Oksijeni Keşfeden Papaz: Joseph Priestley

Gerçi Belçika-Hollandalı Jan Baptist Van Helmont (1577-1644), çeşitli gazların olabileceğini düşünmüştü; ama onları elde edemediği için inceleyememişti. İrlandalı kimyacı Robert Boyle (1627-1691), yanma için havanın gerekli olduğunu ortaya koymuştu. Bir mumun havasız ortamda yanmadığı, havası az olan bir bardak altında ise kısa sürede söndüğü biliniyordu. Fakat yanmanın açıklanabilmesi için havanın bir element değil, bir gaz karışımı olmasının anlaşılması gerekiyordu.

Bu yolda ilk adımı İskoçyalı kimyacı Joseph Black (1728-1799) attı. Joseph Black ’in 1756’da bugün karbon dioksit (CO2) dediğimiz “sabit hava”yı bulması ve onu farklı bir gaz olarak tanımlaması önemli bir kilometre taşı olmuştur. Kendine ait özellikleri olan “sabit hava”, havanın tek bir element olduğu anlayışının yıkılmasına ve kimyacıların aletlerini geliştirerek hava üzerindeki çalışmalarının artmasına yardımcı olmuştur. On yıl sonra (1766’da) Henri Cavendish (1731-1810), “yanar hava” adını verdiği ve asitlerin metallerle tepkimesinden elde ettiği bir gazı (hidrojen) bulmuştu.

Oksijen iki ayrı kimyacı tarafından birbirlerinden bağımsız olarak keşfedildi: Britanya’dan Joseph Priestley (1733-1804) ile İsveç’ten Carl Wilhelm Scheele (1742-1786). Scheele keşfini 1772'’de yaptı; ama çalışmasını 1777'’ye kadar yayımlamadı; Priestley ise keşfini 1774’te yaptı ve bulgularını 1775'’te yayımladı. Dolaysıyla oksijeni keşfinin onuru,başlangıçta yalnızca Priestley’e aitti.

Priestley, oksijenle birlikte  on kadar yeni gaz keşfeder. Priestley, on derece yetenekli bir deneyciydi. Deneylerinde alevden daha çok ısı sağlayan büyük bir mercek kullanıyordu. Bu mercekle cıva oksiti ısıtarak bir gazın ayrıldığını ve geride saf cıvanın kaldığını gördü. Ayrılan gazda ise mumun çok daha parlak yandığını gördü.

Priestley, Yorkshire’da (İngiltere) doğdu. Kimyaya olan ilgisi fen öğretmenliği yaparken git gide arttı. 1758'’de Cheshire’da bir gündüz okulu açtı ve öğrencilerine günün en ileri bilimsel süreçlerini kullanma olanağı sağlayarak fen eğitiminde büyükbaşarı kazandı. 1763 ve 1768 yılları arasında kimya ili ilgili konferanslara ve deneylerin uygulamalı olarak anlatıldığıtoplantılara katıldı. Londra’'da Amerikalı bilim adamı, diplomat ve mucit Benjamin Franklin (1706-1790) ile tanıştığındaysa bilime duyduğu çoşkulu ilgi iyice kamçılanmıştı.

Priestley, 1767’de bir kilise papazı olarak Yorkshire’a geri döndü. Bir bira fabrikasının hemen yanıbaşında oturuyordu veoraya gidip mayalanma sırasında fıçılardan çıkan gazı yani “hava”yı biriktiriyordu. Bugün karbon dioksit adıyla (CO2) bildiğimiz bu gazın suda çözünebileceğini ve tadı hoş, köpüklü bir içecek üretebileceğini fark etti. Keşfettiği, sodadanbaşka bir şey değildi.

Priestley, o dönemde zaten bilinmekte olan üç gaza (karbon dioksit, hidrojen ve hava) ek olarak on gaz daha keşfetti. Bunlardan biri olan diazot monoksit (N2O, güldürücü gaz) sonradan ameliyatlarda kullanılan ilk anesteziklerden biri oldu. Priestley diazot monoksiti bulduktan iki yıl sonra da oksijeni yalıttı.

Ama Priestley filojistonun o denli etkisi altındaydı ki bulduğu sonuçları tamamen farklı bir şekilde yorumladı. Ona göre, cıvakireci ısıtıldığında havadan filojiston alıyordu. Filojistonsuz kalan havada, artık eskisinden daha da çok filjiston alabilecek yer vardır; dolaysıyla bu hava yanmayı (bir maddeden filojiston salınması) ve solunumu (filojiston üretimi ve bunun hayvanın verdiği nefesle salınması) daha kolay besler. Cıva kirecinin ısıtılmasının Priestley’e göre yorumu şöyleözetlenebilir:

Cıva kireci + normal hava  flojistonsuz hava + cıva

Aklı filojistonla dolu olan Priestley’in yeni bir gazın (oksijenin) varlığını gündeme getirmeye gereksinimi yoktu. Elindeki sonuçların, mevcut fikirlerle açıklanabileceğini düşünüyordu: Çevremizdeki “normal hava” bir miktar filojiston içerir; ama daha fazlasına da yer vardır; bu sayede cisimlerin yanmasına ve hayvanların solumasına (yani içlerindeki filojistonu çıkarmalarına) olanak verir. Hayvanlar kapalı bir kutu içindeki normal havayı soluduklarında (veya bir mum aynı koşullaraltında yandığında) bu havayı zamanla filojistonla doymuş hale getirirler. Bu “filojistonla doymuş” hava artık pek az ekfilojiston emebilir ve dolaysıyla yanmayı ve solunumu beslemez hale gelir. Oysa içinde cıva kireci ısıtılarak filojistondan arındırılmış “filojistonsuz hava”da daha bol filojiston alacak yer vardır ve bu yüzden yanmayı da solunumu da gayet iyi besler.

Belki de filojistonla ilgili asıl sorun deneysel gözlemleri açıklamakta yetersiz kalması değil, getirilen en basit açıklamaolmasıydı. Bilim adamları, deneysel sonuçların hepsine birden uyan kuramlar arasında bir seçim yapabilmek için genellikle Ockham’ın usturasına başvurur; yani bulguların hepsine birden uyan en basit kuramı kullanırlar. Ockham’ın usturasıdeyimi bu ilkenin güçlü bir savunucusu olan bir İngiliz filozofun, Ockhamlı William’ın (1285-1349) adından gelir. Filojistonişleri karmaşık hale getiriyordu. Fransız kimyacı Antoine Lavoisier ise hem Priestley’in gözlemlerini, hem de yanmaya ve solunuma ilişkin mevcut bilgileri açıklayan çok daha basit ve bugün bile geçerliliğini koruyan bir kuramla ortaya çıktı.

Daha 1771’'de solunuma ve cisimlerin yanmasına elverişliliğini yitiren havanın içine yeşil bitki konduğunda, havanın bu özelliğini yeniden kazandığını görmüştü. (Bitkilerin karbon dioksit alıp oksijen yaydığını unuttunuz mu?) Azot monoksit (NO) bulduğu bir başka gazdır ve ona “azotlu hava” adını vermiştir. Amonyak (NH3) bazik hava (alkalin air), oksijene (filojistonsuz hava) gibi adlar vermiştir.

Oksijenin Keşfi

Priestley’in oksijeni buluşu, 1774'’te (o dönemde cıva kireci diye bilinen) cıva oksiti kapalı bir kapta ısıttığında bir gaz çıktığını gözlemlemesiyle oldu. Bu renksiz gazın, kızgın odunun kıvılcımlar saçmasına ve mumun normal havada yandığından çok daha parlak bir alevle yanmasına neden olduğunu fark etti. Priestley, içindeki normal havayı soludukları kapalı bir kutuya konan farlerin, eğer taze hava verilmezse bir süre sonra öldüklerini önceden göstermişti. Ardından da farelerin cıva kirecinin ısıtılmasıyla elde edilen yeni gazda, normal havaya oranla çok daha uzun süre hayatta kaldıklarını buldu. Aynı gazı kendi ciğerlerine çektiğinde, içi hoş bir duyguyla doldu. “Ardından bir süre, göğsümde özellikle bir hafifleme ve rahatlama hissettim.... Şu ana kadar bunu soluma ayrıcalığı, sadece iki fareye ve bendenize nasip oldu”diye yazdı Priestley. Gazlar üzerindeki çalışmaların yanısıra suyun davranışlarıyla da ilgileniyordu. 1781’de bir elektrik kıvılcımı kullanarak oksijen ve hidrojan gazları karışımını patlatır ve bir miktar buğu (çiğ) oluştuğunu görür. Cavendish, bu deneyi daha incelikli olarak yapar. Patlamada “yanan hava” (hidrojen), tamamen biter; ama havanın yalnızca beşte biri tükenir. Cavendish oluşan çiğin saf su olduğunu kanıtlar. Ayrıca patlayarak su haline gelen karışımda iki ölçek hidrojene karşı, bir hacim oksijen harcandığını da saptar. 1783'’te Paris’e giden Cavendish’in asistanı, deneyi Lavoisier’e duyurur. Lavoisier, deneyi tekrarladı ve bir hata daha yaptı. Priestley ve Cavendish’e ait olan buluşu, kendi buluşu olarak Bilim Akademisi’ne sundu.

Oksijeni ve suyun bileşimini Lavoisier bulmadı; ama her iki keşfin teorik açıklamasını o yaptı.

Priestley çalışmalarını altı cilt halinde Farklı Hava Türleri Üzeride Gözlemler ve Deneyler (Experiments and Observations on Different Kinds of Air, 1774-1786) adıyla yayımlamıştır.

Joseph Priestley, Fransız ve Amerikan devrimlerini yaşadı; Britanya’da ise politik açıdan tartışmalara yol açan bir şahsiyet oldu. Dinsel görüşleri başına çok dert açtı. Yorkshire’da bir Kalvenci olarak yetişmişti, sonradan da muhalif bir papaz oldu. Michael Faraday gibi Priestley de Anglikan Kilisesi’ne ters düşen dinsel görüşlere sahipti. Dini bütün bir adam olmasına rağmen Hıristiyanlığın öğretilerinden birçoğunu sorguluyordu. 1782'’de Hıristiyanlıkta Yozlaşmaların Tarihi (History of the Corruption of Christianity) adlı kitabını yayımlamasıyla, yerleşik Hıristiyan inançlarının bir düşmanı olarak ünü daha da arttı.

“Anglikan Kilisesi, Ülke ve Kral” yandaşlarınca Priestley bir baş belası olarak görülmekteydi. 1792’de düşmanlarından oluşan öfkeli bir güruh Priestley’in evini, kitaplığını, laboratuvarını ve kilisesini yerle bir etti. Priestley Londra’ya taşındı; ama düşmanlık orada da peşini bırakmadı. Sonunda 1794'’te ABD’ye göç etti; orada kendisine bir bilim adamı ve aydın olarak büyük saygı duyuluyordu.

Joseph Priestley, Fransız ve Amerikan devrimlerini yaşadı; Britanya’da ise politik açıdan tartışmalara yol açan bir şahsiyet oldu. Dinsel görüşleri başına çok dert açtı. Yorkshire’da bir Kalvenci olarak yetişmişti, sonradan da muhalif bir papaz oldu. Michael Faraday gibi Priestley de Anglikan Kilisesi’ne ters düşen dinsel görüşlere sahipti. Dini bütün bir adam olmasına rağmen Hıristiyanlığın öğretilerinden birçoğunu sorguluyordu. 1782’'de Hıristiyanlıkta Yozlaşmaların Tarihi (History of the Corruption of Christianity) adlı kitabını yayımlamasıyla, yerleşik Hıristiyan inançlarının bir düşmanı olarak ünü de düşmanları da daha çok arttı.

Priestley, “Anglikan Kilisesi, Ülke ve Kral” yandaşlarınca bir baş belası olarak görülmekteydi. 1792’'de düşmanlarından oluşan öfkeli bir güruh Priestley’in evini, kitaplığını, laboratuvarını ve kilisesini yerle bir etti. Bunun üzerine Priestley, Londra’ya taşındı; ama düşmanlık orada da peşini bırakmadı. Sonunda 1794’te ABD’ye göç etti; orada kendisine bir bilim adamı ve aydın olarak büyük saygı duyuluyordu. George Washington’la (1732-1799) ve iki başkanla daha –John Adams (1735-1826) ve Thomas Jefferson (1743-1826)– dost oldu. Pennsylvania Üniversitesi’nde kimya profesörlüğü de dahil olmak üzere, çeşitli akademik ve dinsel görev önerilerini geri çevirerek, yaşamının son on yılını emekli olarak geçirdi. Bu yetenekli adam, yeni kimyaya inanmadı ve muhtemelen filojiston kuramının son yandaşı olarak 1804’te mezarına girdi.

Kaynaklar
http://atominsan.net/makaleler/120-joseph-priestley-1733-1804-oksijeni-kesfeden-papaz.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Priestley