شیمی دان عملگرا، پریستلی

جوزف پریستلی یکی از برجسسنه‌ترین شیمی دانان سده هیجدهم میلادی بود. گرچه او را بیشتر به خاطر کشف اکسیژن می‌شناسند (اوت 1774) اما کارل ویلهم شئل سوئدی دو سال پیش از پریستلی اکسیژن را کشف کرده بود. شئل کشف خود را در کتابی شرح داده بود. اما، ناشر کتاب در انتشار آن سستی کرد و تا سال 1777 آن را منتشر نساخت. در آن زمان، کار پریستلی در مورد اکسیژن شناخته شده بود و به همین علت او را نخستین کاشف گاز اکسیژن می‌شناسند.
پریستلی کارهای درخشانی انجام داد و حتی اگر اکسیژن را نیز کشف نمی‌کرد به عنوان شیمیدانی بزرگ و بشر دوستی مبارز، یادش همواره زنده می‌ماند. او گازهای NH3، HCL، N2O، NO، NO2، H2S، SO2، SiF4 و CO را کشف کرد و به این ترتیب بیش از هر شیمیدانی در کشف گازها سهیم است. پریستلی، نخستین دانشمندی بود که چرخه بزرگ O2_CO2 را در طبیعت شناخت: گیاهان، CO2 مصرف می‌کنند و O2 پدید می‌آورند، ولی جانوران عکس آن را انجام می‌دهند. او نخستین کسی بود که متوجه انتقال اکسیژن به وسیله خون شد و معتقد بود که مصرف اکسیژن در بدن، نظیر مصرف آن در برشته کردن فلزات است. پریستلی و شئل به فلوژیستون باور داشتند و تا پایان عمر متوجه نقش واقعی اکسیژن در سوختن اجسام نشدند. پریستلی در کشف پدیده‌ی فتوسنتز شرکت داشت (با یان اینگنهاوز طبیب هلندی)، و برخی او را در کشف نیتروژن نیز سهیم میدانند (با دانیل رادرفورد پزشک اسکاتلندی). پریستلی همچنین به خاطر کارهای عملی بیشمارش شهرت دارد.
تمام این کشف‌های علمی از این نظر قابل توجه هستند که پرداختن به علم برای پریستلی یک کار فوق برنامه و سرگرمی بوده است. او کشیش و معلم بود. بیش از 150 کتاب و رساله در موضوع‌های بسیار متنوع نگاشت. پریستلی، در قلمروهایی چون علم کلام، تاریخ، زبان‌شناسی، آموزش سخنوری، دستور زبان، نقد ادبی، روان شناسی، فلسفه سیاسی، مناظر و مرایا، ماوراالطبیعه (متافیزیک)، الکتریسیته، نورشناسی(اپتیک)، و شیمی، کارهای شگرفی انجام داد. امروزه، او را بیشتر یک شیمیدان می‌شناسند اما او، بالاتر از هر چیز، خودش را یک کشیش مسیحی می‌دانست.
پریستلی در 24 مارس 1733، در فیلدهد، ناحیه‌ای در نزدیکی لیدز، انگلستان، دیده به جهان گشود. پدرش به ریسندگی و رنگرزی پشم اشتغال داشت. شش ساله بود که مادرش درگذشت، و عمه‌اش سرپرستی او را به عهده گرفت و بر اساس آیین کالوین به تربیت او پرداخت. در آن روزگار، پیروان مذهب کالوین، بر اساس قانون، از رفتن به دانشگاه و خدمت در ارتش و دولت محروم بودند. پریستلی در سال 1752، وارد حوزه‌ی علمی ناهمنوایان در داونتری شد و پس از سه سال، در سن 22 سالگی، به عنوان کشیش عهده‌دار مشاغل گوناگون شد. اما، به علت لکنت زبان در موعظه ناتوان بود و کارش با موفقیت همراه نگشت.
برای تامین هزینه زندگی، مدرسه‌ای روزانه تاسیس و آن را اداره کرد، و سپس در حوزه علمی وارینگتون به تدریس پرداخت. در آنجا با ماری ویلکینسن که پدر و دو برادرش، آهنکاران ماهری بودند، ازدواج کرد. به گفته‌ی خودش: "معلوم گشت که این وصلت مناسبی بوده است، همسرم از فهم و درک عالی برخوردار است، که ثمره مطالعه‌ی زیاد و باروری و قدرت مغزی اوست، و رفتارش در بالاترین درجه عاطفه و گذشت. احساس قوی برای دیگران و اندک برای خودش. آنان دارای یک دختر و سه پسر شدند. پریستلی، با نوشتن دو رساله به نام‌های منشور زندگینامه و منشور جدید تاریخ، به دریافت درجه دکترای حقوق از دانشگاه ادینبورو نایل شد
پریستلی، تقریباً به طور تصادفی و به تشویق بنجامین فرانکلین، فیلسوف، دانشمند، مبارز مشهور راه آزادی آمریکا، به علم علاقه‌مند گردید. هنگامی که آن دو در لندن دیدار کرده بودند پریستلی علاقه خود را به نوشتن کتابی درباره تاریخ اکتشافات الکتریسیته بیان داشته و خواستار چند کتاب و منبع معتبر شده بود.
فرانکلین و برخی دیگر از دوستان او، این کتاب‌ها را در اختیار پریستلی قرار دادند. پریستلی دریافت که در این قلمرو، واقعیت‌های تجربی فراوانی مورد اختلاف هستند و تصمیم گرفت به کمک یک ماشین الکتریکی که برای تدریس تهیه کرده بود به بررسی آن‌ها بپردازد. همین امر سبب گردید تا آزمایش‌های نوآورانه‌ای انجام دهد که به خاطر آن‌ها در سن 33 سالگی به عضویت انجمن سلطنتی بریتانیا برگزیده شد. کتاب تاریخ الکتریسیته او در سال 1767 منتشر گردید و بنجامین فرانکلین به صورت ندیم و دوست تمامی عمرش درآمد. واپسین روزهای اقامت 18 ساله فرانکلین در بریتانیا در مصاحبت پریستلی گذشت.
در سال 1767، پریستلی شغل کشیشی کلیسایی را در لیدز پذیرفت و به خانه‌ای که در همسایگی آن یک گارگاه شراب سازی وجود داشت نقل مکان کرد. همین موقعیت تصادفی بر مطالعات علمی او اثر چشمگیری داشت. پریستلی، متوجه شد که گاز جمع شده در دهانه خم تخمیر، ذخیره‌ای مناسب از هوای ثابت (CO2) است، و آزمایش‌های گوناگونی با آن انجام داد. نخستین مقاله‌اش در مورد "هواها" به شیوه‌های غنی ساختن آب از CO2 پرداخته بود. او متوجه طعم جالب و نشاط آور این نوشیدنی شد بود و با آن از دوستانش پذیرایی می‌کرد (شاید او از عظمت صنعت نوشابه‌های گازدار در روزگار ما دچار شگفتی می شد). این پژوهش‌ها، سرآغاز کارهای جالبی در زمینه شیمی هوای فشرده بود که در سال 1773 مدال طلای انجمن سلطنتی را برای او به ارمغان آورد.
از سال 1770 به بعد، کارهای تجربی پریستلی به طور کامل به "شیمی هوای فشرده" محدود شد و این قلمرو از دانش شیمی در نیمه‌ی دوم سده‌ی هیجدهم گسترش چشمگیری پیدا کرد. پرداختن او به پژوهش، دیر آغاز شد (37 سالگی) ولی تا پایان عمرش ادامه یافت. پیش از پریستلی، دیگران به مطالعه‌ی منظم "هواهای" خارج شده از مواد گوناگون نپرداخته بودند. او از روش‌های گوناگون، ننظیر گرم کردن مواد، آمیختن آن‌ها، برشته کردن، استفاده از رشد گیاهی و تخلیه‌ی الکتریکی در درون بخارها، بهره گرفت.
او نوشت: "ههنگامی که این آزمایش‌ها را آغاز کردم، از دانش شیمی بسیار اندک می دانستم... این مسئله ابداً بی‌فایده نبود، زیرا در این وضعیت ناچار بودم ابزار و فرایندهای مخصوص خودم طرح کنم تا با دیدگاه های عجیب و غریب سازگاری داشته باشند. اگر به فرایندهای شیمیایی مرسوم آن زمان عادت کرده بودم، نمی‌توانستم به آسانی در مورد روش‌های دیگر فکر کنم، و بدون شیوخ‌های جدید عمل، بعید بود که بتوانم چیز جدیدی کشف کنم".
پریستلی در آزمایش‌های اولیه‌اش از لوازم خانگی نظیر تشت لباسشویی، بشقاب، فنجان، بطری و چپق‌های گلی تنباکو استفاده می‌کرد، ولی بعداً توانست ابزار مورد نیاز خود را بسازد. در آن زمان نوعی شتر گلو (لوله خمیده به شکل ‍‍‍~) برای جمع‌آوری گازها شناخته شده بود، و پریستلی با قرار دادن یک ظرف وارون در زیر آب، آن را تکمیل کرد. هنری کاوندیش، نخستین دانشمندی بوده که به جای آب، در شتر گلو، جیوه قرار داده است، ولی پریستلی با مهارت فراوان و به شیوه‌ای بسیار ثمربخش، آن را مورد استفاده قرار داد. استفاده از جیوه سبب شد تا در تهیه‌ی گازهایی که در آب حل و یا با آن ترکیب می‌شوند توفیق یابد. از آن میان می‌توان از HCl، NO2، SiF4، NH3،SO2، نام برد.
یکی از دوستانش به نام یوشع ودج وود، سفالگر مشهور، برایش لوله‌های سرامیک، بشقاب، هاون و بوته‌های سرامیکی ساخت. شرکت ویلیام پارکر و پسران، شیشه‌آلات مورد نیاز، از جمله عدسی‌هایی را که پریستلی برای گرم کردن اجسام در دهانه‌ی شتر گلوی پنوماتیک خود از آن‌ها استفاده می‌نمود، برایش تهیه کرد.پریستلی به تدریج آزمایشگاهی ساخت که مجهز به ابزار و ادوات پیچیده و مواد شیمیایی متنوع بود. هزینه‌ی این تجهیزات و مواد، بیشتر توسط دوستان و هواخواهان او تأمین گردیده بود. آزمایشگاهی که بعداً در شهر بیرمنگام ساخت، یکی از بهترین و مجهزترین آزمایشگاههای آن روزگار بود. پس از آنکه این آزمایشگاه به وسیله‌ی اوباش غارت و به آتش کشیده شد،استشهادی در تأیید دادخواست خود علیه دئلت بریتانیا تهیه کرد که خسارت وارد شده را 600 لیره استرلینگ برآورد می‌کرد. گرانبهاترین مواد و ابزارها شامل پنج تلسکوپ، چهار میکروسکوپ، پنج عدسی شیشه‌ای سوزاننده، پنج ماشین الکتریکی، نه کوره، سه دستگاه حجم سنجی، سه پمپ هوا، یک دستگاه تئودولیت، و شمار زیادی دماسنج، همین طور600 تا 700 قلم مواد شیمیایی و 36 کیلوگرم جیوه بود.
آزمایش‌های اولیه‌ی پریستلی برای تشخیص "هوا" ساده بود. رنگ آن چیست؟ طعم آن؟ آیا آب آهک را تیره می‌کند؟ آیا می‌سوزد یا سوختن مواد دیگر را یاری می‌رساند؟ یک موش در ظرف محتوی آن چه مدت زنده می‌ماند؟
بتدریج آزمایش‌ها پیچیده‌تر شدند و او به اندازه شعله و رنگ آن و همچنین، رنگ جرقه‌های گاز در حال سوختن توجه کرد. با استفاده از NO یک دستگاه حجم سنجی ساخت.
گاز NO به سرعت با O2 ترکیب می‌شود و NO2 پدید می‌آورد که در آبی که انتهای پایین حجم سنج در آن فرو رفته، حل می‌گردد. کاهش حجم گاز متناسب با مقدار O2 موجود در آزمایش است. از سال 1772 تا 1779، پریستلی در خدمت لرد شلبورن بود. او سمت کتابدار و معلم خصوصی خانواده شلبورن را بر عهده داشت. این شغل وقت بیشتری برای ادامه پژوهش‌های علمی به او می‌داد، و در طی همین دوران بود که به کشف اکسیژن توفیق یافت. روز اول اوت 1774، با استفاده از یک عدسی بزرگ (به قطر 30 سانتیمتر) که برای تابانیدن نور خورشید به اکسید جیوه و تولید "هوای زدوده شده از فلوژیستون" (اکسیژن) تهیه کرده بود موفق به این کار شد. او انتظار داشت که فراورده این آزمایش، مانند CO2 حاصل از گرم کردن سرب سرخ، ناخالص باشد. (سرب سرخ Pb3O4 است، اما نمونه مورد آزمایش او حاوی یک ناخالصی کربنات بوده است). پریستلی نوشت: "اما آنچه باعث شگفتی وصف ناپذیر من شد این بود که شمع با شعله‌های بسیار شدید در این هوا می‌سوخت...
در آغاز پریستلی گاز جدید را با NO2 ، که پیشتر آن را به دست آورده بود، اشتباه کرد. پاییز آن سال، همراه با لرد شلبورن از اروپا دیدن کرد. این تنها سفر پریستلی به قاره اروپا بود. در پاریس با لاوازیه دیدار کرد و درباره‌ی آزمایش‌های معمایی خود با گاز جدید با او گفتگو نمود. لاوازیه، نتایج را تأیید کرد و به روشن ساختن نقش اکسیژن در سوختن مواد پرداخت و به این ترتیب راهگشای شیمی نوین گردید. مارس 1775، هشت ماه پس از کشف اکسیژن، پریستلی متوجه شد که گاز حاصل، چیز جدیدی بوده است. او متوجه شد که این گاز یک موش را چهار برابر هوای معمولی (با حجم مساوی) زنده نگه می‌دارد. آزمایش‌های پریستلی نشان داد که این گاز پنج بار خالص‌تر از هوای معمولی است. چون دارای فلوژیستون بسیار ناچیزی است، می‌تواند فلوژیستون بیشتری جذب کند و به همین دلیل موش در آن بیشتر زنده می‌ماند و شمع در آن فروزانتر می‌شود، از این رو آن را "هوای زدوده شده از فلوژیستون" نام نهاد.
به قول خودش: "در ریه‌هایم آن را همچون هوای معمولی احساس می‌کردم، اما از اینکه تا مدتی پس از تنفس آن احساس می‌کردم سینه‌ام سبک و راحت گردیده لذت می‌بردم. کسی چه می‌داند، شاید این گاز جدید یک وسیله تفننی و تجملی باشد. تا کنون تنها دو موش و خود من افتخار تنفس آن را داشته‌ایم".
در سال 1780، پریستلی از لرد شلبورن جدا شد و بیرمنگام رفت. لرد شلبورن، سالانه 150 لیره، بر اساس سال‌های خدمت پریستلی، تا پایان عمرش، به او می‌پرداخت.
پریستلی، اسقف کلیسای یونیتاری در بیرمنگام شد و آزمایشگاه مجهزی نیز برای ادامه آزمایش‌هایش برپا ساخت. متأسفانه درطی ده سال اقامتش در آن شهر، باروری علمی‌اش کاستی گرفت. او به عضویت انجمن ماه درآمد، که نام خود را به علت دیدار شبانگاهی اعضای انجمن در نزدیک‌ترین شب دوشنبه به ماه بدر گرفته بود. اعضای انجمن، شامل یوشع و دج وود، جیمز وات، متیوبالین (صنعتگر)، ویلیام اسمال (معلم سابق تامس جفرسون در کالج ویلیام و ماری)، اراسموس داروین (زیست شناس و نیای چارلز داروین) بودند. بنجامین فرانکلین نیز، گاهی میهمان انجمن بود. این انجمن، به صورت محیط مناسبی برای تبادل نظر میان دانشمندان و صنعتگران درآمده بود.
پریستلی ، در دوران اسقفی‌اش، برخی دیدگاه‌های غیر معمول داشت: با سلطنت مخالف بود، پشتیبان جدایی کلیسا از دولت بود، و از انقلاب‌های فرانسه و امریکا هواداری می‌کرد. همین دیدگاه‌ها سبب برخاستن سر و صدای مخالفان او شد. روز 14 ژوئیه 1791، در دومین سالگرد سقوط باستیل، در شهر بیرمنگام جشنی برای بزرگداشت انقلاب کبیر فرانسه برپا شده بود که آشوبی سه روزه در پی داشت. گرچه پریستلی در آن جشن حضور نداشت، اما آماج اصلی آشوبگرانی قرار گرفت که او را عامل اصلی هواداری از انقلاب فرانسه می‌دانستند. سرای پریستلی غارت شد، آزمایشگاه و کلیسای او به آتش کشیده شد، ولی خود و خانواده‌اش با دشواری فراوان به لندن گریختند. در آنجا نیز همواره آماج بد رفتاری‌ها و آزار بود و سه سال بعد رهسپار ایالات متحده‌ی آمریکا شد. گرچه انقلابیون فرانسه عنوان شهروند افتخاری به پریستلی دادند و او را به میهن خویش دعوت نمودند، اما او زندگی در ساحل رودخانه ساسکوهانا در هریسبورگ پنسیلوانیا را که قبلاً پسرانش همراه با برخی مهاجران سیاسی انگلیسی در آنجا ساکن شده بودند، انتخاب کرد. در آنجا خانه و آزمایشگاهی ساخت و ده سال باقیمانده از عمرش را صرف پژوهش نمود. خانه‌ی پریستلی در پنسیلوانیا، اکنون جزو آثار تاریخی آمریکا به حساب می‌آید. در واپسین روزهای زندگی سرگرم آزمایش بود و به کشف گاز CO توفیق یافت. با جان آدامس و تامس جفرسون روسای جمهور آمریکا، مکاتبه داشت. پریستلی در سال 1804 در سن 71 سالگی زندگی را بدرود گفت.
خدمات علمی و فرهنگی پریستلی از نظر گستردگی و مقدار، شگفت آور است. در قلمرو علم، 12 کتاب و 50 مقاله نگاشت. در دهه 85ـ1775، برجسته‌ترین شیمیدان انگلستان بود. در زمینه‌ی علم کلام، 50 رساله، در تاریخ و آموزش 13 رساله و در زمینه مسائل اجتماعی 18 رساله از او بر جای مانده است. در زمینه‌ی دینی، نقشی اساسی در پیشرفت آیین یونیتاریسم بازی کرد. عقاید او در مورد دگرگونی نظام آموزشی، به تأسیس مدارس متوسطه در بریتانیا انجامید. او، اولین کسی بود که واژه‌ی رابر "rubbre" به معنای "پاک کن" را به کار برد که امروزه به مواد لاستیکی گفته می‌شود. در سال 1770 به یکی از دوستانش نوشت: "قطعه‌ای کائوچو می‌تواند پاک کن (رابر) خوبی برای پاک کردن نوشته‌های مداد باشد."
همفری دیدی درباره‌ی پریستلی گفته است: "دانش شیمی، بسیاری از مهمترین ابزارها و روش‌های پژوهشی خود را مدیون پریستلی است. تا کنون کسی نتوانسته این همه مواد جدید را کشف و شناسایی کند."