Joseph Black (1728-1779): El pionero en el estudio de los gases y el calor

Joseph Black, un químico inglés de origen escocés e irlandés, es una de las figuras más influyentes en la historia de la química. Nacido en Burdeos en 1728 y fallecido en Edimburgo en 1779, su contribución al desarrollo de la ciencia es fundamental, especialmente en el campo de la química y la termodinámica. Con una visión innovadora, fue pionero en conceptos que hoy en día son esenciales para entender las transformaciones químicas y los procesos físicos, como la teoría de los gases y el concepto de calor específico.

Orígenes y contexto histórico

Joseph Black nació en una familia de comerciantes de vinos, con ascendencia escocesa e irlandesa. Su formación académica comenzó en Belfast, pero fue en las universidades de Glasgow y Edimburgo donde se consolidó como una de las mentes más brillantes de su tiempo. Aunque inicialmente se inclinó por la medicina, fue en el campo de la química donde realmente dejó una huella perdurable. Su tesis doctoral, presentada en 1756, representó un hito en la historia de la ciencia, ya que en ella demostró de manera experimental la existencia de un nuevo compuesto gaseoso que más tarde sería identificado como dióxido de carbono.

Logros y contribuciones

Uno de los mayores logros de Joseph Black fue su demostración de que el aire fijado, lo que hoy conocemos como dióxido de carbono (CO2), es producido durante varios procesos como la respiración animal, la fermentación y la combustión de materiales orgánicos. Este hallazgo no solo cambió la comprensión de los procesos biológicos, sino que también revolucionó la forma en que los químicos entendían las transformaciones de la materia.

En 1756, Black presentó una serie de experimentos en los que describió con precisión una serie de transformaciones químicas de la piedra caliza. En términos modernos, las reacciones químicas que él describió eran las siguientes:

• Piedra caliza (CaCO₃) + calor → Cal viva (CaO) + CO₂

• Cal viva (CaO) + agua → Cal apagada (Ca(OH)₂)

• Cal apagada (Ca(OH)₂) + CO₂ → Piedra caliza (CaCO₃) + agua

Este trabajo no solo permitió a Black obtener una cátedra en la Universidad de Glasgow en 1756, sino que también lo posicionó como una autoridad en el campo de la química, particularmente en la investigación sobre los gases.

Momentos clave

A lo largo de su carrera, Joseph Black vivió y participó en varios momentos clave de la historia de la ciencia. Entre ellos destacan:

1. 1756: Presenta su tesis doctoral, en la que demuestra la existencia del «aire fijado» (hoy dióxido de carbono) y describe su papel en las transformaciones químicas de la cal.

2. 1756: Es nombrado profesor de medicina en la Universidad de Glasgow en reemplazo de William Cullen, su mentor.

3. 1766: Se convierte en profesor de química en la Universidad de Edimburgo, donde continúa desarrollando sus estudios sobre gases y calor.

4. Finales de la década de 1760: Descubre el carácter ácido del gas carbónico y el comportamiento de los alcalinos cuando pierden aire fijo.

5. Últimos años (1770s): Se enfoca en el estudio de la termodinámica, introduciendo conceptos como el «calor específico» y el «calor latente».

Estos momentos no solo marcan su vida personal y profesional, sino que también reflejan el impacto que sus investigaciones tuvieron en el avance de la química como disciplina científica.

Relevancia actual

Hoy en día, las contribuciones de Joseph Black siguen siendo fundamentales en los estudios de química, física y termodinámica. Su trabajo sobre los gases, en particular su investigación del dióxido de carbono, fue una de las bases sobre las que se edificaron las teorías de los gases desarrolladas más tarde por otros científicos como Joseph Priestley, Antoine Lavoisier y Henry Cavendish. De hecho, Black es considerado uno de los precursores del estudio moderno de los gases y su composición, lo que abrió el camino para futuras investigaciones sobre la química de los elementos.

Además, su teoría del calor específico, que demostró que distintas sustancias requieren diferentes cantidades de calor para aumentar su temperatura en la misma medida, es una de las piedras angulares de la termodinámica. Este concepto sigue siendo crucial para los estudios de calor, energía y transferencia térmica.

Otro de sus logros fundamentales fue la introducción del concepto de calor latente, que se refiere a la cantidad de calor que una sustancia necesita para cambiar de estado (como de sólido a líquido) sin que su temperatura aumente. Este concepto es esencial en el campo de la física y la ingeniería térmica.

Obra manuscrita

La importancia de las investigaciones de Black también queda reflejada en su legado escrito. Sus conferencias y escritos sobre química fueron recopilados por su amigo y colega James Robinson en 1803 y publicados bajo el título Lectures on the elements of Chemistry. Esta obra permitió que las ideas de Black perduraran más allá de su muerte y continuaran influyendo en generaciones de científicos que vinieron después de él.

Conclusión

Joseph Black es una figura clave en la historia de la ciencia, cuyas contribuciones fueron cruciales para el desarrollo de la química moderna y la termodinámica. Su descubrimiento del dióxido de carbono y su trabajo sobre los gases, el calor y la temperatura sentaron las bases para muchos de los avances científicos posteriores. A través de sus investigaciones y teorías, Black no solo cambió la forma en que entendemos la materia y la energía, sino que también dejó un legado que sigue siendo relevante en la ciencia actual. Su vida y obra continúan siendo una fuente de inspiración para científicos y estudiantes en todo el mundo.