İngiliz bilim insanı Michael Faraday’ın hem elektrik motorunun hem elektrik jeneratörünün ilkelerini keşfetmesi, modern dünyayı dönüştüren ve elektrik ampulünden telekomünikasyon araçlarına kadar her şeyi getiren elektrik devriminin yolunu açtı. Faraday’ın kendisi de yaptığı keşiflerin değerinin – devlete sağlayabileceği vergi gelirinin – farkındaydı.

1821’de Faraday, Hans Christian Orsted’in elektrik ile manyetizma arasındaki bağlantıyı keşfinden haberdar olduktan birkaç ay sonra, bir mıknatısın bir elektrik telinin etrafında ve bir elektrik telinin de bir mıknatısın etrafında nasıl dolaştığını gösterdi. Elektrik teli kendi etrafında dairesel bir manyetik alan üretir; bu manyetik alan da, mıknatıs üzerinde bir teğetsel kuvvet yaratıp dairesel bir hareket üretir. Elektrik motorunun arkasındaki ilke budur. Akımın yönü ve dolayısıyla teldeki manyetik alanın yönü almaşıklaştırılarak bir dönme hareketi başlatılır.

Faraday
Faraday’ın elektromanyetik indüksiyonu gösteren aygıtında bir elektrik akımı, büyük bobinin içine girip çıkan küçük manyetik bobinden akarak bir elektrik akımını indükler.

Elektrik Üretmek

On yıl sonra Faraday daha da önemli bir keşif yaptı. Devinen bir manyetik alanın bir elektrik akımı yaratabildiğini ya da “indükleyebildiğini”. Bu keşif ABD’li fizikçi Joseph Henry’nin de aşağı yukarı aynı zamanda Faraday’dan bağımsız yaptığı her türlü elektrik üretmenin temelidir. Elektromanyetik indüksiyon, dönen bir türbindeki kinetik enerjiyi elektrik akımına çevirir.

Elektrik Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1800 – Alessandro Volta ilk elektrik bataryasını icat eder.

1820 – Hans Christian Orsted elektriğin manyetik bir alan ürettiğini keşfeder.

1820 – Andre Marie Ampere matematiksel bir elektromanyetizma teorisi formüle eder.

1830 – Joseph Henry ilk güçlü elektro mıknatısı yaratır.

1845 – Faraday ışık ile elektromanyetizma arasındaki bağlantıyı gösterir.

1878 – Sigmund Schuckert’in tasarladığı ilk buharlı elektrik santrali, Almanya’da Bavyera’daki Linderhof Sarayı için elektrik üretir.

1882 – ABD’li mucit Thomas Edison, New York City’de, Manhattan’da elektrikle aydınlatma için bir elektrik santrali kurar.

Bütün kuvvetlerin ve maddenin temelinde yatan birliği keşfetme arayışı, bilimin kendisi kadar eskidir; ama ilk büyük atılım 1820’de, Danimarkalı filozof Hans Christian Orsted manyetizma ile elektrik arasında bir bağlantı bulunca geldi. Bu bağlantıyı onun aklına, 1801’de tanıştığı Alman kimyacı ve fizikçi Johann Wilhelm Ritter getirmişti. Doğada birlik olduğunu söyleyen filozof Immanuel Kant’ın düşüncesinden de etkilenen Orsted, bu olasılığı ciddiyetle araştırmaya koyuldu.

Hans Christian Orsted

Tesadüfen Keşif

Kopenhag Üniversitesinde ders veren Orsted, bir Volta pilindeki (Alessandro Volta’nın 1800’de icat ettiği batarya) elektrik akımının bir teli ısıtıp akkor hale getirebildiğini öğrencilerine göstermek istedi. Telin yakınında duran bir pusula ibresinin, elektrik akımının açıldığı her seferinde hareket ettiğini fark etti. Bu, elektrik ile manyetizma arasındaki bağlantının ilk kanıtıydı.

Daha sonra yaptığı çalışmalar onu, elektrik akımının telin içinden akarken etrafında dairesel bir manyetik alan yarattığına inandırdı. Orsted’in keşfi, Avrupa’nın her tarafında bilim insanlarını elektromanyetizmayı araştırmaya teşvik etti. O yılın sonuna doğru Fransız fizikçi Andre Marie Ampere bu yeni bulgu için matematiksel bir teori formüle etti ve 1821’de Michael Faraday, elektromanyetik kuvvetin elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirebildiğini gösterdi.

Andre Marie Ampere

Elektriğin Etkileri Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1600 – William Gilbert elektrik ve manyetizma konusunda ilk bilimsel deneyleri gerçekleştirir.

1800 – Alessandro Volta ilk elektrik pilini yaratır.

1820 – Andre Marie Ampere matematiksel bir elektromanyetizma teorisi geliştirir.

1821 – Michael Faraday ilk elektrik motorunu yaratarak elektromanyetik dönmeyi pratik olarak gösterir.

1831 – Faraday ve ABD’li bilim insanı Joseph Henry birbirinden bağımsız olarak elektromanyetik indüksiyonu keşfeder.

1864 – James Clerk Maxwell elektromanyetik dalgaları – ışık dalgaları da dahil – tarif etmek için bir denklem kümesi formüle eder.

Alessandro Volta’nın pili buluşundan esinlenen kimyacılar kuşağının öncü ışığı İsveçli Jöns Jakob Berzelius bir dizi deney yapıp, elektriğin kimyasallar üzerindeki etkisine baktı. 1819’da yayımlanan, Elekrokimyasal İkicilik (Düalizm) denilen ve bileşiklerin karşıt elektrik yüklü elementlerin bir araya gelmesiyle yaratıldığını öne süren bir teori geliştirdi. 1803’te Berzelius bir maden sahibiyle birlikte çalışıp, bir volta pili yapmış ve elektriğin tuzları nasıl ayırdığını görmüştü. Alkali metaller ile alkalin topraklar pilin negatif kutbuna; oksijen, asitler ve oksitlenmiş maddeler pozitif kutbuna göç etti. Tuzlu bileşiklerin pozitif yüklü bazik bir oksit ile negatif yüklü asidik bir oksiti birleştirdiği sonucuna vardı.

Berzelius düalist teorisini geliştirip, bileşiklerin, bileşen parçalar arasında karşıt elektrik yükünün çekimiyle birbirine bağlandığını öne sürdü. Bu teori, daha sonra yanlış olduğu gösterilmesine rağmen, kimyasal bağlara ilişkin araştırmaları tetikledi. 1916’da elektriksel bağlanmanın “iyonik” bağlanma olarak gerçekleştiği; yani atomların elektron kazanarak ya da kaybederek birbirini karşılıklı olarak çeken yüklü atomlar ya da iyonlar haline geldikleri anlaşıldı. Aslında bu, bir bileşikte atomların bağlanma yollarından yalnızca biriydi – biri de, elektronların atomlar arasında paylaşıldığı kovalent bağdır.

Kimyasal Bileşikler Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1704 – Isaac Newton atomların bir kuvvet tarafından birbirine bağlandığını öne sürer.

1800 – Alessandro Volta iki farkı metali yan yana koymanın elektrik üretebildiğini gösterir ve böylece ilk pili yaratır.

1807 – Humphry Davy tuzları elektrolizle ayırarak sodyumu ve diğer metal elementleri keşfeder.

1857-58 – August Kekule ve diğerleri valans – bir atomun oluşturabildiği bağ sayısı – düşüncesini geliştirir.

1916 – ABD’li kimyacı Gilbert Newton Lewis elektronların paylaşıldığı kovalent bağ düşüncesinin öne sürerken, Alman fizikçi Walther Kossel iyonik bağlar düşüncesini önerir.

1800’de Alessandro Volta “volta pili“ni – dünyanın ilk pilini – icat etti ve çok geçmeden birçok bilim insanı pille deneyler yapmaya başladı.

İngiliz kimyacı Humphry Davy pilin elektriğinin kimyasal bir tepkime tarafından üretildiğini anladı. Pilin iki farklı metali (elektrotlar) tuzlu suya batırılıp aralarına konan kağıt aracılığıyla tepkimeye girince elektrik yükü akar. 1807’de Davy kimyasal bileşikleri ayırmak için bir pilin elektrik yükünü kullanabileceğini fark ederek yeni elementler keşfetti ve daha sonra elektroliz denilen işleme öncülük etti.

Yeni Metaller

Davy elektrik iletmesi için laboratuvarında nemli havaya tutarak nemlendirdiği kuru potasyum hidroksite (potas) iki elektrot soktu. Negatif yüklü elektrotta metal kürecikler oluşmaya başladı. Kürecikler yeni bir elementti: metal potasyum. Birkaç hafta sonra sodyum hidroksiti (sudkostik) elektrolize tabi tuttu ve metal sodyum elde etti. 1808’de elektroliz kullanıp dört metal element daha – kalsiyum, baryum, stronsiyum ve magnezyum – ve metaloit boru keşfetti. Elektroliz gibi, bu metallerin ticari kullanımının da oldukça değerli olduğu anlaşıldı.

Kimya Tarihi

1735 – İsveçli kimyacı Georges Brandt kobaltı keşfeder; bu sonraki 100 yılda bulunacak birçok yeni metalin ilkidir.

1772 – İtalyan hekim Luigi Galvani elektriğin bir kurbağa üzerindeki etkisini fark eder ve elektriğin biyolojik olduğuna inanır.

1799 – Alessandro Volta birbirine dokunan metallerin elektrik ürettiğini gösterir ve ilk bataryayı yaratır.

1834 – Davy’nin eski asistanı Michael Faraday elektrolizin yasalarını yayımlar.

1869 – Dimitri Mendeleyev bilinen elementleri periyodik bir tablo şeklinde düzenleyip, ilk kez Davy’nin 1807’te saptatığı yumuşak alkali metaller grubunu yaratır.

Filozoflar yüzyıllarca şimşeğin korkunç gücüne ve kehribar gibi katıların ipek kumaşa sürtülünce çıkan kıvılcımlara hayret etmişti. Kehribarın Yunanca karşılığı “elektron”du ve kıvılcımlanma olgusunun, statik elektrik olduğu anlaşıldı.

1754’te bir deneyde Benjamin Franklin bir gök gürültüsünün içine bir uçurtma uçurdu ve bu iki olgunun yakından ilişkili olduğunu gösterdi. Uçurtmanın ipine bağlı pirinç bir anahtardan kıvılcımlar çıktığını görünce, bulutların elektriklendiğini ve şimşeğin de bir elektrik biçimi olduğunu kanıtladı.

Benjamin Franklin uçurtma deneyi

Franklin’in çalışması, Joseph Priestley’in 1767’de The History and Present State of Electricity (Elektriğin Tarihi ve Bugünkü Durumu)‘i yayımlamasına esin kaynağı oldu. Ama 1780’de bir kurbağanın bacağının seğirmesini fark edince elektriği anlamaya doğru ilk önemli adımları atan kişi, Bologna Üniversitesinde anatomi hocası olan Luigi Galvani’ydi.

Galvani, hayvanların “hayvansal elektrik”le hareket ettiklerini söyleyen bir teoriyi araştırıyordu ve her neyse onun kanıtını bulmak için kurbağaları parçalayıp inceliyordu. Yakında statik elektrik üreten bir makine olduğunda, masada yatan kurbağa bacağının, kurbağa öleli çok olmasına rağmen, aniden seğirdiğini fark etti. Bir kurbağa bacağı, demir bir çite değen pirinç bir çengele asılınca da aynı şey oldu. Galvani; bu kanıtın, elektriğin bizzat kurbağadan geldiğine ilişkin inancını desteklediğine inandı.

Luigi Galvani

Luigi Galvani, burada ünlü kurbağa bacağı deneyini gerçekleştirirken gösteriliyor. Hayvanların, “hayvansal elektrik” dediği elektriksel bir kuvvet tarafından hareket ettirildiklerine inanıyordu.

Volta’nın Atılımı

Galvani’nin genç meslektaşı, doğa felsefesi profesörü Alessandro Volta, Galvani’nin gözlemlerine merak saldı ve başlangıçta onun teorisine inandı. Volta’nın elektrik deneyleri konusunda dikkate değer bir geçmişi vardı. 1775’te, bir deney anında elektrik kaynağı sunan bir aygıt, “elektrofor”u (modern eşdeğeri kondansatördür) icat etmişti. Aygıt, statik elektrik yükü kazandırmak için kedi kürküne sürtülen bir reçine diskten oluşuyordu. Her seferinde reçinenin üzerine metal bir disk yerleştirilir, böylece elektrik yükü aktarılıp metal disk elektriklenirdi.

Volta, Galvani’nin hayvansal elektriğinin “kanıtlanmış hakikatler arasında” olduğunu ifade etti. Ama çok geçmeden kuşkulanmaya başladı. Kancada kurbağa bacağının seğirmesine neden olan elektriğin iki farklı metalin (pirinç ile demir) birbirine değmesinden kaynaklandığı sonucuna vardı. Düşüncelerini 1792’de ve 1793’te yayımladı ve olguyu araştırmaya koyuldu.

Volta, tek bağlantılı iki farklı metalin, dilinde tuhaf bir duyum hissetmesine yetecek kadar olmasına rağmen, fazla elektrik üretmediğini gördü. Sonra tuzlu suyla birbirine bağlanan bir dizi oluşturarak etkiyi arttırma düşüncesi aklına geldi. Küçük bir bakır disk aldı, onun üzerine çinko bir disk yerleştirdi, onun üzerine tuzlu suya batırılmış bir parça karton koydu, sonra tekrar bakır disk, çinko disk, tuzlu sulu karton koydu ve sonunda bir sütun ya da baca oluşana kadar böyle devam etti. Başka bir deyişle bir pil ya da “batarya” yarattı. Tuzlu sulu kartonun amacı, metallerin birbirine değmesine izin vermeden elektrik taşımaktı.

Sonuç heyecan vericiydi. Volta’nın kaba pili yalnızca birkaç volt (ismini ondan alan elektrik birimi) elektrik üretmiş olabilir; ama iki ucu bir parça telle birleştirilince küçük bir kıvılcım çıkarmaya ve ufak bir elektrik çarpması yaşatmaya yeterliydi.

ilk pil

Volta keşfini 1799’da yaptı ve haber hızla yayıldı. Sonucu 1801’de Napolyon Bonapart’a gösterdi; ama daha önemlisi, vardığı sonuçları, Britanya’da Kraliyet Derneğinin başkanı Sir Joseph Banks’a uzun bir mektupla bildirmişti. Mektup, “Farklı türden iletken maddelerin salt temasıyla tahrik edilen elektrik üzerine” başlıklıydı ve Volta kendi aygıtını tarif eder: “Sonra, metalik parçalardan birini, örneğin gümüş bir parçayı bir masanın ya da herhangi bir tezgahın üzerine yatay olarak yerleştiriyorum ve birincisinin üzerine çinko parçayı uyduruyorum; ikincisinin üzerine de ıslatılmış disklerden birini koyuyorum; sonra bir gümüş plaka ve hemen onun üzerine bir çinko daha… böyle devam edip… devrilmeyecek kadar yüksek bir sütun oluşturuyorum.”

Alessandro Volta Napoleon

Bir elektrik zili ya da voltajı saptayan bir yarı iletken olmadığı için, Volta dedektör olarak kendi vücudunu kullandı ve elektrik çarpmasına aldırmamış göründü: “Yirmi çift parçadan (daha fazla değil) oluşan bir sütundan bütün parmağı epeyce acıtan şoklar alıyorum.” Sonra bir çizgi ya da daire şeklinde dizilmiş, tuzlu su içeren bir dizi kupadan ya da kadehten oluşan daha ayrıntılı bir aygıtı tarif eder. Her bir çift, her kupadaki sıvıya daldırılan bir parça metalle birbirine bağlanır. Bu metalin bir ucu gümüş, diğer ucu çinkodur ve bu metaller. bir kupadaki sıvıya yalnızca gümüş ve bir sonrakine yalnızca çinko batırılmak koşuluyla, herhangi bir metalin teliyle birbirine bağlanabilir ya da lehimlenebilir. Bunun daha hantal olmasına rağmen, bazı bakımlardan katı pilden daha kullanışlı olduğunu açıklar.

Alessandro Volta pil

Volta, zincirin bir ucundaki kaseye elini sokup, diğer uca bağlı bir teli alnına, göz kapağına ya da burnun ucuna değdirince hissedilen tatsız duyumları ayrıntısıyla tarif eder: “Birkaç saniye bir şey hissetmem; ama sonra, telin ucuna değen kısımda başka bir duyum başlar; bu, temas noktasıyla sınırlı, keskin bir acıdır (şoksuz), bir titremedir, yalnızca devam etmekle kalmaz, o derece artar ki, kısa sürede dayanılmaz hale gelir ve devre kesilinceye kadar durmaz.”

Mektubunun Banks’a ulaşmış olması, Napolyon Savaşları devam ettiği için çok şaşırtıcıdır; ama Banks haberi ilgili herkese hemen yaydı. Birkaç hafta geçmeden Britanya’nın her tarafında insanlar elektrik bataryaları yapıyor ve elektrik akımının özelliklerini araştırıyordu. 1800’den önce bilim insanları, zor ve memnuniyet verici olmayan statik elektrikle çalışmak zorunda kalmışlardı. Volta’nın buluşu, bir dizi maddenin – sıvılar, katılar, gazlar – yüklü bir elektrik akımına nasıl tepki vereceğini anlamalarına olanak verdi.

Volta’nın buluşuyla ilgi çalışanlar arasında, William Nicholson, Anthony Carlisle ve William Cruickshank vardı; bunlar Mayıs 1800’de “otuz altı yarım kron ve buna denk çinko ve kartondan” oluşan kendi pillerini yaptılar ve akımı platin tellerden suyla dolu bir tüpe geçirdiler. Ortaya çıkan gaz kabarcıkları, iki parça hidrojen ve bir parça oksijen olarak saptandı. Henry Cavendish suyun formülünün H2O olduğunu göstermişti; ama su ilk kez elementlerine ayrıldı.

Volta’nın pili, işitme cihazlarından kamyonlara ve uçaklara kadar her şeyde kullanılan bütün modern pillerin atasıydı. Gündelik aygıtlarımızın birçoğu pil olmadan çalışmaz.

volta deneyleri

Metalleri Yeniden Sınıflandırmak

Volta’nın pili elektrik akımını incelemeyi başlatmanın ve böylece yalnızca fiziğin yeni bir dalını yaratmakla kalmayıp, modern teknolojinin gelişimini de hızla ilerletmenin yanı sıra, metallerin tamamen yeni bir kimyasal sınıflandırmasına da yol açtı; çünkü pilinde çeşitli metal çiftlerini kullanmış, bazılarının diğerlerinden daha iyi iş gördüğünü bulmuştu. Gümüş ile çinko ve bakır ile kalay kusursuz bir bileşim oluşturuyordu, ama gümüşle gümüşü ya da kalayla kalayı denediğinde, elektrik elde edemiyordu; metaller farklı olmalıydı. Metallerin, her biri bir alttakiyle temas edince pozitif olacak şekilde dizi halinde düzenlenebileceğini gösterdi. Bu elektrokimyasal dizi, o zamandan beri kimyacılar için paha biçilmez olmuştur.

Kim Haklıydı?

Volta’nın sırf Galvani’nin hipotezinden kuşku duyduğu için farklı metallerin dokunuşunu araştırmaya başlaması, bu öykünün ironik bir yanıdır. Ama Galvani tamamen haksız değildi sinirlerimiz vücuda elektriksel sinyaller gönderek çalışır; Volta’nın teorisi de tamamen doğru değildi. Elektriğin iki farklı metalin yalnızca birbirine değmesinden kaynaklandığına inandı; oysa daha sora Humphry Davy, hiçbir şeyin yoktan var olmadığını gösterdi. Elektrik üretilirken, başka bir şey tüketilmelidir. Davy bir kimyasal tepkime gerçekleştiğini öne sürdü ve bu, onun elektrikle ilgili başka önemli keşifler yapmasına yol açtı.

Alessandro Volta Kimdir?

Kuzey İtalya’da, Como’da 1745’te doğan Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, aristokrat ve dindar bir ailede büyüdü; rahip olması bekleniyordu. Ama o statik elektrikle ilgilendi ve 1775’te “elektrofor” dediği gelişmiş bir elektrik üretme aygıtı yaptı. 1776’da Maggiore Gölü’nde atmosferdeki metanı keşfetti ve kapalı cam bir kabın içinde bir elektrik kıvılcımıyla tutuşturma yöntemiyle metanın yanmasını araştırdı.

volta metan deneyi

1779’da Volta, Pavia Üniversitesinde fizik profesörü olarak atandı ve bu görevini 40 yıl sürdürdü. Ömrünün sonuna doğru uzaktan kumandalı tabancaya öncülük etti; bununla bir elektrik akımı Como’dan Milano’ya 50 km yol alarak bir tabancayı ateşliyordu. Bu, iletişim için elektriği kullanan telgrafın habercisiydi. Elektrik gerilimi birimi volt, adını ondan alır.

Alessandro Volta batarya

Elektrik Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1754 – Benjamin Franklin, ünlü uçurtma deneyiyle şimşeğin doğal bir elektrik olduğunu kanıtlar.

1767 – Joseph Priestley statik elektrikle ilgili kapsamlı bir anlatım yayımlar.

1780 – Luigi Galvani kurbağa bacaklarıyla “hayvansal elektrik” deneyleri yapar.

1800 – İngiliz kimyacılar William Nicholson ve Anthony Carlisle, bir volta pili kullanıp, suyu iki elementine, oksijen ve hidrojene ayırır.

1807 – Humphry Davy elektrik kullanarak potasyum ve sodyum elementlerini yalıtır.

1820 – Hans Christian Orsted, manyetizma ile elektrik arasındaki bağı ortaya çıkarır.

Yanar Hava

Oksijenin Keşfi

Elektrikle Üretilen Kimyasal Etkiler

Elektrik Etkisi İletken Telle Sınırlı Değildir

Efendim, Gün Gelir Bunu Vergilendirirsiniz

1754’te Joseph Black, bizim şimdi karbondioksit (CO2) dediğimiz şeyi “sabit hava” olarak tarif etmişti. Bir gazı saptayan ilk bilim insanı olmanın yanı sıra, çeşitli “hava” türlerinin, yani gazların varlığını da gösterdi.

On iki yıl sonra Henry Cavendish adlı İngiliz bilim insanı, çinko, demir ve kalay gibi metallerin “asitlerdeki çözeltiyle yanar hava ürettiklerini” Londra’da Kraliyet Derneğine bildirdi. Bu yeni gaza, sıradan ya da “sabit hava” dan farklı olarak kolay yandığı için “yanar hava” dedi. Bugün biz ona hidrojen (H2) diyoruz. Bu, saptanan ikinci gaz ve yalıtılan ilk gaz elementti. Cavendish, çinko-asit karışımının tepkime sırasındaki ağırlık kaybını ölçerek ve çıkan bütün gazları bir torbada toplayıp tartarak – önce gazla dolu sonra boş – bir gaz örneğinin ağırlığını ölçmeye koyuldu. Gazın hacmini bildiği için yoğunluğunu hesaplayabilirdi. Yanar havanın, sıradan havadan 11 kat daha az yoğun olduğunu buldu.

Henry Cavendish deneyleri

Düşük yoğunluklu gazın keşfi, havadan daha hafif olan uçan balonlara yol açtı. 1763’te Fransa’da mucit Jacques Charles ilk hidrojen balonunu uçurdu ve iki haftadan daha kısa bir süre sonra Montgolfier Kardeşler ilk insanlı sıcak-hava balonunu uçurdu.

hidrojen balonu
İlk hidrojen balonunun esin kaynağı Cavendish’ti ve büyük bir kalabalık tarafından alkışlandı. Günümüzde patlayıcı hidrojen yerine helyum kullanır.

Patlayıcı Keşifler

Cavendish kendi gazının ölçülmüş örnekleri ile bilinen hacimlerde havayı şişelerde karıştırdı ve şişelerin kapakların açıp, yakılmış kağıt parçalarıyla karışımları tutuşturdu. Bir birim hidrojen ile dokuz birim hava karışımında yavaş, sakin bir yanma olduğunu; hidrojen miktarının artmasıyla birlikte karışımın artan bir şiddetle patladığını; ama %100 hidrojenin tutuşmadığını gördü. Simyadan kalan ve yanma sırasında ateş benzeri bir elementin (“filojiston”) serbest kaldığını ifade eden köhne bir fikir, Cavendish’in düşüncesini sakatlamaktaydı. Bununla birlikte, deneylerinde ve raporlarında titizdi: “Öyle görünüyor ki, 423 ölçü yanar hava 1000 ölçü sıradan havayı filojistonlaştırmaya neredeyse yeter; patlamadan sonra kalan havanın miktarı, kullanılan sıradan havanın beşte dördünden biraz fazladır. Yanar havanın neredeyse tamamı ile sıradan havanın yaklaşık beşte birinin… yoğunlaşıp camı sıvayan çiğe dönüştüğü… sonucuna varabiliriz.”

Suyu Tanımlamak

Cavendish “filojistonlaştırma” terimini kullanmasına rağmen, çıkan tek yeni malzemenin su olduğunu kanıtlamayı başardı ve iki ölçek yanar havanın bir ölçek oksijenle birleştiği sonucunu çıkardı. Başka bir deyişle, suyun bileşimin H2O olduğunu gösterdi. Bulgularını Joseph Priestley’e bildirmesine rağmen, Cavendish sonuçları yayınlama konusunda o kadar çekingendi ki, arkadaşı İskoç mühendis James Watt 1763’te formülü ilan eden ilk kişi oldu. Bilime birçok katkısı arasında Cavendish havanın bileşimini de “dört parça filojistonlaşmış havayla (nitrojen) karıştırılmış bir parça filojistonsuzlaşmış hava (oksijen)” olarak hesapladı. Bu iki gazın Yer atmosferinin %99’unu oluşturduğunu bugün biliyoruz.

gazlar

Henry Cavendish Kimdir?

18. yüzyıl kimyasının ve fiziğinin en garip ve en parlak öncülerinden biri olan Hanry Cavendish 1731’de Fransa Nice’de doğdu. Her iki dedesi de düktü ve çok zengindi. Cambridge Üniversitesinde okuduktan sonra, Londra’daki evinde tek başına yaşadı ve çalıştı. Çok az konuşan ve kadınlardan utanan bir kişiydi; hizmetçilerine not bırakarak yemek siparişlerini verdiği söyleniyordu.

Henry Cavendish

Cavendish yaklaşık 40 yıl boyunca Kraliyet Derneğinin toplantılarına katıldı ve Royal Institution’da Humphry Davy’e yardım etti. Kimya ve elektrik alanında önemli özgün araştırmalar yaptı, ısının doğasını doğru bir biçimde tarif etti ve Yer’in yoğunluğunu ölçtü ya da halkın dediği şekliyle, “dünyayı tarttı“. 1810’da öldü. 1874’te Cambridge Üniversitesi, yeni fizik laboratuvarına onun adını verdi.

1661 – Robert Boyle bir element tanımlayıp, modern kimyanın temellerini atar.

1754 – Joseph Black, “sabit hava” dediği bir gazı, karbondioksiti saptar.

1772-75 – Joseph Priestley ve (ondan bağımsız) İsveçli Carl Wilhelm Scheele oksijeni yalıtır; onları gaza adını veren Antoine Lavoisier izler. Priestley de nitrik oksidi, azot oksidi ve hidrojen kloridi keşfeder, oksijen soluma ve gazoz yapma deneyleri gerçekleştirir.

1799 – Humphry Davy, azot oksidin ameliyatta bir anestetik olarak yararlı olabildiğini öne sürer.

1844 – Amerikalı dişçi Horace Wells anestezi için ilk kez azot oksit kullanır.

17. yüzyılın sonunda Isaac Newton hareket ve kütleçekim yasalarını saptayarak, bilimi her zamankinden daha kesin ve matematiksel hale getirdi. Çeşitli alanlarda bilim insanları Evren’i yöneten temel ilkeleri tanımladı ve bilimsel araştırmanın çeşitli kolları giderek daha fazla uzmanlaştı.

Universum small

Akışkan Dinamiği

1720’lerde İngiliz din adamı Stephen Hales bitkilerle bir dizi deney yaparak kök basıncını – bitkilerin sapı bu sayede yükselir – keşfetti ve laboratuvarda gaz toplama aygıtını, pnömatik hazneyi icat etti; bu aygıtın daha sonra havanın bileşenlerini saptamada yararlı olduğu anlaşıldı. İsviçreli matematikçi bir ailenin en parlak üyesi olan Daniel Bernoulli, Bernoulli denklemini formüle – bir akışkan hareket edince basıncı düşer – etti. Bu, kan basıncını ölçmesini olanaklı kıldı. Bu, aynı zamanda uçakların uçmasına olanak veren ilkedir de.

0 15db78 2a6ec649 XL

Daha sonra gizil ısı teorisini formüle edecek olan İskoç kimyacı Joseph Black 1754’te, kalsiyum karbonatın bozunması ve “sabit hava”nın, yani karbondioksitin oluşması üzerine dikkate değer bir doktora tezi üretti. Bu tez, kimyasal araştırma ve keşif alanında zincirleme bir tepkimenin kıvılcımını çaktı. İngiltere’de münzevi deha Henry Cavendish hidrojen gazını yalıttı ve suyun iki parça hidrojen ile bir parça oksijenden oluştuğunu kanıtladı. Muhallif papaz Joseph Priestley oksijeni ve başka birçok yeni gazı yalıttı. Felemenkli Jan Ingenhousz, Priestley’in bıraktığı yerden devam etti ve yeşil bitkilerin gün ışığında oksijen, karanlıkta karbondioksit saldıklarını gösterdi. Bu arada Fransa’da Antoine Lavoisier karbon, kükürt ve fosfor dahil, birçok elementin oksijenle birleşerek yandığını ve bugün bizim oksit dediğimiz şeyi oluşturduğunu gösterip, yanıcı malzemelerin yanmalarını sağlayan ve filojiston denilen bir madde içerdiğine ilişkin teoriyi çürüttü. (Ne yazık ki, Fransız devrimciler Lavoisier’i giyotine gönderecekti.)

1793’te Fransız kimyacı Joseph Proust, kimyasal elementlerin neredeyse her zaman belirli oranlarda birleştiklerini keşfetti. Bu, basit bileşiklerin formüllerini çıkarma yönünde yaşamsal bir adımdı.

Yer Bilimleri

Terazinin diğer ucuna Yer süreçlerine ilişkin bilgi büyük ilerlemeler kaydediyordu. Amerika’da Benjamin Franklin, şimşeğin bir elektrik biçimi olduğunu kanıtlamak için tehlikeli bir deney yapmanın dışında, Gulf Stream araştırmalarıyla büyük ölçekli okyanus akıntılarının varlığını kanıtladı. İngiliz hukukçu ve amatör meteorolog George Hadley, ticaret rüzgarlarını Yer’in dönüşüyle ilişki içinde açıklayan kısa bir kitapçık yayımlarken; Newton’ın bir düşüncesine sarılan Nevil Maskelyne, bir İskoç dağının kütleçekimini ölçmek için ağır hava koşullarında birkaç ay kamp kurdu. Bunu yaparken Yer’in yoğunluğunu ortaya çıkardı. James Hutton İskoçya’da çiftlik miras aldıktan sonra jeolojiyle ilgilenmeye başladı ve Yer’in daha önce sanılandan daha yaşlı olduğunu ortaya çıkardı.

1200 base image 4.1424268652

Yaşamı Anlamak

Bilim insanları Yer’in aşırı yaşını öğrenince, yaşamın nasıl başladığına ve evrildiğine ilişkin yeni düşünceler ortaya çıkmaya başladı. Zamanının ötesinde Fransız yazar, doğa bilimci ve matematikçi Georges-Louis Leclerc, diğer adıyla Comte de Buffon, modern evrim teorisi yönünde ilk adımları attı. Alman teolog Christian Sprengel ömrünün çoğunu bitkilerle böceklerin etkileşimini inceleyerek geçirdi ve erdişi çiçeklerin erkek ve dişi organları farklı zamanlarda çıkardıklarını, dolayısıyla kendi kendilerini döllemediklerini açıkladı. İngiliz rahip Thomas Robert Malthus dikkatini demografiye verdi ve nüfus arttıkça felaket öngören An Essay on the Principle of Population’ı (Nüfus Artışı Hakkında Araştırma) yazdı. Malthus’un kötümserliğinin yersiz olduğu (şimdiye kadar) anlaşıldı; ama kontrol edilmezse nüfus artışının kaynakları aşacağı düşüncesi, daha sonra Charles Darwin’i etkileyecekti.

DigiRev

Yüzyılın sonunda İtalyan fizikçi Alessandro Volta, izleyen on yıllarda ilerlemeleri hızlandıracak elektrik bataryasını icat ederek yeni bir dünyanın kapısını açtı. 18. yüzyıl boyunca öyle bir ilerleme olmuştu ki, İngiliz filozof William Whewell, filozoftan farklı yeni bir mesleğin yaratılmasına önerdi: “Genel olarak bilimle uğraşan birini tarif etmek için bir ada çok ihtiyacımız var. Ben bilim insanı deme eğilimindeyim.”

Genişleyen Ufuklar 1700 – 1800

1727 – İngiliz din adamı Stephen Hales kök basıncını gösteren Vegetable Staticks‘i yayımlar.

1735 – İsveçli botanikçi Carl Linnaeus flora ve fauna sınıflandırmasının başlangıcı olan Systema Naturae‘yi yayımlar.

1735 – George Hadley on yıllarca meçhul kalan kısa bir kitapçıkta ticaret rüzgarlarının davranışlarını açıklar.

1738 – Daniel Bernoulli gazların kinetik teorisinin temelini atan Hydrodynamica‘yı yayımlar.

1749 – Georges-Louis Leclerc, Histoire Naturelle‘nin ilk cildini yayımlar.

1754 – Joseph Black’in karbonatlar üzerine doktora tezi, nicel kimyada öncü eserdir.

1766 – Henry Cavendish, çinkoyu asitle tepkimeye sokarak hidrojen ya da yanar hava yapar.

1770 – Amerikalı diplomat ve bilim insanı Benjamin Franklin, Gulf Stream akıntısının bir haritasını yayımlar.

1774 – Joseph Priestley bir büyüteç ve Güneş ışığı kullanıp cıva oksidi ısıtarak oksijen meydana getirir, buna filojistonsuz hava der.

1774 – Antoine Lavoisier, Priestley’den tekniği öğrendikten sonra, aynı gazı meydana getirir ve adına oksijen der.

1774 – Nevil Maskelyne, bir dağın kütleçekimini ölçerek Yer’in yoğunluğunu hesaplar.

1779 – Jan Ingenhousz yeşil bitkilerin gündüz dışarıya oksijen verdiklerini keşfeder; bu, fotosentezdir.

1788 – James Hutton Yer’in yaşıyla ilgili teorisini yayımlar.

1793 – Christian Sprengel, tozlaşma üzerine kitabında bitki cinselliğini tasvir eder.

1798 – Thomas Robert Malthus insan nüfusu üzerine, daha sonra Charles Darwin ve Alfred Russel Wallace’ı etkileyen ilk denemesini çıkarır.

1799 – Alessandro Volta elektrik bataryasını icat eder.