Joseph Black: biografia, experimentos, contribuições e descobertas - Ciência - 2023

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Joseph Black (1728-1799) foi um químico, físico, professor e médico escocês. Desenvolveu seu trabalho profissional em seu país natal e é considerado um dos mais ilustres químicos do mundo, além de um dos fundadores da química moderna.

Suas meticulosas técnicas de investigação serviram de inspiração para outras pessoas em sua época e continuam a servir hoje. Suas contribuições mais importantes se concentraram no campo da termodinâmica, onde estabeleceu uma distinção clara entre temperatura e calor.

Ele também é conhecido por suas descobertas sobre magnésia, calor latente, calor específico e dióxido de carbono. Ele foi Professor de Anatomia e Química na Universidade de Glasgow por 10 anos, começando em 1756, e mais tarde Professor de Medicina e Química na Universidade de Edimburgo, onde lecionou por mais de 30 anos.

Black viveu e trabalhou no contexto do Iluminismo escocês, um notável florescimento da vida intelectual que ocorreu em Edimburgo, Glasgow e Aberdeen durante a segunda metade do século XVIII.

Ele teve uma vida social muito ativa e se tornou um membro eminente dos círculos literários e científicos da época. Ele se cercou de pessoas famosas como o filósofo David Hume, o economista Adam Smith e o geólogo James Hutton.

Biografia

Primeiros anos

Joseph Black nasceu em 1728 em Bordeaux (França). Ele era um dos 15 filhos de John Black, um comerciante de vinhos de Ulster nascido na Escócia que vivia na cidade francesa. Sua mãe era Margaret Gordon, nascida em Aberdeen (Escócia) e que, durante seus primeiros anos, foi responsável pela educação de Black.

Mais tarde, aos 12 anos, foi enviado para a escola de Belfast para aprender grego e latim.

formação universitária

Em 1746, aos 18 anos, ingressou na Universidade de Glasgow, onde estudou quatro anos antes de passar outros quatro na Universidade de Edimburgo, instituição onde conseguiu se formar em medicina.

Depois de se voltar para a medicina como profissão, Black ficou sob a tutela de um professor de química inovador, William Cullen. O químico e médico escocês Cullen estava iniciando um novo curso de química na época.

Black tornou-se seu assistente de laboratório antes de se mudar para a Universidade de Edimburgo em 1752 para continuar seus estudos médicos.

Ele não se formou em medicina em Glasgow porque foi atraído pela Universidade de Edimburgo, pois seu corpo docente gozava de maior prestígio. Antes de se formar, os alunos deveriam preparar uma tese.

Ele era um estudante particularmente diligente e realizou uma série de experimentos sobre as propriedades químicas de um álcali, em particular a magnésia alba, agora conhecida como carbonato de magnésio.

A tese precisava ter uma conexão médica, então Black descreveu a aplicação dessa substância em distúrbios digestivos menores. Ele escreveu seu trabalho sobre o tratamento de pedras nos rins com carbonato de magnésio. Ela recebeu o título de medicina em 1754.

Ensino

Ele foi Professor de Anatomia e Química na Universidade de Glasgow por 10 anos, começando em 1756, e então Professor de Medicina e Química na Universidade de Edimburgo em 1766, onde lecionou e lecionou por mais de 30 anos.

Em 1766, ele decidiu seguir os passos de William Cullen, seu amigo e ex-professor da Universidade de Glasgow, e mudou-se para Edimburgo como professor de Medicina e Química.

A partir desse momento, ele deixou a pesquisa e se dedicou exclusivamente ao ensino. Ele conseguiu aumentar a freqüência em suas palestras anualmente por mais de trinta anos. Suas palestras tiveram um grande impacto na divulgação da química.

Black foi um dos professores mais populares da Universidade. Seu curso de química atraiu um grande número de alunos. Além de introduzir tópicos de ponta e selecionar meticulosamente experimentos visualmente atraentes, ele empregou uma ampla gama de ferramentas de ensino bem-sucedidas que tornaram a química acessível a todos os seus alunos.

Esses alunos vieram de todo o Reino Unido, das colônias e da Europa. Centenas deles mantiveram suas anotações de aula e espalharam suas ideias depois de deixar a faculdade.

Últimos anos

Black nunca se casou, embora pareça que era popular entre as mulheres. Ele era um homem modesto e um excelente professor. Ele teve uma vida social muito ativa e se tornou um membro eminente dos círculos literários e científicos da época. Ele se cercou de pessoas famosas como o filósofo David Hume, o economista Adam Smith e o geólogo James Hutton.

Em 17 de novembro de 1783 ele se tornou um dos fundadores da Royal Society of Edinburgh. De 1788 a 1790 ele foi presidente do Royal College of Physicians em Edimburgo. Além disso, ele serviu no comitê de revisão para as edições do colégio da Pharmacopoeia Edinburgensis em 1774, 1783 e 1794.

A pesquisa e o ensino de Black foram prejudicados por sua saúde precária. A partir de 1793 seu estado de saúde piorou ainda mais e ele foi se afastando aos poucos das funções de professor. Em 1795, Charles Hope foi nomeado seu coadjutor e em 1797 deu sua última palestra.

Joseph Black morreu em sua casa em Edimburgo em 1799 aos 71 anos. Ele está enterrado no Cemitério Greyfriars, em uma área conhecida como Jail of the Covenanters.

Experimentos

No início de sua carreira científica, Black estudou as propriedades da magnésia alba, um carbonato de magnésio básico, que o levou a descobrir o que chamou de "ar fixo", agora conhecido como dióxido de carbono.

Esta foi a primeira vez que alguém mostrou que o ar era composto de mais de um gás. Além disso, em 1755 ele se tornou a primeira pessoa a reconhecer o magnésio como um elemento.

Ao retornar a Glasgow em 1756, ele conheceu James Watt, que despertou seu interesse pelas propriedades de objetos e substâncias quando aquecidos. Seu trabalho foi a primeira investigação sistemática do que mais tarde ficou conhecido como termodinâmica.

Os experimentos que realizou o levaram a descobrir conceitos como calor latente e calor específico. Além disso, eles contribuíram para o trabalho paralelo de James Watt no desenvolvimento da máquina a vapor e transformaram a forma como o calor era medido.

Contribuições e descobertas

Balança analítica

Por volta de 1750, ainda estudante, Black desenvolveu a balança analítica com base em um ligeiro fulcro equilibrado em um pivô em forma de cunha. Cada braço carregava um prato no qual os pesos de amostra ou referência eram colocados.

Superou em muito a precisão de qualquer outro equilíbrio da época e se tornou uma importante ferramenta científica para a maioria dos laboratórios de química.

Dióxido de carbono

Joseph Black também explorou as propriedades de um gás produzido após várias reações. Ele descobriu que o calcário (carbonato de cálcio) poderia ser aquecido ou tratado com ácidos para produzir um gás que ele chamou de "ar fixo".

Depois de conduzir um experimento no qual ele colocou um rato e uma vela acesa dentro de uma caixa com CO_2, ele percebeu que o ar parado estava mais denso. O rato morreu e a vela se apagou, então ele deduziu que o ar era irrespirável.

Calor latente e calor específico

Black também se interessou pela ciência do calor. No século 18, havia várias teorias contraditórias sobre a natureza do calor e sua relação com a temperatura. A pesquisa de Black não apenas esclareceu a diferença entre temperatura e calor, mas também resultou na teoria do calor latente.

Em 1761, ele deduziu que a aplicação de calor ao gelo em seu ponto de derretimento não causa um aumento na temperatura, mas sim um aumento na quantidade de água na mistura.

Ele também observou que a aplicação de calor à água fervente não resulta em aumento da temperatura da mistura água / vapor, mas em maior quantidade de vapor. A partir dessas observações, ele concluiu que o calor aplicado se combinou com as partículas de gelo e água fervente para se tornar calor latente.

A teoria do calor latente marca o início da termodinâmica, razão pela qual foi uma de suas contribuições científicas mais importantes e na qual se baseia sua reputação científica. Ele também mostrou que substâncias diferentes têm calores específicos diferentes.

Além disso, essa teoria revelou-se muito importante no desenvolvimento da máquina a vapor. O calor latente da água é maior em comparação com outros líquidos, por isso foi de grande utilidade nas tentativas de James Watt de melhorar a eficiência da máquina a vapor inventada por Thomas Newcomen.

Joseph Black e Watt tornaram-se amigos e colaboradores após se conhecerem em 1757, quando ambos estavam em Glasgow. Black forneceu financiamento significativo e outros tipos de apoio para as primeiras pesquisas de Watt no campo da energia a vapor.

Referências

Boantza, V. D. (2016). A iluminação de Joseph Black. Annals of Science.
Breathnach, C. S. (2000). Joseph black (1728–1799): um dos primeiros adeptos da quantificação e interpretação. Journal of Medical Biography
Guerlac, H. (1957). Joseph negro e ar fixo: Parte II. Isis.
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West, J. B. (2014). Joseph black, dióxido de carbono, calor latente e o início da descoberta dos gases respiratórios. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology