Pneumatic chemistry
سائنس کی تاریخ میں نیومیٹک کیمسٹری سترہویں، اٹھارہویں اور انیسویں صدی کے اوائل کی سائنسی تحقیق کا ایک شعبہ ہے۔ اس کام کے اہم مقاصد گیسوں کی طبعی خصوصیات اور ان کا کیمیائی تعاملات سے تعلق اور بالآخر مادے کی ساخت کو سمجھنا تھے۔ فلجسٹن تھیوری کا عروج، اور زمین کے ماحول کے ایک گیسی جزو کے طور پر آکسیجن کی دریافت کے بعد ایک نئے نظریہ کے ذریعے اس کی تبدیلی اور دہن کے رد عمل میں حصہ لینے والے کیمیائی ریجینٹ کو نیومیٹک کیمسٹری کے دور میں حل کیا گیا۔ ہوا بطور ریجینٹ اٹھارہویں صدی میں، جیسے جیسے کیمسٹری کا میدان کیمیا سے تیار ہو رہا تھا، قدرتی فلسفے کا ایک شعبہ ہوا کے بطور ریجینٹ کے خیال کے ارد گرد پیدا ہوا۔ اس سے پہلے، ہوا کو بنیادی طور پر ایک جامد مادہ سمجھا جاتا تھا جو رد عمل ظاہر نہیں کرے گا اور محض موجود تھا۔ تاہم، جیسا کہ لاوویسیئر اور کئی دیگر نیومیٹک کیمسٹ اصرار کریں گے، ہوا واقعی متحرک تھی، اور نہ صرف دہن والے مواد سے متاثر ہوگی، بلکہ مختلف مادوں کی خصوصیات کو بھی متاثر کرے گی۔ نیومیٹک کیمسٹری کی ابتدائی تشویش دہن کے رد عمل تھے، جس کا آغاز اسٹیفن ہیلز سے ہوا۔ یہ تعاملات مختلف "ہواؤں" کو خارج کرتے ہیں جیسا کہ کیمسٹ انہیں کہتے ہیں، اور ان مختلف ہواؤں میں زیادہ سادہ مادے ہوتے ہیں۔ لاوویسیئر تک، ان ہواؤں کو مختلف خصوصیات کے ساتھ الگ الگ وجود سمجھا جاتا تھا۔ لاوویسیئر بڑی حد تک ہوا کے اس خیال کو تبدیل کرنے کا ذمہ دار تھا جو ان مختلف ہواؤں سے تشکیل پاتا ہے جو اس کے ہم عصر اور پہلے کے کیمسٹوں نے دریافت کیا تھا۔ گیسوں کا یہ مطالعہ ہیلز نے نیومیٹک گرت کی ایجاد کے ساتھ کیا تھا، جو ایک ایسا آلہ ہے جو دوبارہ پیدا ہونے والے نتائج کے ساتھ رد عمل سے نکلنے والی گیس کو جمع کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ گیس کی اصطلاح جے نے تیار کی تھی۔ بی۔ وین ہیلمونٹ، سترہویں صدی کے اوائل میں۔ یہ اصطلاح قدیم یونانی لفظ χάος، افراتفری سے ماخوذ ہے، اس کے رد عمل سے خارج ہونے والے مادوں کو مناسب طریقے سے جمع کرنے میں ناکامی کے نتیجے میں، کیونکہ وہ پہلا قدرتی فلسفی تھا جس نے تیسری قسم کے مادے کا احتیاط سے مطالعہ کرنے کی کوشش کی۔ تاہم، یہ اس وقت تک نہیں تھا جب تک کہ لاوویسیئر نے اٹھارہویں صدی میں اپنی تحقیق انجام نہیں دی تھی کہ یہ لفظ سائنس دانوں نے عالمی سطح پر ہوا کے متبادل کے طور پر استعمال کیا تھا۔ وان ہیلمونٹ (1579-1644) کو بعض اوقات نیومیٹک کیمسٹری کا بانی سمجھا جاتا ہے، کیونکہ وہ پہلا قدرتی فلسفی تھا جس نے ہوا میں بطور ریجینٹ دلچسپی لی۔ الیسنڈرو وولٹا نے 1776 میں نیومیٹک کیمسٹری کی تحقیقات شروع کی اور دلیل دی کہ دلدلی گیسوں پر تجربات کی بنیاد پر آتش گیر ہوا کی مختلف اقسام موجود ہیں۔ کیمیائی عناصر کی دریافت کا سہرا حاصل کرنے والے نیومیٹک کیمسٹوں میں جوزف پریسٹلی، ہنری کیوینڈش، جوزف بلیک، ڈینیل ردرفورڈ، اور کارل شیلی شامل ہیں۔ اس عرصے کے دوران گیسوں کی تحقیق کرنے والے دیگر افراد میں رابرٹ بوئل، اسٹیفن ہیلز، ولیم براؤن رگ، انٹوین لاوویسیئر، جوزف لوئس گی-لوساک، اور جان ڈالٹن شامل ہیں۔ تاریخ کیمیائی انقلاب "1770 اور 1785 کے درمیان کے سالوں میں، پورے یورپ کے کیمسٹوں نے مختلف گیسوں کو پکڑنا، الگ کرنا اور وزن کرنا شروع کیا۔" نیومیٹک گرت گیسوں کے ساتھ کام کرنے کے لیے لازمی تھا (یا، جیسا کہ عصری کیمسٹ انہیں ہوا کہتے تھے)۔ جوزف بلیک، جوزف پریسٹلی، ہرمن بورہاؤ، اور ہنری کیوینڈش کا کام بڑی حد تک اس آلے کے استعمال کے گرد گھومتا تھا، جس سے وہ مختلف کیمیائی رد عمل اور دہن کے تجزیے سے نکلنے والی ہوا کو جمع کر سکتے تھے۔ ان کے کام کی وجہ سے ہوا کی کئی اقسام کی دریافت ہوئی، جیسے کہ ڈیفلوجسٹک ہوا (جوزف پریسٹلی نے دریافت کی)۔ مزید برآں، ہواؤں کی کیمسٹری دہن کے تجزیے تک محدود نہیں تھی۔ اٹھارہویں صدی کے دوران، بہت سے کیمسٹوں نے ہوا کی دریافت کو پرانے مسائل کی کھوج کے لیے ایک نئے راستے کے طور پر استعمال کیا، جس کی ایک مثال ادویاتی کیمسٹری کا میدان ہے۔ ایک خاص انگریز، جیمز واٹ نے ہوا کا خیال لینا شروع کیا اور انہیں نیومیٹک تھراپی، یا ہوا کے استعمال میں استعمال کرنا شروع کیا تاکہ لیبارٹریوں کو تازہ ہوا کے ساتھ زیادہ قابل عمل بنایا جا سکے اور مختلف بیماریوں کے مریضوں کی بھی مدد کی جا سکے، جس میں کامیابی کی مختلف ڈگریاں تھیں۔ زیادہ تر انسانی تجربات خود کیمسٹوں پر کیے گئے تھے، کیونکہ ان کا خیال تھا کہ خود تجربہ ایک ضروری حصہ ہے یا میدان کو آگے بڑھانا ہے۔ معاونین جیمز واٹ جیمز واٹ کی نیومیٹک کیمسٹری میں تحقیق میں پانی پیدا کرنے کے لیے آتش گیر (H2) اور ڈیفلوجسٹک (O2) ہواؤں کا استعمال شامل تھا۔ 1783 میں، جیمز واٹ نے دکھایا کہ پانی آتش گیر اور ڈیفلوجسٹک ہواؤں پر مشتمل ہے، اور یہ کہ دہن سے پہلے گیسوں کی کمیت بالکل دہن کے بعد پانی کی کمیت کے برابر تھی۔ اس وقت تک پانی کو مرکب کے بجائے ایک بنیادی عنصر کے طور پر دیکھا جاتا تھا۔ جیمز واٹ نے ڈاکٹر تھامس بیڈوز اور ایراسمس ڈارون کے ساتھ مل کر تپ دق میں مبتلا اپنی بیٹی جیسی واٹ کے علاج کے لیے فکسڈ ایئر کا استعمال کرتے ہوئے دواؤں کے علاج میں ہائیڈرو کاربونیٹ جیسے مختلف "حقیقت پسندانہ ہوا" کے استعمال کو "نیومیٹک تھراپی" کے طور پر تلاش کرنے کی بھی کوشش کی۔ جوزف بلیک ایک کیمسٹ تھا جس نے ولیم کولن کے ماتحت تعلیم حاصل کرنے کے بعد نیومیٹک فیلڈ میں دلچسپی لی۔ وہ سب سے پہلے میگنیشیا البا، یا میگنیشیم کاربونیٹ (ایم جی سی او 3)، اور چونا پتھر، یا کیلشیم کاربونیٹ (سی اے سی او 3) کے موضوع میں دلچسپی رکھتے تھے، اور انہوں نے دونوں کی خصوصیات پر "ڈی ہیومور ایسڈو اے سیبس آرٹو، ایٹ میگنیشیا البا" کے نام سے ایک مقالہ لکھا۔ میگنیشیم کاربونیٹ پر ان کے تجربات نے انہیں یہ دریافت کرنے پر مجبور کیا کہ فکسڈ ہوا، یا کاربن ڈائی آکسائیڈ (CO2)، سانس لینے سمیت مختلف کیمیکلز کے ساتھ رد عمل کے دوران چھوڑا جا رہا تھا۔ اس کے باوجود کہ اس نے ہوا کو جمع کرنے اور تجزیہ کرنے کے لیے ایجاد کردہ نیومیٹک گرت یا دیگر آلات کا کبھی استعمال نہیں کیا، اس کے نتائج عام ہوا کے بجائے فکسڈ ہوا میں مزید تحقیق کا باعث بنے، جس میں گرت اصل میں استعمال کی جا رہی تھی۔ گیس والی امونیا کو سب سے پہلے 1756 میں جوزف بلیک نے سال امونیاک (امونیم کلورائڈ) کو کیلسینڈ میگنیشیا (میگنیشیم آکسائڈ) کے ساتھ رد عمل کے ذریعے الگ کیا تھا۔ اسے 1767 میں پیٹر وولف نے دوبارہ الگ کیا تھا، کارل ولہیلم شیلی نے 1770 میں جوزف پریسٹلی جوزف پریسٹلی نے مختلف قسم کی ہوا کے مشاہدات میں، ہوا کو مادے کی مختلف حالتوں پر مشتمل ہونے کے طور پر بیان کرنے والے پہلے لوگوں میں سے ایک تھا، نہ کہ ایک عنصر کے طور پر۔ پریسٹلی نے "آتش گیر نائٹروس ہوا"، "وٹریولک ایسڈ ہوا"، "الکلائن ہوا" اور "ڈیفلوجسٹک ہوا" کو شامل کرنے کے لیے فکسڈ ایئر (CO2)، میفیٹک ہوا اور آتش گیر ہوا کے تصورات کی وضاحت کی۔ پریسٹلی نے فلوجسٹن تھیوری کے لحاظ سے سانس لینے کے عمل کو بھی بیان کیا۔ پریسٹلی نے سکروی اور دیگر بیماریوں کے علاج کے لیے ایک عمل بھی قائم کیا جس میں پانی کو مقررہ ہوا کے ساتھ گھسنے کے لیے اپنی ہدایات میں مقررہ ہوا کا استعمال کیا گیا۔ نیومیٹک کیمسٹری پر پریسٹلی کے کام نے ان کے قدرتی عالمی نظریات پر اثر ڈالا۔ "فضائی معیشت" میں ان کا یقین اس یقین سے پیدا ہوا کہ "ڈیفلوجسٹک ہوا" ہوا کی خالص ترین قسم ہے اور یہ کہ فلجسٹن اور دہن فطرت کے مرکز میں ہیں۔ جوزف پریسٹلی نے بنیادی طور پر نیومیٹک گرت کے ساتھ تحقیق کی، لیکن وہ پانی میں گھلنشیل کئی نئی ہواؤں کو جمع کرنے کا ذمہ دار تھا۔ یہ بنیادی طور پر پانی کے لیے پارے کے متبادل، اور استحکام میں اضافے کے لیے سر کے نیچے ایک شیلف کو نافذ کرنے، کیوینڈش کے تجویز کردہ خیال کا فائدہ اٹھانے اور پارے کے نیومیٹک گرت کو مقبول بنانے کے ذریعے حاصل کیا گیا۔ اگرچہ نیومیٹک کیمسٹری کے میدان میں براہ راست تحقیق کا سہرا نہیں دیا جاتا ہے، لیکن بورہاوے (استاد، محقق، اور اسکالر) نے 1727 میں ایلیمینٹا چیمیا شائع کیا۔ اس مقالے میں ہیلز کے کام کی حمایت شامل تھی اور اس میں ایئرز کے خیال کی بھی وضاحت کی گئی تھی۔ ان کی اپنی تحقیق شائع نہ کرنے کے باوجود، ایلیمینٹا چیمیا میں نشر ہونے والے اس حصے کا حوالہ بہت سے دوسرے ہم عصر افراد نے دیا تھا اور اس میں ہوا کی خصوصیات کے بارے میں زیادہ تر موجودہ علم موجود تھا۔ بوئرہاؤ کو ڈینیل فارن ہائیٹ کے ساتھ اپنے کام کے ذریعے کیمیائی تھرمومیٹری کی دنیا میں اضافہ کرنے کا سہرا بھی دیا جاتا ہے، جس پر ایلیمینٹا چیمیا میں بھی بحث کی گئی ہے۔ ہنری کیوینڈش، گرت میں پانی کو پارے سے تبدیل کرنے والے پہلے شخص نہ ہونے کے باوجود، سب سے پہلے مشاہدہ کرنے والوں میں شامل تھے کہ فکسڈ ہوا پارے پر اگھلنشیل تھی اور اس لیے موافقت شدہ آلے کا استعمال کرتے ہوئے اسے زیادہ مؤثر طریقے سے جمع کیا جا سکتا ہے۔ انہوں نے فکسڈ ایئر (CO2) اور آتش گیر ہوا (H2) کی بھی خصوصیت کی۔ آتش گیر ہوا پہلی گیسوں میں سے ایک تھی جسے نیومیٹک گرت کا استعمال کرتے ہوئے الگ کیا گیا اور دریافت کیا گیا۔ تاہم، اس نے اپنے خیال کو اس کی حد تک استعمال نہیں کیا، اور اس وجہ سے پارے کے نیومیٹک گرت کو اس کی پوری حد تک استعمال نہیں کیا۔ کیوینڈش کو ماحول میں گیسوں کے مواد کا تقریبا درست تجزیہ کرنے کا سہرا دیا جاتا ہے۔ کیوینڈش نے یہ بھی دکھایا کہ آتش گیر ہوا اور ماحولیاتی ہوا کو ملا کر 1784 میں پانی پیدا کرنے کے لیے گرم کیا جا سکتا ہے۔ اسٹیفن ہیلز اٹھارہویں صدی میں، کیمسٹری میں دہن کے تجزیے کے عروج کے ساتھ، اسٹیفن ہیلز نے استعمال شدہ مادے کے نمونوں سے گیسوں کو جمع کرنے کے لیے نیومیٹک گرت ایجاد کی۔ جب کہ وہ جمع کی گئی گیسوں کی خصوصیات میں دلچسپی نہیں رکھتے تھے، وہ یہ جاننا چاہتے تھے کہ ان مواد سے کتنی گیس خارج ہوتی ہے جسے انہوں نے جلایا یا خمیر ہونے دیا۔ ہیلز ہوا کو اپنی "لچک" کھونے سے روکنے میں کامیاب رہا، یعنی۔ پانی کے ذریعے گیس کو بلبل کر کے، اور اس وجہ سے گھلنشیل گیسوں کو تحلیل کر کے، اسے حجم میں کمی کا سامنا کرنے سے روکتا ہے۔ نیومیٹک گرت کی ایجاد کے بعد، اسٹیفن ہیلز نے مختلف ہواؤں پر اپنی تحقیق جاری رکھی، اور ان کی مختلف خصوصیات کے بہت سے نیوٹنین تجزیے کیے۔ انہوں نے 1727 میں اپنی کتاب ویجیٹیبل اسٹیٹکس شائع کی، جس نے نیومیٹک کیمسٹری کے میدان پر گہرا اثر ڈالا، جیسا کہ بہت سے محققین نے اپنے تعلیمی کاغذات میں اس کا حوالہ دیا۔ سبزیوں کے اسٹیٹکس میں، ہیلز نے نہ صرف اپنی گرت کو متعارف کرایا، بلکہ جمع شدہ ہوا سے حاصل ہونے والے نتائج کو بھی شائع کیا، جیسے کہ ہوا کی لچک اور ساخت کے ساتھ ساتھ دوسروں کے ساتھ ملنے کی صلاحیت۔ انسٹرومینٹیشن نیومیٹک گرت اسٹیفن ہیلز، جسے نیومیٹک کیمسٹری کا خالق کہا جاتا ہے، نے 1727 میں نیومیٹک گرت پیدا کی۔ اس آلے کو بہت سے کیمسٹوں نے مختلف ہواؤں کی خصوصیات کو تلاش کرنے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا تھا، جیسے کہ آتش گیر ہوا (جسے جدید دور میں ہائیڈروجن کہا جاتا ہے)۔ لاوویسیئر نے گیسوں کو جمع کرنے اور ان کا تجزیہ کرنے کے لیے اپنے گیس میٹر کے علاوہ اس کا استعمال کیا، جس سے اسے سادہ مادوں کی فہرست بنانے میں مدد ملی۔ نیومیٹک گرت، جبکہ اٹھارہویں صدی میں لازمی تھا، گیسوں کو زیادہ موثر طریقے سے جمع کرنے یا صرف زیادہ گیس جمع کرنے کے لیے کئی بار تبدیل کیا گیا۔ مثال کے طور پر، کیوینڈش نے نوٹ کیا کہ کسی رد عمل سے خارج ہونے والی فکسڈ ہوا کی مقدار پانی کے اوپر مکمل طور پر موجود نہیں تھی۔ اس کا مطلب یہ تھا کہ فکسڈ پانی اس ہوا کا کچھ حصہ جذب کر رہا تھا، اور اس مخصوص ہوا کو جمع کرنے کے لیے مقداری طور پر استعمال نہیں کیا جا سکتا تھا۔ لہذا، اس نے گرت میں موجود پانی کو پارے سے تبدیل کر دیا، جس میں زیادہ تر ہوا گھلنشیل نہیں تھی۔ ایسا کرنے سے، وہ نہ صرف رد عمل سے نکلنے والی تمام ہواؤں کو جمع کر سکتا تھا، بلکہ وہ پانی میں ہواؤں کی گھلنشیلتا کا بھی تعین کر سکتا تھا، جس سے نیومیٹک کیمسٹس کے لیے تحقیق کا ایک نیا شعبہ شروع ہوا۔ اگرچہ یہ اٹھارہویں صدی میں گرت کی بڑی موافقت تھی، لیکن پانی کے لیے پارے کے اس متبادل سے پہلے اور بعد میں کئی معمولی تبدیلیاں کی گئیں، جیسے کہ گیس جمع ہونے کے دوران سر کو آرام کرنے کے لیے شیلف شامل کرنا۔ یہ شیلف کم روایتی سروں کو استعمال کرنے کی بھی اجازت دے گا، جیسے براؤن رگ کا جانوروں کا مثانہ۔ نیومیٹک گرت کا ایک عملی استعمال یوڈیومیٹر تھا، جسے جان انجنہوز نے یہ ظاہر کرنے کے لیے استعمال کیا تھا کہ پودے سورج کی روشنی کے سامنے آنے پر ڈیفلوجسٹک ہوا پیدا کرتے ہیں، یہ عمل اب فوٹو سنتھیسز کہلاتا ہے۔ گیس میٹر اپنے کیمیائی انقلاب کے دوران، لاوویسیئر نے گیسوں کی درست پیمائش کے لیے ایک نیا آلہ تیار کیا۔ اس نے اس آلے کو گیزومیٹر کہا۔ اس کے دو مختلف ورژن تھے۔ ایک جسے اس نے اکیڈمی اور عوام کے سامنے مظاہروں میں استعمال کیا، جو کہ ایک بڑا مہنگا ورژن تھا جس کا مقصد لوگوں کو یہ یقین دلانا تھا کہ اس میں بڑی درستگی ہے، اور چھوٹا، زیادہ لیب پریکٹیکل، ورژن اسی طرح کی درستگی کے ساتھ۔ یہ زیادہ عملی ورژن تعمیر کرنا سستا تھا، جس سے مزید کیمسٹوں کو لاوویسیئر کا آلہ استعمال کرنے کا موقع ملا۔ بی ہائیو شیلف نیومیٹک انسٹی ٹیوشن نوٹ اور حوالہ جات کیمسٹری گیسوں کے کیمسٹری تجربات کی تاریخ بھی دیکھیں۔