Joseph Black (16 de abril de 1728 - 6 de diciembre de 1799) fue un físico y químico escocés, conocido por sus descubrimientos del magnesio , 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 luego profesor de Medicina y Química en la Universidad de Edimburgo desde 1766, enseñando y dando conferencias allí durante más de 30 años. [1]
Los edificios de química de la Universidad de Edimburgo y de la Universidad de Glasgow llevan el nombre de Black.
Black nació "a orillas del río Garona " en Burdeos , Francia, el sexto de los 12 hijos de Margaret Gordon ( fallecida en 1747) y John Black. Su madre provenía de una familia de Aberdeenshire que tenía conexiones con el negocio del vino y su padre era de Belfast , Irlanda, y trabajaba como factor en el comercio del vino . [2] Fue educado en casa hasta los 12 años, después de lo cual asistió a la escuela secundaria en Belfast. En 1746, a la edad de 18 años, ingresó en la Universidad de Glasgow , donde estudió durante cuatro años antes de pasar otros cuatro en la Universidad de Edimburgo , donde continuó sus estudios de medicina. Durante sus estudios escribió una tesis doctoral sobre el tratamiento de los cálculos renales con la sal carbonato de magnesio . [3]
Como la mayoría de los experimentalistas del siglo XVIII, la conceptualización de la química de Black se basaba en cinco principios de la materia: agua, sal, tierra, fuego y metal. [4] Añadió el principio del aire cuando sus experimentos mostraron la presencia de dióxido de carbono , al que llamó aire fijo , contribuyendo así a la química neumática .
La investigación de Black se guió por cuestiones relacionadas con la forma en que los principios se combinaban entre sí en diversas formas y mezclas diferentes. Utilizó el término afinidad para describir la fuerza que mantenía unidas dichas combinaciones. [5] A lo largo de su carrera utilizó una variedad de diagramas y fórmulas para enseñar a sus estudiantes de la Universidad de Edimburgo cómo manipular la afinidad a través de diferentes tipos de experimentación. [6]
Hacia 1750, cuando todavía era estudiante, Black desarrolló la balanza analítica basada en una viga ligera equilibrada sobre un punto de apoyo en forma de cuña . Cada brazo llevaba un platillo sobre el que se colocaban las pesas de muestra o estándar. Superó con creces la precisión de cualquier otra balanza de la época y se convirtió en un instrumento científico importante en la mayoría de los laboratorios de química. [7]
Black también exploró las propiedades de un gas producido en varias reacciones. Descubrió que la piedra caliza ( carbonato de calcio ) podía calentarse o tratarse con ácidos para producir un gas al que llamó "aire fijo". Observó que el aire fijo era más denso que el aire y no soportaba ni las llamas ni la vida animal. Black también descubrió que cuando se burbujeaba a través de una solución acuosa de cal ( hidróxido de calcio ), precipitaba carbonato de calcio. Utilizó este fenómeno para ilustrar que el dióxido de carbono se produce por la respiración animal y la fermentación microbiana .
En 1757, Black fue nombrado profesor regio de Práctica Médica en la Universidad de Glasgow . En 1756 o poco después, comenzó un estudio extenso sobre el calor. [8]
En 1760, Black se dio cuenta de que cuando se mezclan dos sustancias diferentes de igual masa pero diferentes temperaturas, los cambios en el número de grados en las dos sustancias difieren, aunque el calor ganado por la sustancia más fría y perdido por la más caliente es el mismo. Black relató un experimento realizado por Daniel Gabriel Fahrenheit por encargo del médico holandés Herman Boerhaave . Para mayor claridad, luego describió una variante hipotética, pero realista del experimento: si se mezclan masas iguales de agua a 100 °F y mercurio a 150 °F, la temperatura del agua aumenta en 20 ° y la temperatura del mercurio disminuye en 30 ° (a 120 °F), aunque el calor ganado por el agua y perdido por el mercurio es el mismo. Esto aclaró la distinción entre calor y temperatura. También introdujo el concepto de capacidad calorífica específica, que es diferente para diferentes sustancias. Black escribió: "El mercurio ... tiene menos capacidad para la materia de calor que el agua". [9] [10]
En 1761, Black dedujo que la aplicación de calor al hielo en su punto de fusión no provoca un aumento de la temperatura de la mezcla de hielo y agua, sino más bien un aumento de la cantidad de agua en la mezcla. Además, Black observó que la aplicación de calor al agua hirviendo no produce un aumento de la temperatura de una mezcla de agua y vapor, sino más bien un aumento de la cantidad de vapor. A partir de estas observaciones, concluyó que el calor aplicado debe haberse combinado con las partículas de hielo y el agua hirviendo y volverse latente . [11]
La teoría del calor latente marca el comienzo de la termodinámica . [12] La teoría del calor latente de Black fue una de sus contribuciones científicas más importantes, y una de las que le dio fama científica. También demostró que diferentes sustancias tienen diferentes calores específicos .
La teoría resultó importante no solo para el desarrollo de la ciencia abstracta, sino también para el desarrollo de la máquina de vapor . [13] Black y James Watt se hicieron amigos después de conocerse alrededor de 1757, mientras ambos estaban en Glasgow . Black proporcionó financiación significativa y otro tipo de apoyo para las primeras investigaciones de Watt sobre la energía de vapor. El descubrimiento de Black del calor latente del agua habría sido interesante para Watt, [14] informando sus intentos de mejorar la eficiencia de la máquina de vapor inventada por Thomas Newcomen y desarrollar la ciencia de la termodinámica.
En 1766, siguiendo los pasos de su amigo y antiguo profesor de la Universidad de Glasgow, Black sucedió a William Cullen como profesor de Medicina y Química en la Universidad de Edimburgo (Cullen se había trasladado a Edimburgo en 1755). Su puesto en la Universidad de Glasgow lo ocupó Alexander Stevenson . [15]
En ese momento abandonó la investigación y se dedicó exclusivamente a la docencia. En este campo, logró que la asistencia a sus conferencias fuera en aumento año tras año durante más de treinta años. Sus conferencias tuvieron un poderoso efecto en la popularización de la química y la asistencia a ellas llegó incluso a convertirse en un pasatiempo de moda.
Black era ampliamente reconocido como uno de los profesores más populares de la Universidad. Su curso de química atraía regularmente a un número excepcionalmente alto de estudiantes, y muchos asistían dos o tres veces. Además de introducir regularmente temas de vanguardia y seleccionar meticulosamente experimentos visualmente impresionantes, Black empleó una amplia gama de herramientas de enseñanza exitosas que hicieron que la química fuera accesible a sus estudiantes (muchos de los cuales tenían tan solo 14 años). [16] [17] Sus estudiantes provenían de todo el Reino Unido , sus colonias y Europa , y cientos de ellos conservaron sus conferencias en sus cuadernos y difundieron sus ideas después de dejar la universidad.
Se convirtió en uno de los principales adornos de la Universidad, y sus conferencias contaban con un público que siguió aumentando de año en año durante más de treinta años. No podía ser de otra manera. Su aspecto personal y sus modales eran los de un caballero, y particularmente agradables. Su voz al dar la conferencia era baja, pero fina, y su articulación tan clara, que un auditorio compuesto por varios cientos de personas lo oía perfectamente. Su discurso era tan claro y perspicaz, su ilustración experimental tan apropiada, que sus sentimientos sobre cualquier tema nunca podían ser confundidos ni siquiera por el más analfabeto; y sus instrucciones estaban tan libres de toda hipótesis o conjetura, que el oyente confiaba en sus conclusiones con una confianza apenas superada en asuntos de su propia experiencia. [18]
El 17 de noviembre de 1783 se convirtió en uno de los fundadores de la Royal Society of Edinburgh . [19] De 1788 a 1790 fue presidente del Royal College of Physicians of Edinburgh . [20] Fue miembro del comité de revisión de las ediciones de la Pharmacopoeia Edinburgensis del colegio de 1774, 1783 y 1794. Black fue nombrado médico principal del rey Jorge III en Escocia.
La investigación y la docencia de Black se vieron reducidas como consecuencia de su mala salud. A partir de 1793 su salud se deterioró aún más y poco a poco se retiró de sus funciones docentes. En 1795, Charles Hope fue nombrado su coadjutor en su cátedra y en 1797 dio su última conferencia.
Black era miembro del Club de Póquer . Era primo hermano, gran amigo y colega de Adam Ferguson, miembro de la FRSE, que se casó con su sobrina Katherine Burnett en 1767, y se relacionaba con David Hume , Adam Smith y los literatos de la Ilustración escocesa . También era cercano al geólogo pionero James Hutton . [21]
En 1773 se le menciona como residente en College Wynd, en el lado sur del casco antiguo . [22] En la década de 1790, utilizó Sylvan House en Sciennes como lugar de retiro de verano. Una placa, descubierta en 1991, conmemora su ocupación de la casa. [23]
Black nunca se casó. Murió en paz en su casa del número 12 de Nicolson Street [24] en el sur de Edimburgo en 1799 a la edad de 71 años y está enterrado en el cementerio de Greyfriars . El gran monumento se encuentra en la sección sellada al suroeste conocida como la prisión de Covenanters.
En 2011, durante una excavación arqueológica en la Universidad de Edimburgo, se descubrió equipo científico que se cree que pertenecía a Black. [25]
Su casa, un piso en el número 12 de Nicolson Street, muy cerca del Old College, todavía existe, pero carece de alguna placa que indique su presencia.
