RANSKALAINEN KEMISTI JA FYSIKKO
1778-1850
Joseph-Louis Gay-Lussac oli yksi teollisen ajan suurista tiedemiehistä. Hän syntyi 6. joulukuuta 1778 St. Léonardissa Keski-Ranskassa ja oli vanhin viidestä lapsesta. Hänen isänsä oli yleinen syyttäjä ja asianajaja, ja Ranskan vallankumoukseen liittyvät poliittiset levottomuudet vaikuttivat jo varhain nuoren Josephin kehitykseen. Kun hänen isänsä pidätettiin vuonna 1794 (hänet vapautettiin myöhemmin) porvarillisen laitoksen jäsenenä, Gay-Lussac lähetettiin sisäoppilaitokseen Pariisiin.
Kolme vuotta myöhemmin Gay-Lussac hyväksyttiin Pariisin vastaperustettuun ja elitistiseen École Polytechniqueen, jossa hän opiskeli aluksi matematiikkaa ja tekniikkaa. Pian hän kuitenkin rakastui luonnontieteisiin ja erityisesti kemiaan. Tämä johtui suurelta osin maineikkaan tiedemiehen Claude-Louis Berthollet’n (1748-1822) vaikutuksesta, joka oli Écolen luennoitsija ja Antoine Lavoisier’n aikalainen. Berthollet otti Gay-Lussacin siipiensä suojaan oppilaakseen ja laboratorioapulaisenaan.
Tutkimukset, joista Gay-Lussac on ehkä tunnetuin, liittyvät hänen tieteellisen uransa alkuvaiheessa tekemiinsä kaasukokeisiin. Valmistuttuaan Écolesta vuonna 1800 hän pysyi Berthollet’n assistenttina ja oli usein vieraana tämän maalaistalossa Arcueil’ssa, lähellä Pariisia. Berthollet’n, matemaatikko Pierre-Simon de Laplacen ja muiden kannustamana Gay-Lussac aloitti omat tutkimuksensa talvella 1801 ja 1802.
Gay-Lussacin varhaisiin töihin kuului laaja tutkimus siitä, miten eri kaasujen tilavuus muuttuu lämpötilan mukaan. Englantilainen tiedemies John Dalton tutki itsenäisesti samaa ilmiötä. Molemmat havaitsivat, että kaikkien tutkittujen kaasujen tilavuus V kasvoi samalla tavalla lämpötilan T noustessa, kun paine P pidettiin vakiona ( VαT vakiolla P ). Kumpikin julkaisi tuloksensa noin vuonna 1802, ja Gay-Lussacin kokeellinen työ oli sekä perusteellisempaa että tarkempaa kuin Daltonin. Kunnianosoitus tästä löydöstä ei kuitenkaan yleensä kuulu Daltonille eikä Gay-Lussacille, vaan Jacques Charlesille. Charles oli tehnyt kaasujen lämpölaajenemista koskevia alustavia tutkimuksia vuonna 1787. Vaikka Charles ei koskaan julkaissut kokeidensa tuloksia, omissa tieteellisissä muistelmissaan Gay-Lussac myönsi kuulleensa Charlesin työstä. Näin ollen kaasujen lämpölaajenemista säätelevä laki, jota joskus kutsutaan Gay-Lussacin laiksi, on tullut tunnetuksi lähinnä Charlesin lakina.
Gay-Lussacin tutkimukset eivät rajoittuneet kaasujen fysikaalisiin ominaisuuksiin. Vuonna 1804 Gay-Lussac käytti hyväkseen maailman kasvavaa kiinnostusta ilmapallolentoihin ja teki useita lentoja tutkiakseen sekä Maan magneettikenttää että sitä, miten ilmakehän lämpötila ja koostumus muuttuivat korkeuden kasvaessa. Toisella lennollaan hän otti ilmanäytteitä noustessaan vetypallolla 23 018 jalan korkeuteen, ja tämä ennätys säilyi lähes viisikymmentä vuotta. Palattuaan Maahan hän vertasi kaasunäytteitä maanpinnan tasolta otettuihin näytteisiin ja totesi, että ne olivat olennaisilta osin identtisiä – huolimatta siitä, että hän pani merkille lennon aikana ilmenneen päänsäryn, joka hyvin todennäköisesti johtui korkealla olevan hapen määrän vähenemisestä.
Vuonna 1808 Gay-Lussac julkaisi ”Kaasujen tilavuuksien yhdistämisen lain”. Hän määritteli, että kun eri kaasut reagoivat keskenään, ne reagoivat aina pienissä kokonaislukusuhteissa (esim. kaksi tilavuutta vetyä reagoi yhden tilavuuden hapen kanssa muodostaen H 2 O). Tämä oli yksi aikansa suurimmista edistysaskelista, ja se auttoi luomaan perustan myöhemmälle atomiteorialle ja sille, miten kemialliset reaktiot tapahtuvat.
Kollegansa Louis-Jacques Thénardin (1777-1857) kanssa Gay-Lussac teki huomattavaa työtä sähkökemian parissa tuottaakseen huomattavia määriä alkuaineista natriumia ja kaliumia, jotka ovat erittäin reaktiivisia ja käyttökelpoisia aineita, joita käytettiin alkuaineen boorin eristämiseen ja löytämiseen. Gay-Lussac teki myös laajoja tutkimuksia hapoista ja emäksistä ja päätteli ensimmäisenä, että tunnettujen happea sisältävien happojen, kuten rikkihapon (H 2 SO 4 ), lisäksi oli olemassa binäärisiä (kahden alkuaineen) happoja, kuten suolahappo (HCl). Lisäksi hän pystyi määrittämään balsamihapon kemiallisen koostumuksen syaanivetyhapoksi (HCN), ja häntä pidettiin orgaanisen analyysin johtavana harjoittajana.
Myöhempinä vuosina Gay-Lussac jatkoi tieteen edistämistä. Hän kehitti tarkan menetelmän viinojen alkoholipitoisuuden analysoimiseksi ja patentoi menetelmän rikkihapon valmistamiseksi. Hänen viimeinen julkaisunsa kuningasvedestä (typpi- ja suolahapon seos, joka liuottaa kultaa tai platinaa) ilmestyi vuotta ennen hänen kuolemaansa vuonna 1850. Gay-Lussac oli huippuluokan kokeilija ja teoreetikko. Yli kaksikymmentäviisi vuotta Gay-Lussacin kuoleman jälkeen merkittävä kemisti Marcellin Bertholet (1827-1907) sanoi kerran: ”Me kaikki opetamme… Lavoisier’n ja Gay-Lussacin kemiaa” (Crosland, s. 248), mikä on osuva kunnianosoitus kahdelle aikakauden merkittävälle tiedemiehelle.