير يجب أن تستهلك الحرارة بنفس المعدل، فقد أظهر جوزيف بلاك أن الحرارة التي تم استهلاكها من الجليد في 10 ساعات كانت كافية لرفع 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.

خلال فترة إقامته في غلاسكو، كان بلاك يتواصل مع المخترع الإسكتلندي جيمس وات، الذي كان يعمل كصانع أدوات للجامعة وكان واط يعمل على تطوير تحسينات للمحرك البخاري. وقد أدرك واط بشكل رئيسي ظاهرة الحرارة الكامنة في نسخته ذات الأسطوانتين، ومع ذلك، كان الرجلان، اللذان أصبحا صديقين حميمين، يعلنان عن إجراء بحوثهما بشكل منسق.

واصل وات تطوير مصنع سوهو للمحركات البخارية وغيرها من المنتجات في برمنجهام بالتعاون مع ماثيو بولتون، وعلى الرغم من أن بلاك ووات رأوا القليل من بعضهما البعض بعد فترة في غلاسكو، إلا أن تفرقهما أدى إلى تبادل مراسلات غنية بينهما بقيت 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.

بعد تجارب الكيميائي جوزيف بلاك الرئيسية، تم تمييز غازات أخرى مختلفة كيميائيا 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)، والهيدروجين من قبل الفيزيائي والكيميائي الإنجليزي هنري كافندي.

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).

لا شك أن بعض الناس شعروا بأن الكيميائي الأكاديمي لم يتعامل مع مسؤوليته بجدية كافية. يبدو أن بلاك كان غير راض عن نشر بحثه، فلم يكتب شيئا عن نظرياته حول الحرارة للنشر. واشتهر عمله بسبب العدد الكبير من الطلاب، الذين تجاوز عددهم في بعض الأحيان 300 طالب، والذين سجلوا في الدورة السنوية للمحاضرات ونشروا أفكاره في جميع أنحاء بريطانيا العظمى وأوروبا والولايات المتحدة. وتم 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 في الاستعراض الدقيق للمقترحات المقدمة إلى المجلس، وعلى وجه الخصوص، حكموا على مقترحات لتطوير مخططات لتحسين تبييض 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).

وسبيل آخر لمعالجة مشكلة التبييض هو البحث عن طريقة أكثر اقتصادية لإنتاج البوتاس، وقد قدم كولين اقتراحا بهذا الصدد وتم تكريمه من قبل المجلس بسبب اقتراحه بحرق أشجار الصنوبر في المناطق النائية في جبال اسكتلندا، وتكهن بما إذا كانت الأعشاب البحرية قد تكون مصدرا اقتصاديا للقلويات، وأظهر اهتماما بتحليل الأعشاب البحرية المحروقة (وهي نوع من الأعشاب البحرية)، وتم الحصول عليها من مصادر مختلفة على الساحل الاسكتلندي، وأوضح أن العائد القلوي قد يختلف بشكل كبير من مكان إلى آخر.

أصبحت مهارة بلاك في تقييم جدوى المقترحات الجديدة للعمليات الصناعية مشهورة، وبعد أن حكم ببراعة على الفوائد المالية لإنشاء أعمال القطران، وصفه السير جون دالريمبل، المحامي في مجلس المكوس، بأنه (أفضل قاضي، ربما في أوروبا، لتقييم 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.

السنوات اللاحقة والأخيرة في حياة جوزيف بلاك

هناك أدلة قليلة نسبيا على حياة بلاك وعلاقاته الاجتماعية ، ويبدو أنه كان مرحا ، إذ كان عضوا في نواد للبوكر وتناول الطعام مع أصدقائه الذكور في مطاعم الأويستر. كما قابل الزوار المؤثرين في إدنبره في سنواته الأخيرة ، مثل الدبلوماسي الأمريكي بنيامين فرانكلين. ولم يتزوج أبدا ، ورغم ذلك استمتع بمرافقة النساء الجميلات. وكان يغني في بعض الأحيان في التجمعات الاجتماعية ، وكان ماهرا في العزف على الفلوت ورساما ماهرا. ومع ذلك ، لم تكن صحته قوية أبدا ، وكان حريصا 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.

كان بلاك مترددا في قبول هذه النظرية، على الرغم من المناقشات العنيفة التي خاضها مع تلاميذه حول قضيته. في النهاية، التقى بلاك بلافوازييه في عام 1790 واستسلم للحقيقة المحتومة. ومنذ عام 1795، تخلى بلاك تقريبا عن جميع تعاليمه، على الرغم من أنه احتفظ بلقبه. توفي بلاك بوفاة مشهورة، حيث وجد خادمه وهو يحمل كوبا من الحليب متوازنا بين ركبتيه دون أن يسقط قطرة واحدة. وعلق على أن هذا يتوافق تماما مع النظام الطبيعي لحياته ويعكس كمال إجراءاته التجريبية.