Robert Boyle, kimyaya deneysel yöntemi getirmesi nedeniyle çağdaş kimyanın kurucusu sayılır. Uzun zamandır kabul gören hipotezleri körü körüne kabul etmeyi değil, gerçekleri saptamak için kontrollü deneyler yapılması gerektiğini savunan bir bilim adamıdır. Robert Boyle sayesinde kimyasal çözümleme yöntemi, sağlam bir temele oturmuştur. Sceptical Chymist (Kuşkucu Kimyacı), kimya çalışmalarını topladığı en önemli eseridir. Yetkin bir deneyci olarak çağında kullanılan birçok aleti geliştirmiştir.
Robert Boyle hakkında detaylı bilgi için Robert Boyle Kimdir? adlı yazımızı inceleyebilirsiniz.
Robert Boyle’un Bilimsel Çalışmaları
Ortaçağ boyunca simyacılar, yaşamı ölümsüzleştirmeye ve bayağı madenleri altına dönüştürmeye çalışmışlardı. Simyacılar bir maddenin başka bir maddeye dönüştürülebileceğini savunuyordu. Ancak Robert Boyle, yaptığı çalışma ve deneylerle simyanın uzun zamandır var olan bu öğretilerini geçersiz kıldı.
Robert Boyle’un yaptığı deneyler, maddenin parçacıklardan oluştuğu ve parçacıkların farklı maddeleri oluşturmak için farklı şekillerde bir araya geldiği fikrini destekledi. Böylece pek çok maddenin, kendi içinde değişmeyen birtakım basit elementlerin bileşiği olduğu düşüncesini ortaya koydu. Yani Robert Boyle ilk defa, en az iki elementi içinde taşımayan her maddenin bir element sayılabileceği savını ileri sürmekteydi. Ayrıca, “element ya da bileşik olması fark etmez; her saf madde kimliğini korur.” savını da ortaya koyuyordu. Ona göre herhangi bir örneklemin değişik görünmesi, temsil ettiği maddenin değiştiğini değil, olsa olsa yabancı bir madde ile katıştığını gösterirdi.
Robert Boyle’un yetiştiği dönemde tartışılan konuların başında hava basıncı geliyordu. Toricelli, açık hava basıncını yani atmosfer basıncını yaptığı deneylerle ispatlamıştı. Toricelli, 0 (sıfır) derecede ve deniz seviyesinde şu deneyi yapmıştı: 1 metre uzunluğunda bir tüpü alarak içine tamamıyla cıva doldurmuş sonra açık ucunu parmağıyla kapatarak ters çevirmiştir. Bu tüpü üstü açık, cıva dolu bir çanağa daldırınca cıva sütununun tüpün kapalı üst ucunda boşluk bırakarak 76.2 cm seviyesinde dengede kaldığını görmüştür. (Bilindiği gibi cıva sudan yaklaşık ondört kat daha ağırdır). Torricelli, cıvanın bu düzeyde kalmasını, çanak üzerine etki eden hava basıncı ile açıklar. Bu açıklama daha sonra başka bilim adamları tarafından da değişik deneylerle doğrulanır.
Bu deneyleri duyan Boyle de şu deneyi gerçekleştirdi: Robert Boyle, cıva tüpünü üstü açık cıva dolu çanağa değil, havası boşaltılmış kapalı bir kaptaki cıvaya daldırır. Hava basıncı desteğinden yoksun cıva sütunu tümüyle çöker; ancak kaba yeniden hava verildiğinde cıva sütununun yükselerek 76.2 cm’lik düzeyi bulduğu görülür. Yani Robert Boyle, deneyini kapalı kaplarda gaz basıncını ortaya koymak üzere gerçekleştirmiştir.
Robert Boyle’u kimyacı olarak tanımamızı sağlayan en önemli çalışması, hava basıncı üzerindeki çalışması ve bu çalışması sonucu bulduğu “Boyle Yasası” adı verilen yasadır. Bu yasa, bir gazın hacmi ile üzerindeki basıncın ilişkisini göstermektedir. Söyle ki gazların hacimleri basınçla ters orantılıdır. Robert Boyle, belli hacimdeki havanın üzerindeki basınç iki katına çıkarıldığında hacminin yarıya indiğini ya da basınç azaltıldığında hacminin genleşerek iki katına çıktığını saptamıştır.
Bu matematiksel olarak şöyle ifade edilir: “Belirli (sabit) bir sıcaklıkta bir gazın basıncı (P) ile, hacmi (V)’nin ters orantılıdır. O halde V x 1/P= sabit b sayı ya da, PV= sabit bir sayı”
Bu belirtilen gaz yasası ile ilgili aynı çalışmayı yapan Fransız fizikçi Mariotte’nin adı Boyle ile birlikte anılır (Boyle-Mariotte Yasası). Gazların pek çoğu bu ilişkiyi tam, küçük bir bölümü ise yaklaşık olarak yansıtmaktadır. Gazların fiziksel teorisinin gelişmesinde önemli bir adım olan Boyle Yasası, gazların kimyasal yapısını anlamaya da yol açmıştır.
Robert Boyle’un çalışması izlenerek, sıcaklık değişikliğinin basınç ve hacim üzerindeki etkisi de incelenmiştir. “Charles Yasası” diye bilinen bu ilişki de “Sabit basınç altında bir gazın hacmi, mutlak sıcaklığıyla doğru orantılıdır.” diye dile getirilebilir.
Havanın en az üç bileşenden oluştuğunu, birinin su buharı, ikincisinin ışık duyumu üreten çok hafif bir madde, üçüncüsünün ise ağırlığı ve ışığı kırma niteliği bulunan sıkıştırılabilen ve genleşebilen bir akışkan olduğunu ileri sürdü. Bu konudaki ilk deneysel bulgularını 1660 yılında yayımladı.
Yanma konusundaki buluşlarını 1673 yılında yayımladı. Yanma olayından havanın ancak bir bölümünün yanma için uygun olduğunu, geri kalan bölümünün bilinmediğini ortaya attı ve havanın bu olayda temel öge olduğunu yaptığı deneylerle tanımladı.
Asit ve alkalilerin genel tanımlarını verdi. Ekşi tadı olan asitlerin turnusol gibi indikatör maddelerin renklerini değiştirdiğini, alkalileri ise yeniden eski renklerine dönüştürdüğünü saptadı. Birçok sıvı ve katının özgül ağırlıklarını saptadı.
Fosfor üzerine yapmış olduğu bazı çalışmalar sonucunda fosforun yalnız havada ışıldadığını, çok küçük miktarda fosforun ışıldaması sonucu belirlenebileceğini, fosforun zeytinyağı ve başka yağlardaki çözeltilerinde de pırıldamanın oluştuğunu, fosforun uzun süre hava temasında kalmasında görünür dumanlardan ayrı olarak keskin bir kokunun (ozon) oluştuğunu saptadı ve fosfini elde etti.
