FRANCUSKI CHEMIK I FIZYK
1778-1850
Joseph-Louis Gay-Lussac był jednym z wielkich naukowców epoki przemysłowej. Urodził się 6 grudnia 1778 r. w St. Léonard w środkowej Francji, był najstarszym z pięciorga dzieci. Jego ojciec był prokuratorem publicznym i sędzią-adwokatem, a niepokoje polityczne związane z Rewolucją Francuską odegrały wczesną rolę w rozwoju młodego Józefa. Kiedy jego ojciec został aresztowany w 1794 roku (później został zwolniony) jako członek burżuazyjnego establishmentu, Gay-Lussac został wysłany do szkoły z internatem w Paryżu.
Trzy lata później Gay-Lussac został przyjęty do nowo założonej i elitarnej École Polytechnique w Paryżu, gdzie początkowo studiował matematykę i inżynierię. Wkrótce jednak zakochał się w nauce, a zwłaszcza w chemii. Było to w dużej mierze spowodowane wpływem znanego naukowca Claude’a-Louisa Bertholleta (1748-1822), wykładowcy w École, który był również współczesny Antoine’owi Lavoisierowi. To właśnie Berthollet wziął pod swoje skrzydła Gay-Lussaca jako swojego ucznia i asystenta laboratoryjnego.
Badania, z których Gay-Lussac jest prawdopodobnie najbardziej znany, dotyczą eksperymentów z gazami, które przeprowadził na początku swojej kariery naukowej. Po ukończeniu École w 1800 roku, pozostał asystentem Bertholleta i częstym gościem w jego wiejskim domu w Arcueil, niedaleko Paryża. Za namową Bertholleta, matematyka Pierre’a-Simona de Laplace’a i innych, Gay-Lussac rozpoczął własne badania zimą 1801 i 1802 roku.
Wśród wczesnych prac Gay-Lussaca było obszerne badanie, jak objętość różnych gazów zmienia się wraz z temperaturą. Angielski naukowiec John Dalton niezależnie badał to samo zjawisko. Obaj stwierdzili, że objętość V wszystkich badanych gazów wzrasta podobnie wraz ze wzrostem temperatury T, gdy ciśnienie P jest utrzymywane na stałym poziomie ( VαT przy stałym P ). Każdy z nich opublikował swoje wyniki około 1802 roku, przy czym praca eksperymentalna Gay-Lussaca była zarówno dokładniejsza, jak i bardziej precyzyjna niż Daltona. Jednakże, zasługa za to odkrycie zwykle nie przypada ani Daltonowi, ani Gay-Lussacowi, lecz Jacques’owi Charlesowi. Charles wykonał pewne wstępne prace nad rozszerzalnością cieplną gazów w 1787 roku. Chociaż Charles nigdy nie opublikował wyników swoich eksperymentów, w swoich własnych wspomnieniach naukowych Gay-Lussac potwierdził, że słyszał o pracy Charlesa. Tak więc, prawo rządzące rozszerzalnością cieplną gazów, choć czasem nazywane prawem Gay-Lussaca, stało się znane głównie jako prawo Karola.
Badania Gay-Lussaca nie ograniczały się do fizycznych właściwości gazów. W 1804 roku Gay-Lussac wykorzystał rosnące zainteresowanie balonami i odbył wiele lotów, aby zbadać zarówno pole magnetyczne Ziemi, jak i to, jak temperatura i skład atmosfery zmieniały się wraz z rosnącą wysokością. Podczas swojego drugiego lotu pobrał próbki powietrza, osiągając wysokość 23 018 stóp w balonie na wodór, co było rekordem utrzymującym się przez prawie pięćdziesiąt lat. Po powrocie na Ziemię porównał próbki gazów z tymi pobranymi na poziomie gruntu i doszedł do wniosku, że były one zasadniczo identyczne – i to pomimo odnotowania bólu głowy podczas lotu, który bardzo możliwe, że był wynikiem obniżonego poziomu tlenu na dużej wysokości.
W 1808 roku Gay-Lussac opublikował swoje „Prawo łączenia objętości gazów”. Stwierdził on, że kiedy różne gazy reagują, zawsze robią to w małych proporcjach liczb całkowitych (np. dwie objętości wodoru reagują z jedną objętością tlenu tworząc H 2 O). Było to jedno z największych osiągnięć tamtych czasów i pomogło stworzyć podstawę dla późniejszej teorii atomowej oraz tego, jak zachodzą reakcje chemiczne.
Wraz ze swoim kolegą Louisem-Jacquesem Thénardem (1777-1857), Gay-Lussac wykonał znaczną pracę w dziedzinie elektrochemii, aby wyprodukować znaczne ilości pierwiastków sodu i potasu, wysoce reaktywnych i użytecznych substancji, które zostały wykorzystane do wyizolowania i odkrycia pierwiastka boru. Gay-Lussac przeprowadził również szeroko zakrojone badania nad kwasami i zasadami i jako pierwszy odkrył, że istnieją kwasy dwuskładnikowe, takie jak kwas chlorowodorowy (HCl), oprócz znanych kwasów zawierających tlen, takich jak kwas siarkowy (H 2 SO 4 ). Ponadto, był w stanie określić skład chemiczny kwasu pruskiego jako kwasu cyjanowodorowego (HCN) i był uważany za czołowego praktyka analizy organicznej.
W późniejszych latach Gay-Lussac kontynuował rozwój nauki. Opracował precyzyjną metodę analizy zawartości alkoholu w trunkach i opatentował metodę produkcji kwasu siarkowego. Jego ostatnia publikacja na temat aqua regia (mieszaniny kwasów azotowego i solnego, która rozpuszcza złoto i platynę) ukazała się rok przed jego śmiercią, w 1850 roku. Gay-Lussac był najwyższej klasy eksperymentatorem i teoretykiem. Ponad dwadzieścia pięć lat po śmierci Gay-Lussaca, wybitny chemik Marcellin Bertholet (1827-1907) powiedział kiedyś: „Wszyscy uczymy… chemii Lavoisiera i Gay-Lussaca” (Crosland, str. 248), co jest odpowiednim hołdem dla dwóch wybitnych naukowców tamtej epoki.