Gay-Lussac Louis Joseph

fot. Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN

Gay-Lussac

[ge lüsạk]

Louis Joseph , ur. 6 XII 1778, Saint-Léonard-de-Noblat, zm. 9 V 1850, Paryż,

francuski fizyk i chemik.

Urodził się 6 XII 1778 w Saint-Léonard-de-Noblat. Ojciec Louisa Josepha — Antoine Gay, był prawnikiem, sędzią w Saint-Léonard. Drugi człon nazwiska dopisał po zakupie posiadłości o nazwie Lussac, aby podkreślić swoją pozycję (za swe „sympatie arystokratyczne” 1793 został aresztowany i krótko więziony). Ze względu na niespokojne czasy Louis Joseph był uczony w domu. W 1795 wysłano go do Paryża, by tam kontynuował naukę. Po ukończeniu szkoły, w latach 1797–1800 studiował w École Polytechnique; w 1801 roku przeniósł się do École des Ponts et Chauss. Na początku myślał, że swą przyszłość zwiąże z inżynierią, lecz zmienił plany pod wpływem francuskiego chemika Claude’a Bertholleta, który 1801 zaproponował mu stanowisko asystenta w swym laboratorium w Arcueil koło Paryża. Już 1802 Gay-Lussac opublikował swą pierwszą pracę naukową dotyczącą właściwości gazów. Wraz z Jeanem B. Biotem badał atmosferę ziemską, a potem z Alexandrem Humboldtem — magnetyzm ziemski. W 1804 Akademia Nauk w Paryżu wybrała Biota i Gay-Lussaca do zbadania właściwości powietrza i dokonania pomiarów ciśnienia na różnych wysokościach. Badania odbywały się podczas wznoszenia balonem. Młodzi naukowcy osiągnęli wysokość 4 tysiące metrów, gdy Biot nagle źle się poczuł i pomiary trzeba było przerwać. Gay-Lussac drugą podróż balonem odbył sam, osiągając rekordową wówczas wysokość 7 016 m; udowodnił, że skład atmosfery ziemskiej do tej wysokości nad poziomem morza jest stały.

W 1809 został profesorem chemii w École Polytechnique i profesorem fizyki na Sorbonie; od 1832 miał stanowisko profesora w Jardin des Plantes w Paryżu. Był cenionym wykładowcą.

Uczony piastował także różne stanowiska w instytucjach rządowych, m.in. 1818 był dyrektorem fabryki broni, w 1829 szefem działu probierczego w mennicy.

Ożenił się w 1809 z Geneviéve Rojet. Gay-Lussac dokonał wielu odkryć w dziedzinie fizyki i chemii. Zmarł 9 V 1850 w Paryżu.

Prawo Gay-Lussaca

W 1802, na postawie eksperymentów, Gay-Lussac stwierdził, że objętość gazu ogrzewanego pod stałym ciśnieniem zmienia się liniowo wraz z jego temperaturą bezwzględną oraz wyznaczył współczynnik rozszerzalności cieplnej gazów. Podana zależność jest znana jako prawo Gay-Lussaca i jest jednym z podstawowych praw gazowych.

Prawo to jest opisywane wzorem V = V₀a_vT, gdzie T — temperatura w skali Kelvina (temperatura bezwzględna), V — objętość gazu w tej temperaturze, V₀ — objętość gazu w temperaturze 0°C, a_v ≈ 1/273 1/stopień — współczynnik rozszerzalności objętościowej (taki sam dla wszystkich gazów doskonałych). Jeśli temperaturę t mierzy się w skali Celsjusza, prawo to przybiera postać V = V₀(1 + a_vt). Dla ustalonego ciśnienia można je też zapisać w postaci V/T = const. Gazy rzeczywiste spełniają prawo Gay-Lussaca dla ciśnień i temperatury znacznie różniących się od ich wartości krytycznych. Na podstawie tego prawa został skonstruowany termometr gazowy.

Prawo stosunków objętościowych

Na podstawie doświadczeń przeprowadzonych z Humboldtem w 1808 podał twierdzenie znane jako Gay-Lussaca prawo stosunków objętościowych. Mówi ono, że w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury objętości reagujących ze sobą substancji gazowych mają się do siebie jak małe liczby całkowite; także objętość powstałego w reakcji produktu gazowego pozostaje w prostym stosunku liczbowym do sumy objętości gazowych substratów.

Na przykład w reakcji syntezy amoniaku: N₂ + 3H₂ = 2NH₃ stosunek objętości azotu do wodoru wynosi 1 : 3; i podobnie — stosunek objętości powstałego amoniaku do sumy objętości substratów wynosi 2 : 4.

Odchylenia od tego prawa są spowodowane odchyleniami zachowania się gazów rzeczywistych od zachowania się gazów doskonałych. To empiryczne prawo miało duże znaczenie historyczne; ugruntowało nowoczesną teorię atomistyczną.

Inne dokonania

W 1807 Gay-Lussac wykrył różnicę między ciepłem właściwym gazów przy stałym ciśnieniu i ciepłem właściwym przy stałej objętości.

Wspólnie z Louisem J. Thénardem otrzymał 1807 (niezależnie od Humphry’ego B. Davy’ego) metaliczny sód i potas (przez redukcję w wyniku ogrzewania ich wodorotlenków z opiłkami żelaza), w 1808 — bor (przez redukcję kwasu bornego), a następnie dowiódł, że są to pierwiastki chemiczne. Z Thénardem wykazał, że również jod, siarka i fosfor są pierwiastkami. Otrzymał (w 1811) cyjanowodór. Stwierdził niezależność rozpuszczalności soli od ciśnienia. Przyczynił się do rozwoju analizy chemicznej — w latach 1824–32 zapoczątkował analizę miareczkową, oraz do rozwoju technologii chemicznej — w 1827 opracował metodę odzyskiwania tlenków azotu przy produkcji kwasu siarkowego metodą komorową i zastosował ją w założonej w 1835 przez siebie fabryce kwasu siarkowego w Chauny.