Ai là người đầu tiên phát hiện khí oxy?

Joseph Priestley và các thiết bị ông thường sử dụng trong các thí nghiệm nghiên cứu về khí. Ảnh: Alamy.

Joseph Priestley sinh ra tại một thị trấn nhỏ gần thành phố Leeds, Vương quốc Anh, vào năm 1733. Ông là con trưởng trong gia đình gồm 6 người con. Cha của ông là Jonas Priestley, một người sản xuất vải dệt may và mẹ ông là Mary, con gái một nông dân địa phương. Do không may mẹ mất sớm nên ông chuyển đến sống với gia đình người cô ruột từ năm 9 tuổi. Tại đó, ông tiếp xúc thường xuyên với các cuộc thảo luận thần học và chính trị của những người “bất đồng chính kiến” – một nhóm tín đồ không tuân thủ nghiêm ngặt giáo lý của Giáo hội Anh và thường bị phân biệt đối xử vì niềm tin không chính thống của họ.

Priestley theo học tại các trường địa phương, nhưng do mắc bệnh lao trong những năm ở độ tuổi thiếu niên nên ông phải bỏ học giữa chừng. Ông học tiếng Hy Lạp, tiếng Latinh, tiếng Do Thái khi còn ở trường, và sau đó tự học tiếng Pháp, tiếng Ý, tiếng Đức, tiếng Chaldean, tiếng Syria, tiếng Ả Rập, cũng như những nội dung cơ bản về hình học và đại số. Sau khi bình phục sức khỏe, ông đăng ký vào Học viện Daventry với mục tiêu trở thành một mục sư. Tại đây, ông bắt đầu quan tâm đến triết học tự nhiên và khoa học thực nghiệm.

Sau khi tốt nghiệp, Priestley trở thành mục sư của giáo đoàn địa phương tại thị trấn Needham Market, Suffolk (Anh). Tuy nhiên, ông có mối quan hệ không tốt với một số thành viên của giáo đoàn. Nguyên nhân là do ông có khuynh hướng bác bỏ nhiều giáo lý truyền thống bao gồm thuyết Chúa Ba Ngôi và linh hồn bất tử.

Năm 1761, Priestley chuyển đến thị trấn Warrington, Cheshire. Ông làm trợ giảng về ngôn ngữ hiện đại và thuật hùng biện tại Học viện Dissenting Academy. Đây là môi trường tuyệt vời giúp ông nuôi dưỡng niềm đam mê ngày càng tăng đối với khoa học. Trong một chuyến đi đến London, Priestley tình cờ gặp Benjamin Franklin – người có công sáng chế ra cột thu lôi để chống sét. Franklin khuyên ông nên theo đuổi con đường nghiên cứu học thuật, và kể từ đó ông bắt đầu thực hiện các thí nghiệm về điện. Không lâu sau, ông xuất bản cuốn sách Lịch sử và Hiện trạng của Điện (The History and Present State of Electricity) cũng như được bầu làm thành viên của Hiệp hội Hoàng gia vào năm 1766.

Nhưng một thời gian sau, Priestley chuyển lĩnh vực quan tâm của mình sang hóa học. Ông được biết đến là người đầu tiên thực hiện quá trình cacbonat hóa nhân tạo. Năm 1767, ông chuyển đến sống ở gần một nhà máy bia tại thành phố Leeds. Ông bị cuốn hút bởi chất khí bay lên từ những thùng ủ bia [khí CO2] nên đã thực hiện nhiều nghiên cứu với loại khí này. Trong một thí nghiệm, Priestley đặt bát nước lên trên bề mặt thùng ủ bia chứa lúa mạch đang lên men. Ông phát hiện bát nước nhanh chóng có vị chua ngọt giống như nước khoáng lấy từ các suối tự nhiên ở vùng Niederseltsers, Đức. Ông đã viết về “sự hài lòng đặc biệt” về loại nước soda mà ông đã uống, đồng thời trình bày cách tạo ra nước có ga trong bài báo có tựa đề “Impregnating Water with Fixed Air” công bố năm 1772.

Vào thế kỷ 17 – 18, hầu hết các nhà khoa học tin vào thuyết phlogiston do Johann Joachim Becher đề xuất năm 1667. Thuyết này cho rằng, thế giới vật chất không chỉ hình thành từ bốn nguyên tố theo niềm tin của người Hy Lạp cổ đại (đất, nước, không khí, lửa) mà còn có thêm một nguyên tố tương tự như lửa gọi là phlogiston. Nguyên tố này giải phóng trong quá trình bốc cháy của một vật chất để tạo thành vật chất khác.

Trong một thí nghiệm vào ngày 1/8/1774, Priestley tập trung ánh sáng Mặt trời qua thấu kính để làm nóng mẫu oxit thủy ngân (HgO). Quá trình này giải phóng một loại khí đặc biệt cho phép ngọn nến cháy sáng hơn và giúp con chuột sống lâu hơn bên trong lọ thủy tinh đậy kín. Ông gọi nó là khí khử phlogiston (dephlogisticated air). “Tôi đã phát hiện ra một loại khí tốt hơn gấp năm hoặc sáu lần so với không khí thông thường”, Priestley cho biết. Hơn 10 năm sau, ông biên soạn cuốn sách “Thí nghiệm và quan sát các loại không khí khác nhau” (Experiments and Observations on Different Kinds of Air). Cuốn sách này đã thay thế lý thuyết lỗi thời của triết gia Hy Lạp Aristotle, người cho rằng chỉ có một loại “không khí”.

Khi du lịch đến Paris vào cuối năm 1774, Priestley trình diễn lại thí nghiệm của mình trước sự chứng kiến của nhà hóa học người Pháp Antoine Lavoisier. Lavoisier xác nhận rằng Priestley đã phát hiện một loại khí tinh khiết và nhà hóa học đặt tên cho nó là oxy [một từ có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp nghĩa là “chất tạo axit”]. Kể từ đây, cộng đồng khoa học bắt đầu thay thế thuyết phlogiston bằng khái niệm về các nguyên tố, hợp chất và định luật bảo tồn khối lượng.

Mặc dù Priestley sau này cũng cô lập thành công khí carbon monoxide (CO), nhưng ông không nhận ra đó là một loại khí mới.

Do niềm tin tôn giáo của Priestley có khuynh hướng bác bỏ nhiều giáo lý truyền thống nên ông đã phải trả nhiều giá đắt. Trong khi hoạt động với tư cách là một mục sư ở Birmingham, ông hứng chịu sự thù hận công khai của nhiều tín đồ khi viết những cuốn sách công kích học thuyết Chúa Ba Ngôi. Người ta phán xét ông là một đặc vụ của quỷ và tố cáo tới Hạ viện Anh. Họ còn đốt cháy hình nộm của ông để trút giận. Thậm chí, các đồng nghiệp khoa học cũng đề nghị loại ông ra khỏi Hiệp hội Hoàng gia.

Ngày 14/7/1791, một đám đông say xỉn đã cướp phá và đốt cháy nhà của Priestley. Ông bỏ trốn chỉ với bộ quần áo mặc trên người. Phòng thí nghiệm và nhiều bản thảo của ông chưa xuất bản cũng bị phá hủy.

Priestley di cư sang Mỹ cùng gia đình vào năm 1794, khi đó ông 61 tuổi. Ông làm việc tại Đại học Pennsylvania và tiếp tục thực hiện các thí nghiệm mới. Thật không may, sức khỏe thể chất của Priestley ngày càng giảm sút. Ông lâm bệnh nặng vào năm 1801 trong một chuyến đi tới thành phố Philadelphia và không bao giờ hồi phục hoàn toàn. Đến tháng 2/1804, ông bắt đầu nằm liệt giường, không còn khả năng tự cạo râu hay mặc quần áo. Sau khi nói lời từ biệt các con, ông xem lại một số bản thảo còn dang dở, cuối cùng ông gật đầu và nói: “Điều này là đúng. Bây giờ tôi đã hoàn thành xong”. Ông qua đời 30 phút sau đó.

“Sự uyên bác, say mê, năng nổ và lòng nhân ái; tính ham hiểu biết về rất nhiều lĩnh vực như thế giới vật chất, đạo đức hay xã hội; chỗ đứng trong khoa học, thần học, triết học và chính trị; câu chuyện bi thương về những bất công mà ông phải chịu - Tất cả những điều này có thể khiến ông trở thành người hùng của thế kỷ 18”, theo sử gia người Anh Frederic Harrison.