Джозеф Блек
Джозеф Блек (англ. Joseph Black, 16 квітня 1728, Бордо, Франція — 6 грудня 1799, Единбург, Шотландія) — шотландський хімік і фізик. У 1754 році при нагріванні білої магнезії відкрив вуглекислий газ (опублікував працю з цього приводу у 1756 році), названий ним «зв'язаним повітрям» (його хімічний склад пізніше встановив А. Лавуазьє). У 1757 році відкрив теплоти плавлення й пароутворення (опубліковано у 1779 році). У 1759—1763 роках вказав на відмінність між кількістю теплоти і її інтенсивністю (тобто температурою), також ввів поняття теплоємності. Був професором університетів у Глазго (з 1756) та у Единбурзі (з 1766), почесним членом Академій наук у Петербурзі (з 1783) та Парижі (з 1789).
| Джозеф Блек | |
|---|---|
| Joseph Black | |
 Джозеф Блек. Гравюра роботи Джеймса Хіта, виконана у техниці мецо-тинто. | |
| Народився |
16 квітня 1728 Бордо, Франція |
| Помер |
6 грудня 1799 (71 рік) Единбург, Шотландія |
| Поховання | Грейфраєрсd |
| Країна |
.svg.png.webp){kind=small} Королівство Велика Британія |
| Діяльність | хімік, фізик, науково-педагогічний працівник, викладач університету |
| Alma mater | Університет Глазго, Единбурзький університет |
| Галузь | хімія, фізика |
| Заклад | Единбурзький університет |
| Ступінь | професор |
| Науковий керівник | William Cullend[1] |
| Відомі учні | Benjamin Rush[2] |
| Членство | Королівське хімічне товариство, Королівське товариство Единбурга, Французька академія наук[3] і Петербурзька академія наук |
| Відомий завдяки: | відкрив вуглекислий газ, відкрив теплоти плавління і пароутворення, ввів поняття теплоємності |
| Батько | John Blackd[4] |
| Мати | Margaret Gordond[4] |
 Джозеф Блек у Вікісховищі | |
Біографія
Джозеф Блек народився 16 квітня 1728 року в місті Бордо у Франції, де його батько, шотландець з ірландського міста Белфаста, займався торгівлею вином. У 1740 році, у віці дванадцяти років він був відправлений до школи в Белфасті. Після завершення школи, в 1746 році вступив в Університет Глазго, де вивчав медицину. Викладачем хімії в нього був відомий тоді лікар і хімік Вільям Каллем. Блек став його асистентом. Одним з медичних питань того часу було дослідження дії літотрипсійних лікарських засобів, особливо вапнякової води, яка відносилася до них. Будучи долученим до дослідження цієї теми, Блек зробив деякі хімічні відкриття, пов'язані з його ім'ям, зокрема відкриття «нерухомого повітря» (названого у 1781 році А. Лавуазьє вуглекислим газом).
Блек залишив іншим детальне вивчення відкритого ним «нерухомого повітря». Можливо, це було пов'язано з іншою роботою, що забирала в нього весь час. У 1756 році він змінив Каллена на посаді викладача хімії в Університеті Глазго, а також був призначений професором анатомії. Підготовка лекцій, таким чином, відбирала велику частину його часу. Разом з тим він працював лікарем.
Крім того, його увага була прикута до досліджень, які врешті-решт привели його до вчення про приховану теплоту. Це вчення він викладав у своїх лекціях з 1761 року, а в квітні 1762 року зробив доповідь на цю тему у літературному товаристві в Глазго. Але він ніколи не опублікував жодного докладного звіту з цієї тематики, отож, інші дослідники, такі як Жан-Андре Делюк, могли претендувати на частку його результатів.
В ході своїх дослідів він також зауважив, що різні тіла однакової маси потребують різної кількості тепла, щоб підняти їхні температури до того самого значення, і так він заснував вчення про теплоємність. У 1766 році він змінив Каллена на кафедрі хімії в Единбурзі і присвятив практично весь свій час підготовці лекцій. Здоров'я Блека, яке давно вже було не дуже добрим, поступово ставало слабшим, і врешті-решт він став непрацездатним. У 1795 році йому було виділено помічника, а через два роки він читав лекції в останній раз. Джозеф Блек ніколи не був одружений. Помер в Единбурзі 6 грудня 1799 року.
Наукова діяльність
Відкриття «зв'язаного повітря»
При прожарюванні деяких речовин вони втрачають свою масу і властивості. Прожарюванням певної маси білої магнезії (осно́вний карбонат 3MgCO3·Mg(OH)2·3H2O) до постійної маси, Джозеф Блек одержав залишок (оксид магнію), який розчинив у сірчаній кислоті, а потім долив розчин карбонату калію (поташ), внаслідок чтого утворився осад, що мав властивості білої магнезії, і його маса виявилася майже рівною масі взятої солі. Ці операції сучасними формулами можна виразити таким чином:
- MgCO3 → MgO + CO2↑, (1)
- MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O, (2)
- MgSO4 + K2SO3 → K2SO4 + MgCO3 (3)
Дж. Блек показав, що поташ віддав речовині, утворенній при випалюванні білої магнезії, ту кількість газу, яка була необхідна для перетворення її у білу магнезію. Дж. Блек провів також випалювання крейди (CaCO3). Зважуючи крейду до і після випалювання та керуючись законом збереження маси, він показав, що при випалюванні крейди відбувається втрата близько 44 % її початкової маси. Досліди з випалюванням вапняку (CaCO3) давали подібний результат. Розклад крейди і вапняку при випалюванні представляється рівнянням:
- CaCO3 → CaO + CO2↑.
В результаті випалу виділяється вуглекислий газ, а залишок CaO являє собою нелюсовану вапну.
Газ, що виділявся з білої магнезії, крейди та вапняку Джозеф Блек назвав «зв'язаним повітрям». У 1781 році Лавуазьє назвав його вуглекислим газом. Дослід з білою магнезією він описав так:[5]
 |
Білий порошок («м’яка магнезія») розчиняється у кислотах з інтенсивним виділенням бульок і знову набуває всіх властивостей, які він втратив при прожарюванні. Крім того, він збільшився у вазі майже на стільки само, скільки він втратив при прожарюванні, а оскільки він розчиняється у кислотах з утворенням бульок, то частина його ваги, без сумніву, має бути приписана повітрю. |  |
Тобто Джозеф Блек зробив висновок, що зменшення маси білої магнезії і вапняка спричинюється виділенням з твердого каменю «зв'язаного повітря». При випалюванні 120 гран крейди утворювалося 68 гран вапни, отже інші 52 грани важив газ, що виділився. Так Джозеф Блек зважив газ у зв'язаному стані.
Джозеф Блек не мав уяви про склад цього «повітря» але встановив, що «зв'язане повітря» відрізняється від звичайного повітря тим, що воно важче атмосферного і не підтримує ані горіння, ані дихання. Він також дійшов висновку, що «зв'язане повітря» виділяється в процесі дихання бо якщо робити видих через U-подібну трубку, наповнену вапняковою водою, відбувається помутніння води. Він також знав, що «зв'язане повітря» є продуктом спалювання деревного вугілля. У цьому дослідженні Джозеф Блек встановив хімічну індивідуальність вуглекислого газу як самостійного газу, що має специфічні, властиві тільки йому якості.
Результати своїх дослідів Джозеф Блек опублікував у 1756 році у праці «Експерименти над білою магнезією, нелюсованою вапною і деякими іншими лужними речовинами».
Прихована теплота
У 1761 році Блек зробив висновок, що підведення тепла до льоду при температурі його плавлення не викликає підвищення температури суміші лід-вода, а призводить до збільшення кількості води в суміші. Крім того, він відзначив, що підведення тепла до киплячої води не призводить до зростання температури суміші вода-пара, а призводить до збільшення кількості пари. З цих спостережень він дійшов висновку, що таке тепло зв'язане з часточками, з яких складаються тіло, і таким чином приховане у його субстанції. Теорія Блека про приховану теплоту стала одним з найбільших його вкладів у науку.
Він також показав, що різні субстанції мають різні теплоємності.
Твори
За життя Блека було видано лише кілька його праць. Після смерті Блека нотатки його лекцій були доповнені де-ким з його учнів і в 1803 році опубліковані з біографічною передмовою, написаною його другом і колегою професором Джоном Робісоном (1739—1805), під назвою «Лекції з основ хімії, читані у Единбурзькому університеті».
Дотичні факти
Література
- Chisholm, Hugh, ed. (1911). «Black, Joseph». Encyclopædia Britannica. 4 (11th ed.). Cambridge University Press. (англ.)
- Ramsay, William (1918). The Life and Letters of Joseph Black. London: Constable — через Internet Archive. (англ.)
Посилання
- Математична генеалогія — 1997.
- Математична генеалогія — 1997.
- https://www.academie-sciences.fr/fr/Liste-des-membres-depuis-la-creation-de-l-Academie-des-sciences/les-membres-du-passe-dont-le-nom-commence-par-b.html
- Lundy D. R. The Peerage
- Рамсей У., Освальд В. Из истории химии. — СПб., 1909, С. 129—130. (рос.)
- Dig finds treasured tools of leading 18th century scientist. The Scotsman. 28 червня 2011. Архів оригіналу за 18 квітня 2012. (англ.)