आणि लव्हायेजेनं 'खडूचे आम्ल'असं नाव दिलेली 'बद्ध हवा' हा चौथा प्रकार असे ते हवेचे प्रकार होते. जोसेफ ब्लॅकन याचा शोध २५ वर्ष अगोदर लावला होता.काही काळानंतर शास्त्रज्ञ 'ही श्वसनाद्वारे घेता येणारी हवा सर्व आम्लाचा मुख्य भाग आहे' अशा निष्कर्षापर्यंत आले.हा दृष्टिकोन नंतर चुकीचा दाखवला गेला तो हायड्रोक्लोरिक आम्लाच्या उदाहरणाद्वारे.मात्र १७७९ मध्ये लव्हायेजेनं आम्ल निर्माण करणारा अशा अर्थी ग्रीक शब्दावरून 'ऑक्सिजन' हे नाव सुचवलं. ग्रीकमध्ये 'ओक्सु' म्हणजे आम्ल आणि 'जीन' म्हणजे बनवणारा. लव्हायेजेनं ऑक्सिजनाचा कार्बनबरोबर संयोग होऊन 'स्थिर हवा' (कार्बन डाय ऑक्साइड) तयार होते' असं दाखवलं.लव्हायेजेनं १७८७ मध्ये या वायूला 'कार्बोनिक आम्ल वायू' असं नाव दिलं. लव्हायेजेनं दुसऱ्या एका प्रयोगात हिरा ऑक्सिजनच्या सान्निध्यात जाळला असता त्याचे कार्बन डाय ऑक्साइडमध्ये रूपांतर होते असं दाखवून दिलं.खरं पाहता साधारण १७० वर्षांपूर्वी शील,
प्रिस्टले आणि लव्हायेजेच्या अगोदर पोलिश किमयागार मायकल सँडिवोगसनं नत्र किंवा चिली सॉल्टपीटर ३३६ अंश तापमानाला तापवून त्यापासून 'नत्र हवा' म्हणजेच ऑक्सिजन मिळवला होता. 'माणूस पृथ्वीवर निर्माण झाला आणि इथल्या हवेवर तो जगतो,कारण त्या हवेत जगण्यासाठी अन्न अस्तित्वात आहे' असं त्यानं लिहून ठेवलं आहे.
सँडिवोगसला हवा ही वायूंचं मिश्रण आहे याचा अंदाज होता.रॉबर्ट बॉइलचा समकालीन असलेल्या जॉन मेयोनं दाखवून दिलं होतं,की नत्र हवा श्वासावाटे आत घेतल्यावर रक्ताला लाल रंग येतो.हीच नत्र हवा ज्वलनाला मदत करते आणि श्वसनावाटे प्राण्याच्या रक्तात जाते.'शुद्ध ऑक्सिजन थेरपी' म्हणून जास्त प्रमाणावर वापरण्याचा विचार सुचला तो थॉमस बेडोस याला. १७९८ साली त्यानं ब्रिस्टॉल येथे एक संस्थाच उभी केली आणि या कामासाठी हम्फ्रे डेव्हीला नियुक्त केलं. पण शुद्ध ऑक्सिजनचा व्यवस्थित पुरवठा न झाल्यानं बेडोसनं १८०२ मध्ये ही संस्था बंद केली. कमी प्रमाणातला ऑक्सिजन जसा धोकादायक असतो तसा जास्त प्रमाणातला ऑक्सिजन पण धोकादायक असतो.
हॉस्पिटलमध्ये ऑक्सिजन नियंत्रित प्रमाणात दिला जातो.लव्हायेजे निसर्गाला एक रासायनिक प्रयोगशाळाच म्हणत असे."या निसर्गाच्या प्रयोगशाळेत सतत नवीन पदार्थ तयार होतात आणि त्यांचे विघटनही होते" असं तो म्हणायचा.लव्हायेजे रसायनशास्त्राच्या प्रयोगात इतका बुडालेला असायचा की 'जीवन म्हणजे एक रासायनिक प्रक्रिया आहे' असं त्यानं लिहून ठेवलं होतं.ऑक्सिजनचा शोध लागताच आणखी काही रहस्यांचा उलगडा झाला.
पृथ्वीवरच्या वातावरणात सगळीकडे ऑक्सिजन आढळतो.
वातावरणात ऑक्सिजनची सातत्यानं निर्मिती होते,तसंच त्याचा सातत्यानं वापरही होत असतो.
त्यामुळे वातावरणातल्या ऑक्सिजन सजीवांकडे आणि तिथून पुन्हा वातावरणात असं चक्र चालूच असतं.ऑक्सिजन अतिशय क्रियाशील असून,इतर अनेक मूलद्रव्यांशी आणि संयुगांशी त्याचा संयोग होतो.ऑक्सिजन हा रेण्वीय ऑक्सिजन,पाणी,कार्बनडाय ऑक्साइड आणि असेंद्रिय संयुगे अशा स्वरूपात आढळतो.प्रकाशसंश्लेषण क्रियेत
ऑक्सिजनची निर्मिती होते तर श्वसन, ज्वलन, विघटन, गंजणे यांसारख्या क्रियांमध्ये ऑक्सिजन वापरला जातो.
ज्वलनशील हवेचं ज्वलन होत असताना भांड्यात ओलावा निर्माण होत असल्याचं अनेकांनी नोंदवून ठेवलं होतं.याचा पद्धतशीर पाठपुरावा हेन्री कॅव्हेंडिशनं केला.आपल्या प्रयोगशाळेतल्या काचेच्या पोकळ नळ्या हायड्रोजन आणि चॉक्सिजन यांनी भरल्या.या मिश्रणातून त्यानं विद्युत ठिणगी धाडताच आतल्या बाजूला धुकं तयार होत असल्याचं आढळलं.सतत १० वर्ष कॅव्हेंडिशनं हे प्रयोग केले आणि काटेकोर मोजमाप करून तयार होणाऱ्या धुकं आणि हवेचं मोजमाप केलं.१७८४ साली रॉयल सोसायटीला कॅव्हेंडिशनं आपले निष्कर्ष धाडले.त्याचे निष्कर्ष असे होते दोन भाग हायड्रोजन (कॅव्हेंडिश त्याला फ्लॉजिस्टॉन म्हणायचा.) आणि एक भाग ऑक्सिजन (कॅव्हेंडिश त्याला फ्लॉजिस्टॉनविरहित हवा म्हणायचा.) यांचा संयोग घडून येताच त्यापासून पाणी तयार होते. १७८३ साली जेम्स वॉट यानंसुद्धा पाण्याचे घटक यावर आपला शोधनिबंध प्रकाशित केला.
स्थिर हवा आणि ज्वालाग्राही हवा कालांतरानं पृथ्वीच्या वातावरणात आढळली.पण पूर्वी हवेला अभिजात वायूचाच एक प्रकार समजण्यात यायचा. वातावरणातली हवा ही अनेक प्रकारच्या वायूंच्या मिश्रणातून बनली आहे हे कोणाच्या गावीही नव्हतं. प्राचीन काळापासून माणसाला सॉल्टपीटर आणि नायट्रिक आम्ल ही नायट्रोजनची संयुगं ठाऊक होती. त्यामधून पडणाऱ्या तपकिरी रंगाच्या वाफाही माणसाच्या नजरेस आल्या होत्या. पण त्यापासून नायट्रोजन वायुरूपात वेगळा करणं त्या वेळेला अर्थातच अशक्य होतं.साधारण १७७६च्या सुमारास हेन्री कॅव्हेंडिशनं आणि जोसेफ प्रिस्टलेनं निरनिराळ्या वायूंमध्ये विद्युत विमोचनाचे कोणते परिणाम घडून येतात ते तपासायला सुरुवात केली. त्याला हवेचे 'साधी हवा,ज्वालाग्राही हवा आणि स्थिर हवा' असे तीनच प्रकार माहीत होते.या प्रयोगातून निष्पन्न असं काहीच झालं नाही.पण दमट हवेतून वीज सोडली असता नायट्रिक आम्ल मिळतं असं त्याच्या लक्षात आलं. पुढे = १७७७ मध्ये 'मी हवेचा एक नवा प्रकार तयार केला असून तिला 'विषारी हवा' किंवा गुदमरवणारी हवा' असं नाव दिलं आहे' असं कॅव्हेंडिशनं प्रिस्टलेला खासगी पत्राद्वारे कळवलं. ही हवा तयार करण्यासाठी कॅव्हेंडिशनं नेहमीच्या हवेला तप्त कोळशावरून पुनःपुन्हा नेलं आणि मिळालेली स्थिर हवा अल्कली द्रव्यामार्फत पुन्हा शोषून घेतली.यातून उरणारा भाग म्हणजे 'गुदमरवणारी हवा,' कॅव्हेंडिशनं यावर अधिक संशोधन केलं नाही.जे सापडलं ते प्रिस्टलेला कळवून मोकळा झाला.
प्रिस्टले त्याच सुमारास दुसऱ्या प्रयोगात गुंतल्याने त्यानं कॅव्हेंडिशचं पत्र फारसं गांभीर्यानं घेतलं नाही. प्रिस्टलेनं धातूंच्या सान्निध्यात अनेक ज्वालाग्राही पदार्थ जाळले.
त्यामध्ये जीस्थिर हवा मिळाली ती चुन्याच्या निवळीच्या साहाय्यानं वेगळी केली.
प्रिस्टलेला असं आढळलं,की या साऱ्या प्रकारात हवेचे आकारमान घटते.पण प्रिस्टलेनं जे काही बघितलं ते स्पष्ट करण्यासाठी फ्लॉजिस्टॉन सिद्धान्ताचा आधार घेतला.
'धातूच्या भाजण्याच्या क्रियेत जे काही होते ते फ्लॉजिस्टॉनमुळेच होते' अशी प्रिस्टलेला खात्री होती.ही हवा उरते त्यात फक्त फ्लॉजिस्टॉनच उरतो म्हणून प्रिस्टले त्या हवेला 'फ्लॉजिस्टॉनयुक्त हवा' असं म्हणायचा. धातूच्या भाजण्याच्या क्रियेत उपकरणातला ऑक्सिजन धातूशी संयोग पावतो आणि नायट्रोजन उरतो हे आज आपण सांगू शकतो.पण प्रिस्टलेनं केवळ अज्ञानामुळे त्या हवेला फ्लॉजिस्टॉनयुक्त हवा म्हणे.आपल्याला नक्की काय सापडलं ते प्रिस्टलेला कळलंच नाही.पुढे जेव्हा ऑक्सिजन शोधला गेला तेव्हाच या नव्या वायूचं स्वरूप स्पष्ट झालं.
नायट्रोजनच्या शोधाचं श्रेय डॅनियल रुदरफोर्ड याला दिलं जातं.त्यानं कॅव्हेंडिश आणि प्रिस्टले यांनी केलेलेच प्रयोग परत करून बघितले. त्यानं निःसंदिग्धपणे नायट्रोजनचे गुणधर्म १७७२ च्या एका प्रबंधात सांगितले.हा वायू चुन्याच्या निवळीत किंवा अल्कलीमध्ये शोषला जात नाही. आणि तो श्वसन किंवा ज्वलनासाठीही उपयुक्त नाही. डॅनियल रुदरफोर्डनं या वायूला 'अशुद्ध हवा' असं नाव दिलं.या वायूला निश्चित असं नाव आणि चिन्ह लव्हायेजे आणि इतर शास्त्रज्ञांनी रासायनिक नावांची परिभाषा तयार केली तेव्हा दिलं. 'नायट्रोजेनिअम' या लॅटिन शब्दावरून सॉल्टपीटर तयार करणारे या अर्थी 'नायट्रोजन' हे नाव या वायूला दिलं.
डॅनियल रुदरफोर्डचा १७४९ साली एडिनबर्गमध्ये जन्म झाला.त्याचे वडील जॉन रुदरफोर्ड एडिनबर्ग विद्यापीठात वैद्यकशास्त्राचे प्राध्यापक होते. डॅनियल रुदरफोर्डही एडिनबर्ग विद्यापीठात वैद्यकशास्त्र शिकला.पण त्याला सर्वात जास्त रस होता ते रसायनशास्त्रात आणि वनस्पती विज्ञानात ! १७८६ साली एडिनबर्ग विद्यापीठातच त्याची वनस्पती विज्ञानाचा प्राध्यापक म्हणून नेमणूक झाली.त्याच साली रॉयल बॉटनिक गार्डनचा प्राध्यापक जॉन होपच्या निधनानंतर त्याच्या जागी डॅनियल रुदरफोर्डची नेमणूक झाली. ही दोन्ही पदं डॅनियल रुदरफोर्डनं आपल्या मृत्यूपर्यंत म्हणजे १८१९ पर्यंत भूषवली.डॅनियल रुदरफोर्डला रसायनशास्त्रात रस उत्पन्न झाला तो त्याचा शिक्षक जोसेफ ब्लॅकमुळे ! त्यावेळी जोसेफ ब्लॅकचे प्रयोग चालले होते ते हवेच्या गुणधर्माबाबत ! एका काचेच्या बरणीत मेणबत्ती पेटवली की ती थोड्या वेळानं विझत असल्याचं त्याला आढळलं.एरवी मेणबत्ती पेटवल्यावर त्यातलं मेण जळत राहतं.मेण संपूर्ण जळून संपून गेल्यानंतरच मेणबत्ती विझते. पण या बरणीत मेणबत्ती मेण संपल्यानं विझत नव्हती तर ती मध्येच विझत होती.आता आपल्याला ही अतिशय साधी गोष्ट वाटते. पण शास्त्रज्ञांना कुठलीही घटना साधी वाटत नाही. हे असं का होतं? या प्रश्नाचं उत्तर शोधण्यासाठी त्यानं मेणबत्ती जळल्यानंतर तयार होणारा धूर किवा वायू काळजीपूर्वक बाहेरची हवा आत न येऊ देता एका द्रवात मिसळला.पण तरीसुद्धा काचेच्या बरणीत ठेवलेली मेणबत्ती पेटत नसल्याचं त्याच्या लक्षात आलं,साहजिकच आता काचेच्या बरणीत मेणबत्ती जळल्यानंतर तयार होणारा घर किंवा वायू नाही हे आता स्पष्ट होत होतं.कारण जोसेफ ब्लॅकनं तो घर किंवा वायू या आधीच एका द्रवात विरघळून काढून टाकला होता.बरणीच्या हवेत अजून एक घटक आहे जो ज्वलनाला मदत करीत नाही असं जोसेफ ब्लॅकच्या लक्षात आलं.मग त्यानं हा प्रश्न डॅनियल रुदरफोर्डला सोडवायला सांगितला.
डॅनियल रुदरफोर्डनं एका बरणीत उंदराला कोंडून ठेवलं आणि बरणीत बाहेरून हवा जाणार नाही अशा पद्धतीनं घट्ट बंद केली.त्या बरणीत त्यानं एक मेणबत्ती आणि फॉस्फरस ते विझेपर्यंत जाळले. बरणीतली हवा काळजीपूर्वक त्यानं एका आम्लारी धर्मी द्रवातून जाऊ दिली.त्याचा उद्देश हा होता, की मेणबत्तीच्या ज्वलनामुळे तयार होणारी हवा शोषून घेतली जाईल.आता बरणीत उरलेल्या हवेत मेणबत्ती विझते आणि उंदीरही मरतो असं डॅनियल रुदरफोर्डच्या लक्षात आलं.
अर्थात,ही उरलेली हवा ज्वलनाला मदत करत नाही आणि त्यात प्राणीही जगू शकत नाहीत.१७७२ साली डॅनियल रुदरफोर्ड आणि ब्लॅकनं आपले निष्कर्ष प्रसिद्ध केले.पण याचं स्पष्टीकरण त्यांनी फ्लॉजिस्टॉन सिद्धान्ताच्या आधारे देण्याचा प्रयत्न केला.उंदराचे श्वसन आणि मेणबत्ती तसंच फॉस्फरसचं जळणं यामुळे जी हवा निर्माण झाली तिलाच 'बद्ध हवा' असं नाव दिलं गेलं.याबरोबरच त्यातून फ्लॉजिस्टॉन बाहेर पडला असं रुदरफोर्डनं म्हटलं.
रुदरफोर्डच्या म्हणण्यानुसार बरणीत आता फक्त फ्लॉजिस्टॉन शिल्लक राहिला आहे. रुदरफोर्डनं या हवेला 'बद्ध हवा' तर प्रिस्टलेनं याला 'फ्लॉजिस्टॉनमय' हवा असं नाव दिलं.शील आणि कॅव्हेंडिश दोघंही याच हवेचा अभ्यास करत होते. १७८९ साली लव्हायेजेनं या वायूला 'अझोट' असं नाव सुचवलं.ग्रीकमध्ये अझुटोस म्हणजे 'जीवनविरहित.' या वायूच्या सान्निध्यात प्राणी जगत नाहीत.तो नायटर या पदार्थाचा एक भाग आहे.नायटर म्हणजे 'सॉल्टपीटर.'त्याचं रासायनिक नाव पोटॅशियम नायट्रेट.पोटॅशियम नायट्रेट हे 'गन पावडर'मध्ये वापरतात.फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ जीन अँटोनी चॅप्टल (१७५६-१८३२) यानं त्याच्या आपल्या १७९० साली प्रकाशित झालेल्या पुस्तकात या वायूचा सर्वप्रथम 'नायट्रोजन' असा उल्लेख केला. हा शब्द त्यानं ग्रीकमधल्या 'नायट्रॉन' किवा 'नायटर' या शब्दावरून घेतला.नायटोजन हे ग्रीक शब्दाचं इंग्रजीतलं रूप.या नायट्रोजनचं वातावरणातलं एक चक्र आहे.इतर अनेक मूलद्रव्यांच्या तुलनेत नायट्रोजन निष्क्रिय आहे आणि तो सहजासहजी इतर मूलद्रव्यांबरोबर संयोग करत नाही.
बहतेक सजीवांना मुक्त स्थितीतला नायट्रोजन वापरता येत नाही.नायट्रोजनचं रूपांतर वातावरणीय,औद्योगिक तसंच जैविक प्रक्रियेद्वारे नायटेट आणि नायट्राइट या संयुगात होतं. सजीवांनी वापरलेला नायट्रोजन सजीव मृत झाल्यावर त्याचे अवशेष,उत्सर्जित पदार्थ यांचं विघटन होऊन त्यातून अमोनिया मुक्त होतो. थोडक्यात,वातावरणातल्या मुक्त नायट्रोजनचं सजीवांत उपयुक्त अशा नायट्रोजन संयुगात आणि सजीव मृत झाल्यावर पुन्हा नायट्रोजन वायूत रूपांतर होतं.हे चक्र अखंड चालू असतं,१८०७ मध्ये थॉमस यंग (Thomas Young) (१७७३ ते १८२९) यानं ज्या ज्या गोष्टींतून काहीतरी कार्य होऊ शकतं त्या त्या गोष्टी ऊर्जा वापरतात हे सांगून ऊर्जा (एनर्जी) हा शब्द पहिल्यांदाच वापरला.खरं तर एनर्जी हा शब्द ग्रीक 'काम करणं' या अर्थाच्या शब्दावरून आलेला आहे.
एकोणिसाव्या शतकाच्या सुरुवातीच्या भौतिकशास्त्रामध्ये ऊर्जा एका रूपातून दुसऱ्या रूपात कशी रूपांतरित करता येते किंवा होते याचा बराच अभ्यास झाला. १८४० च्या दरम्यान ब्रिटनचा जेम्स ज्यूल आणि जर्मनीचे ज्यूलियस मेयर आणि हर्मन हेल्महोल्टझ हे किमान तिघे वैज्ञानिक ऊर्जा अक्षय्यतेच्या संकल्पनेपर्यंत आले होते. या संकल्पनेनुसार कोणतीही ऊर्जा दुसऱ्या कोणत्याही ऊर्जेत रूपांतरित करता येते, पण एकूण ऊर्जा कायम तितकीच राहते. कोणत्याही प्रक्रियेत एकूण ऊर्जा कधीही कमी किंवा जास्त होत नाही.
सजीव प्राणी सतत आपल्या अन्नातून ऊर्जा मिळवत असतात,पण वनस्पती मात्र फक्त पाणीच घेतात.पण फक्त पाण्यापासून वनस्पती आपली पानं,फुलं,फळं निर्माण करू शकत नाहीत. थोडक्यात,प्राणी आणि वनस्पती यांच्या फिजिओलॉजीज वेगळ्या असतात असं वाटत होतं.वनस्पती प्राण्यांसारखा श्वासोच्छ्वास करत नाहीत.पण प्रकाश असल्याशिवाय त्या वाढूही शकत नाहीत असं लक्षात आलं होतं.खरं तर पृथ्वीवरच्या ऊर्जेचा स्रोत हा सूर्यापासून येणारा प्रकाश आणि उष्णता हा आहे हे मेयरनं सांगितलं होतं आणि हीच ऊर्जा कोणत्या तरी स्वरूपात सगळ्या सजीवांमध्ये संक्रमित होत असावी असंही मेयरला वाटत होतं.म्हणजेच सूर्यापासून ऊर्जा वनस्पतींमध्ये येते आणि वनस्पतींमधून प्राण्यांमध्ये येते.याचाच अर्थ ऊर्जा अक्षय्यतेचा नियम सजीव आणि निर्जीव अशा सगळ्याच गोष्टींना लागू होतो,हे आता लक्षात आलं होतं. ...( समाप्त )