Joseph Black: biografía, experimentos, aportes y descubrimientos
Joseph Black (1728-1799) fue un químico, físico, profesor y médico escocés. Desempeñó su labor profesional en su país natal y es considerado uno de los químicos más ilustres del mundo, así como uno de los padres fundadores de la química moderna.
Sus meticulosas técnicas de investigación sirvieron de inspiración a otros en su época y lo siguen siendo hoy en día. Sus aportes más importantes se centraron en el campo de la termodinámica, donde estableció una clara distinción entre la temperatura y el calor.
También es conocido por sus descubrimientos sobre la magnesia, el calor latente, el calor específico y el dióxido de carbono. Fue profesor de anatomía y química en la Universidad de Glasgow durante 10 años a partir de 1756, y más tarde profesor de Medicina y Química en la Universidad de Edimburgo, donde impartió clases durante más de 30 años.
Black vivió y trabajó en el contexto de la Ilustración escocesa, un notable florecimiento de la vida intelectual que se dio en Edimburgo, Glasgow y Aberdeen durante la segunda mitad del siglo XVIII.
Tuvo una vida social muy activa y se convirtió en un miembro eminente de los círculos literarios y científicos de la época. Se rodeó de personajes ilustres como el filósofo David Hume, el economista Adam Smith y el geólogo James Hutton.
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Joseph Black nació en 1728 en Burdeos (Francia). Era uno de los 15 hijos de John Black, un comerciante de vinos de Ulster de origen escocés afincado en la ciudad francesa. Su madre era Margaret Gordon, nacida en Aberdeen (Escocia) y que, durante sus primeros años, fue la encargada de la educación de Black.
Más tarde, a la edad de 12 años, fue enviado a la escuela de Belfast para aprender griego y latín.
En 1746, con 18 años, ingresó en la Universidad de Glasgow, donde estudió durante cuatro años antes de pasar otros cuatro en la Universidad de Edimburgo, institución donde consiguió obtener la carrera de medicina.
Después de decantarse por la medicina como profesión, Black quedó bajo la tutela de un innovador profesor de química, William Cullen. El doctor y químico escocés Cullen estaba comenzando un nuevo curso de conferencias de química en ese momento.
Black se convirtió en su asistente de laboratorio antes de trasladarse a la Universidad de Edimburgo en 1752 para continuar sus estudios de medicina.
No se graduó en medicina en Glasgow porque se sentía atraído por la Universidad de Edimburgo, ya que su facultad gozaba de mayor prestigio. Antes de graduarse, los estudiantes tenían que preparar una tesis.
Fue un alumno particularmente diligente y llevó a cabo una serie de experimentos sobre las propiedades químicas de un álcali, en particular la magnesia alba, ahora conocida como carbonato de magnesio.
La tesis tenía que tener una conexión médica, por lo que Black describió la aplicación de esta sustancia a trastornos digestivos menores. Escribió su trabajo sobre el tratamiento de los cálculos renales con carbonato de magnesio. Le otorgaron el título de médicina en 1754.
Fue profesor de Anatomía y Química en la Universidad de Glasgow durante 10 años a partir de 1756, y luego profesor de Medicina y Química en la Universidad de Edimburgo a partir de 1766, donde enseñó y dictó clases durante más de 30 años.
En 1766, decidió seguir los pasos de William Cullen, su amigo y antiguo profesor de la Universidad de Glasgow, y se mudó a Edimburgo como profesor de Medicina y Química.
Desde ese momento, dejó la investigación y se dedicó exclusivamente a la enseñanza. Consiguió que la asistencia a sus conferencias aumentara anualmente durante más de treinta años. Sus charlas tuvieron una gran repercusión en la divulgación de la química.
Black fue uno de los profesores más populares de la Universidad. Su curso de química atrajo a un gran número de estudiantes. Además de introducir temas de vanguardia y seleccionar meticulosamente experimentos visualmente atractivos, empleó una amplia gama de herramientas de enseñanza exitosas que hacían que la química fuera accesible a todos sus estudiantes.
Estos estudiantes provenían de todo el Reino Unido, de las colonias y de Europa. Cientos de ellos conservaron los apuntes de sus conferencias y difundieron sus ideas después de dejar la universidad.
Black nunca se casó, aunque parece ser que era popular entre las damas. Era un hombre modesto y un excelente profesor. Tuvo una vida social muy activa y se convirtió en un miembro eminente de los círculos literarios y científicos de la época. Se rodeaba de personajes ilustres como el filósofo David Hume, el economista Adam Smith y el geólogo James Hutton.
El 17 de noviembre de 1783 se convirtió en uno de los fundadores de la Sociedad Real de Edimburgo. Desde 1788 a 1790 fue presidente del Colegio Real de Médicos de Edimburgo. Además, formó parte del comité de revisión de las ediciones de la Pharmacopoeia Edinburgensis del colegio en 1774, 1783 y 1794.
La investigación y la enseñanza de Black se vieron mermadas como resultado de su deficiente salud. A partir de 1793 su estado de salud empeoró aún más y se retiró poco a poco de sus funciones docentes. En 1795, Charles Hope fue nombrado su coadjutor y en 1797 impartió su última conferencia.
Joseph Black murió en su casa de Edimburgo, en 1799 a los 71 años de edad. Está enterrado en el cementerio de Greyfriars, en un área conocida como la Cárcel de los Covenanters.
Al comienzo de su carrera científica, Black estudió las propiedades de la magnesia alba, un carbonato de magnesio básico que lo llevó a descubrir lo que él llamó “aire fijo”, que en la actualidad se conoce como dióxido de carbono.
Esta fue la primera vez que alguien demostró que el aire estaba compuesto de más de un gas. Asimismo, en 1755 se convirtió en la primera persona en reconocer el magnesio como elemento.
Tras su regreso a Glasgow en 1756, conoció a James Watt, quien despertó su interés por las propiedades de los objetos y de las sustancias cuando se calentaban. Su trabajo fue la primera investigación sistemática de lo que más tarde se conoció como termodinámica.
Los experimentos que emprendió le llevaron a descubrir conceptos como el calor latente y el calor específico. Además, contribuyeron en el trabajo paralelo de James Watt sobre el desarrollo de la máquina de vapor, y transformaron la forma en que se medía el calor.
Alrededor de 1750, cuando aún era estudiante, Black desarrolló la balanza analítica basada en un punto de apoyo ligero equilibrado sobre un pivote en forma de cuña. Cada brazo llevaba un platillo en el que se colocaba la muestra o los pesos de referencia.
Superó con creces la precisión de cualquier otra balanza de la época y se convirtió en una importante herramienta científica para la mayoría de los laboratorios de química.
Joseph Black también exploró las propiedades de un gas producido tras varias reacciones. Encontró que la piedra caliza (carbonato de calcio) podía calentarse o tratarse con ácidos para producir un gas al que él llamaba “aire fijo”.
Tras realizar un experimento en el que encerró un ratón y una vela encendida dentro de una caja con CO2, observó que el aire fijo era más denso. El ratón murió y la vela se apagó, por lo que dedujo que ese aire era irrespirable.
Black también se interesó por la ciencia del calor. En el siglo XVIII existían varias teorías contradictorias sobre la naturaleza del calor y su relación con la temperatura. Las investigaciones de Black no solo aclararon la diferencia entre temperatura y calor, sino que también dieron como resultado la teoría del calor latente.
En 1761 dedujo que la aplicación de calor al hielo en su punto de fundición no causa un aumento de la temperatura, sino más bien un aumento de la cantidad de agua en la mezcla.
Asimismo, observó que la aplicación de calor al agua hirviendo no resulta en un aumento de la temperatura de una mezcla de agua/vapor, sino en mayor cantidad de vapor. A partir de estas observaciones, concluyó que el calor aplicado se había combinado con las partículas de hielo y del agua hirviendo, para convertirse en calor latente.
La teoría del calor latente marca el comienzo de la termodinámica, por lo que fue una de sus contribuciones científicas más importantes, y en la que se basa principalmente su reputación científica. También mostró que las diferentes sustancias tienen diferentes calores específicos.
Además, esta teoría resultó ser muy importante en el desarrollo de la máquina de vapor. El calor latente del agua es mayor en comparación con otros líquidos, por lo que fue de gran utilidad en los intentos de James Watt por mejorar la eficiencia de la máquina de vapor inventada por Thomas Newcomen.
Joseph Black y Watt se hicieron amigos y colaboradores después de conocerse en 1757, mientras ambos estaban en Glasgow. Black proporcionó una financiación significativa y otros tipos de apoyos para las primeras investigaciones de Watt en el campo de la energía de vapor.
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