Michael Faraday

Michael Faraday FRS (22 Eylül 1791, Newington, Londra - 25 Ağustos 1867, Hampton Court, Londra), elektromanyetizma ve elektrokimyaya katkılarıyla tanınan, İngiliz kimya ve fizik bilgini.

Elektromanyetik indüklemeyi, manyetik alanın ışığın kutuplanma düzlemini döndürdüğünü buldu. Elektrolizin temel ilkelerini belirledi. Klor gazını sıvılaştırmayı başaran ilk kişidir ve elektrik motoru ile dinamoyu icat etmiştir.

Deneysel olarak, bir maddeden geçen belli miktarda elektrik akımının, o maddenin bileşenlerinde belli miktarda bir çözülüme yol açtığını gösterdi. Bu sonuç ilk elektrik sayaçlarının üretimine olanak verir. Faraday'ın önemli katkıları arasında "amper" denilen akım biriminin kesin tanımını yapmış olması ve elektrolizde geçen "elektrot", "anot", "katot", "elektrolit", "iyon" vb. terimleri tanınırlaştırması vardır.

Michael Faraday, 22 Eylül 1791'de, şu anda London Borough of Southwark'ın bir parçası olan, ancak o zamanlar Surrey'in banliyösü olan Newington Butts'ta doğdu. Ailesinin durumu iyi değildi. Michael Faraday'in babası James Faraday, karısı ve iki çocuğunu da alarak 1790 kışında Londra'ya taşındı. Michael, o yılın sonbaharında doğdu. Ailesi Sandemancılar adı verilen bir tarikatın üyesiydi. Faraday ekonomik nedenlerle uzun süreli bir eğitim alamadı sadece en temel okul eğitimini alabildi.

On dört yaşında bir ciltçiye çırak olarak girdi. Mart 1813'e kadar devam ettiği bu işte ciltlenmek üzere getirilen kitapları okuyarak bilgisini genişletmeye başladı. Bu sayede gençliğinde pek çok kitap okudu. Bilhassa fizik kitaplarını büyük bir heves ve arzuyla okuyordu. Yedi yıllık çıraklığı sırasında Faraday, Isaac Watts'ın The Improvement of the Mind (Zihnin İyileştirilmesi) de dahil olmak üzere birçok kitabı okudu ve burada yer alan ilke ve önerileri kendi kendine öğrendi. Ayrıca bilime, özellikle de elektriğe ilgi duydu. Faraday, Jane Marcet'in Conversations on Chemistry kitabından ve Encyclopedia Britannicanın üçüncü baskısındaki elektrik maddesinden etkilendi. Eski şişeler ve hurda parçalarından yaptığı basit bir elektrostatik üreteçten yararlanarak deneyler yapmaya başladı. Yine kendi yaptığı zayıf bir Volta pilini kullanarak elektrokimya deneyleri gerçekleştirdi.

1812'de, 20 yaşında ve çıraklığının sonunda, Faraday, Royal Institution and the Royal Society'den ünlü İngiliz kimyager Humphry Davy ve City Philosophical Society'nin kurucusu John Tatum'un konferanslarına katıldı. Bu derslerin biletlerinin çoğu, Kraliyet Filarmoni Derneği'nin kurucularından William Dance tarafından Faraday'a verildi. Faraday daha sonra Davy'ye bu dersler sırasında aldığı notlardan yola çıkarak 300 sayfalık bir kitap gönderdi. Davy'nin cevabı anında, nazik ve olumluydu. 1813'te Davy, nitrojen triklorür ile bir kazada görme yeteneğine zarar verdiğinde, Faraday'ı asistan olarak kullanmaya karar verdi. Tesadüfen Kraliyet Enstitüsünün asistanlarından biri olan John Payne görevden alındı ​​ve Sir Humphry Davy'den bir yedek bulması istendi; bu nedenle 1 Mart 1813'te Kraliyet Enstitüsüne Kimya Asistanı olarak Faraday'ı atadı. Çok geçmeden Davy, Faraday'a nitrojen triklorür numunelerinin hazırlanmasını emanet etti ve ikisi de bu çok hassas maddenin patlaması sonucu yaralandı.

Haziran 1832'de Oxford Üniversitesi, Faraday'a fahri Medeni Hukuk Doktoru derecesi verdi. Hayatı boyunca, bilime yaptığı hizmetlerden ötürü kendisine bir şövalyelik teklif edildi fakat Faraday dini gerekçelerle bunu geri çevirdi. Faraday, zenginlik biriktirmenin ve dünyevi bir ödül peşinde koşmanın İncil'e aykırı olduğuna inandığını söyledi. 1824'te Kraliyet Cemiyeti üyeliğine seçildi Faraday burada iki kez Başkan olma fırsatı doğmasına rağmen bunu reddetti. 1833'te Kraliyet Enstitüsü'nde ilk Kimya Profesörü oldu.

1832'de Faraday, Amerikan Sanat ve Bilim Akademisi'ne Yabancı Onursal Üye seçildi. 1838'de İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi'nin yabancı üyesi seçildi ve 1844'te Fransız Bilimler Akademisi'ne seçilen sekiz yabancı üyeden biri oldu. 1849'da, iki yıl sonra Hollanda Kraliyet Sanat ve Bilim Akademisi olan ve daha sonra yabancı üye olan Hollanda Kraliyet Enstitüsü'ne ortak üye olarak seçildi.

Hükûmet tarafından Kırım Savaşı'nda (1853-1856) kullanılmak üzere kimyasal silahların üretimi konusunda tavsiyede bulunması istendiğinde, İngiliz hükûmetine çeşitli hizmet projeleri sunan Faraday, etik nedenlerle katılmayı reddetti.

Londra'da bulunan Kraliyet Enstitüsü'nde kimyacı Sir Humphrey Davy tarafından verilen kimya konferanslarına katılma olanağı buldu. Konferanslarda tuttuğu notları ciltleyerek iş isteyen bir mektupla birlikte Davy'ye gönderdi ve 1813'te Davy'nin desteğiyle kimya asistanı oldu. Ekim 1813 ile Nisan 1815 tarihleri arasında Fransa, İtalya ve İsviçre gezisinde Davy'ye refakat etti. 1820'de Davy'nin yanından yardımcılık görevinden ayrıldı. 1825'te laboratuvar müdürlüğüne getirildi. 1833'te enstitüye ders verme mecburiyeti olmaksızın kimya profesörü olarak tayin edildi. Hayatının tümünü enstitünün çalışmalarına adadı.

Faraday ilk kimyasal çalışmasını Humphry Davy'nin asistanlığında yaptı. Faraday, özellikle klor çalışmasına dahil oldu; iki yeni klor ve karbon bileşiği keşfetti. Ayrıca, ilk olarak John Dalton tarafından işaret edilen bir fenomen olan gazların difüzyonu üzerine ilk kaba deneyleri yaptı. Faraday, birkaç gazı sıvılaştırmayı başardı, çelik alaşımlarını araştırdı ve optik amaçlı birkaç yeni cam türü üretti. Bu ağır camlardan birinin bir örneği daha sonra tarihsel olarak önemli hale geldi; cam bir manyetik alana yerleştirildiğinde Faraday, ışığın polarizasyon düzleminin dönüşünü belirledi. Bu numune aynı zamanda bir mıknatısın kutupları tarafından itildiği bulunan ilk maddeydi.

Faraday, uygun bir ısı kaynağı olarak dünya çapındaki bilim laboratuvarlarında pratik kullanımda olan Bunsen brülörünün erken bir biçimini icat etti. Faraday, kimya alanında yoğun bir şekilde çalıştı, benzen (hidrojenin bikarbüresi adını verdi) gibi kimyasal maddeleri ve klor gibi sıvılaştırıcı gazları keşfetti. Gazların sıvılaştırılması, gazların çok düşük bir kaynama noktasına sahip sıvıların buharları olduğunun tespit edilmesine yardımcı oldu ve moleküler agregasyon kavramına daha sağlam bir temel verdi. 1820'de Faraday, karbon ve klordan oluşan C2Cl6 ve CCl4 bileşiklerinin ilk sentezini bildirdi ve sonuçlarını ertesi yıl yayımladı. Faraday ayrıca 1810'da Humphry Davy tarafından keşfedilen klor klatrat hidratın bileşimini de belirledi. Faraday ayrıca elektroliz yasalarını keşfetmekten ve anot, katot, elektrot ve iyon gibi terminolojiyi yaygınlaştırmaktan ve büyük ölçüde William Whewell tarafından önerilen terimleri yaygınlaştırmaktan sorumludur.

Faraday, daha sonra metalik nanopartiküller olarak adlandırılan şeyi ilk rapor eden kişiydi. 1847'de altın kolloidlerin optik özelliklerinin karşılık gelen dökme metalinkilerden farklı olduğunu keşfetti. Bu muhtemelen kuantum boyutunun etkilerinin bildirilen ilk gözlemiydi ve nanobilimin doğuşu olarak düşünülebilir.

1820 yıllarında fen alimleri çalışmalarına daha ziyade elektriğe ait konularda ağırlık vermişlerdi. Bunlardan en önemlileri Volta'nın elektrik pili ve Hans Christian Ørsted'in elektrik akımından üretilen manyetik mıknatıslı güç kaynağı idi. Ørsted 1820'de bir telden geçen elektrik akımının tel çevresinde bir manyetik alan oluşturduğunu bulmuştu. Fransız fizikçi Andre Marie Ampere de tel çevresinde oluşan manyetik kuvvetin dairesel olduğunu, gerçekte de tel çevresinde bir manyetik silindir oluştuğunu göstermişti. Bu durumda soyutlanmış bir manyetik kutup elde edilebilir ve akım taşıyan bir telin yakınına konursa telin çevresinde sürekli olarak bir dönme hareketi yapması gerekecekti.

Elektrik enerjisinden manyetizma üretildiğinden bu yana fen adamlarının en büyük düşüncesi, "Manyetizmadan elektrik enerjisi elde edilebilir mi?" sorusu olmuştu. Bu, fen ilimleri tarihinde en büyük mesele haline geldi. Faraday, zaman zaman bu mesele üzerinde çalıştı. Bu arada ilk ilmi keşfini de gerçekleştirmiş oldu. Bir mıknatıs etrafında, tersine karşılıklı dönebilen bir kablo sistemi geliştirdi ve böylece ilk defa elektrik enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülmüş oldu. Bu keşif, elektrik motorlarının esası olarak kabul edildi.

Faraday ayrıca, doğrusal olarak polarize edilmiş ışığın polarizasyon düzleminin, ışığın hareket ettiği yön ile hizalanmış harici bir manyetik alanın uygulanmasıyla döndürülebileceğini keşfetti. Bu artık Faraday etkisi olarak adlandırılıyor. Eylül 1845'te not defterine, "Sonunda manyetik bir eğri veya kuvvet çizgisini aydınlatmayı ve bir ışık ışını mıknatıslamayı başardım" diye yazdı.

Faraday daha sonra 1862'de hayatında bir spektroskop kullanarak farklı bir ışık değişimini, spektral çizgilerin uygulanmış bir manyetik alanla değişimini araştırdı. Bununla birlikte, elindeki ekipman, spektral değişimin kesin olarak belirlenmesi için yetersizdi. Pieter Zeeman daha sonra aynı fenomeni incelemek için geliştirilmiş bir cihaz kullandı, sonuçlarını 1897'de yayınladı ve başarısından dolayı 1902 Nobel Fizik Ödülü'nü aldı. Zeeman hem 1897 tarihli makalesinde hem de Nobel kabul konuşmasında Faraday'ın çalışmalarına atıfta bulundu.

Statik elektrik üzerine yaptığı çalışmada, Faraday'ın buz kovası deneyi, yükün yalnızca yüklü bir iletkenin dışında bulunduğunu ve dış yükün bir iletken içindeki herhangi bir şey üzerinde hiçbir etkisi olmadığını gösterdi. Bunun nedeni, dış yüklerin, kendilerinden çıkan iç alanların birbirini iptal edecek şekilde yeniden dağıtılmasıdır. Bu koruyucu etki, şimdi Faraday kafesi olarak bilinen yerde kullanılmaktadır. Ocak 1836'da Faraday, dört cam desteğin üzerine 12 fit kare ahşap bir çerçeve koymuş ve kağıt duvarlar ve tel örgü eklemişti. Daha sonra içeri girdi ve onu elektriklendirdi. Faraday, elektrikli kafesinden çıktığında, elektriğin o zamanlar sanıldığı gibi ölçülemez bir şey değil, bir kuvvet olduğunu göstermişti.

1831'de yeniden kimyadan elektriğe döndü. Bundan sonraki deneylerinin en önemlisi galvanometreye bir kablo bobini bağlayarak küçük elektrik akımlarını ölçmeye yarayan bir alet yapmasıydı. Bu kablo, bir mıknatısa değdirildiğinde galvanometrenin iğnesi hareket ediyor, kabloyu ayırdığında iğne ters yöne hareket ediyordu. Böylece Faraday manyetizmadan elektrik enerjisi elde etmenin yolunu bulmuş oldu. Mekanik enerjiyi bir mıknatıs yardımıyla elektriğe dönüştürdü. Bu, elektrik jeneratörlerinin esası oldu.

Faraday manyetik etkiyle ilgili deneyleri gerçekleştirip sonuçlarını bilim dünyasına sunarken elektriğin farklı biçimlerde ortaya çıkan türlerinin niteliği konusunda kuşkular belirmişti. Elektrikli yılan balığının ve öteki elektrikli balıkların saldığı, bir elektrostatik üretecin verdiği bir pilden ya da elektromanyetik üreteçten elde edilen elektrik akışkanları birbirinin aynı mıydı? Yoksa bunlar farklı yasalara uyan farklı akışkanlar mıydı? Faraday araştırmalarını derinleştirince iki önemli buluş gerçekleştirdi.

Elektriksel kuvvet kimyasal molekülleri, o güne değin sanıldığı gibi uzaktan etkileyerek ayrıştırmıyordu, moleküllerin ayrışması iletken bir sıvı ortamdan akım geçmesiyle ortaya çıkıyordu. Bu akım bir pilin kutuplarından gelse de ya da örneğin havaya boşalıyor olsa da, böyleydi. İkinci olarak, ayrışan madde miktarı çözeltiden geçen elektrik miktarına doğrudan bağımlıydı. Bu bulgular Faraday 'ı yeni bir elektrokimya kuramı oluşturmaya yöneltti. Buna göre elektriksel kuvvet, molekülleri bir gerilme durumuna sokuyordu.

1839'da elektriğe ilişkin yeni ve genel bir kuram geliştirdi. Elektrik madde içinde gerilmeler olmasına yol açar. Bu gerilmeler hızla ortadan kalkabiliyorsa gerilmenin art arda ve periyodik bir biçimde hızla oluşması bir dalga hareketi gibi madde içinde ilerler. Böyle maddelere iletken adı verilir. Yalıtkanlar ise parçacıklarını yerlerinden koparmak için çok yüksek değerde gerilmeler gerektiren maddelerdir.

Faraday, ayrıca mıknatıs kutupları arasında döndürdüğü bir bakır yuvarlak ile devamlı bir akım elde etmeyi de başardı. 1832 ve 1833'te elektrolizin iki temel kanununun formüllerini buldu. 1840 yılında ışık enerjisi ile elektromanyetik enerjinin birbirine çok benzer, hatta aynı olduğu kuramını geliştirdi.

Faraday'ın Büyük Britanya Kraliyet Enstitüsü ile uzun bir ilişkisi vardı. 1821'de Kraliyet Kurumu'nun Müfettiş Yardımcısı olarak atandı. 1824'te Kraliyet Cemiyeti üyeliğine seçildi. 1825'te Kraliyet Enstitüsü Laboratuvarı Müdürü oldu. Altı yıl sonra, 1833'te Faraday, İngiltere Kraliyet Enstitüsü'nde ders verme yükümlülüğü olmaksızın ömür boyu atandığı ilk Fullerian Kimya Profesörü oldu.

Kraliyet Enstitüsü'ndeki kimya, elektrik ve manyetizma gibi alanlardaki bilimsel araştırmasının ötesinde, Faraday, özel girişimler ve İngiliz hükûmeti için çok sayıda ve çoğu zaman zaman alıcı hizmet projeleri üstlendi. Bu çalışma, kömür madenlerinde meydana gelen patlamaların soruşturulmasını, mahkemede bilirkişi tanıklığını ve Chance Brothers c.1853'ten iki mühendisle birlikte Chance'in deniz fenerleri için gerekli olan yüksek kaliteli optik camın hazırlanmasını içeriyordu. 1846'da Charles Lyell ile birlikte Durham, Haswell'deki kömür ocağında 95 madencinin ölümüne neden olan ciddi bir patlama hakkında uzun ve ayrıntılı bir rapor hazırladı. Raporları titiz bir adli soruşturmaydı ve kömür tozunun patlamanın ciddiyetine katkıda bulunduğunu belirtti. İlk patlamalar toza bağlıydı, Faraday havalandırmanın bunu nasıl önleyebileceği üzerine bir ders verdi. Rapor kömür sahiplerini kömür tozu patlaması tehlikesi konusunda uyarmalıydı, ancak risk, 1913 Senghenydd Colliery Felaketine kadar 60 yıldan fazla bir süredir göz ardı edildi.

Denizcilikle ilgili güçlü çıkarları olan bir ülkede saygın bir bilim insanı olan Faraday, deniz fenerlerinin inşası ve işletilmesi ve gemilerin diplerinin korozyondan korunması gibi projelere çok zaman harcadı. Atölyesi halen, deniz fenerleri için elektrik aydınlatmasında ilk deneyleri gerçekleştirdiği Londra'daki tek deniz fenerinin yanındaki Zincir ve Şamandıra Mağazasının üzerindeki Trinity Buoy İskelesi'nde duruyor.

Faraday, şimdi çevre bilimi veya mühendislik olarak adlandırılan alanda da etkindi. Swansea'daki endüstriyel kirliliği araştırdı ve Kraliyet Darphanesi'nde hava kirliliği konusunda danışmanlık aldı. Temmuz 1855'te Faraday, The Times'a Thames Nehri'nin kötü durumu hakkında bir mektup yazdı ve bu da Punch'ta sık sık yeniden basılan bir karikatürle sonuçlandı.

Faraday, Londra'daki 1851 Büyük Sergisi için sergilerin planlanmasına ve değerlendirilmesine yardımcı oldu. Ayrıca Ulusal Galeri'ye sanat koleksiyonunun temizlenmesi ve korunması konusunda tavsiyelerde bulundu ve 1857'de Ulusal Galeri Site Komisyonu'nda görev yaptı. Eğitim, Faraday'ın hizmet alanlarından bir diğeriydi; Konuyla ilgili olarak 1854'te Kraliyet Enstitüsünde ders verdi ve 1862'de Büyük Britanya'daki eğitimle ilgili görüşlerini vermek için Devlet Okulları Komisyonu'na çıktı. Faraday ayrıca halkın masa çevirme, büyücülük ve seanslara duyduğu hayranlığı olumsuz yönde etkiledi ve böylelikle hem halkı hem de ulusun eğitim sistemini düzeltti.

Sekiz yıl boyunca aralıksız süren deneysel ve kuramsal çalışmaların sonunda 1839'da sağlığı bozulan Faraday, bunu izleyen altı yıl boyunca üretici bir etkinlik gösteremedi. Araştırmalarına ancak 1845'te yeniden başlayabildi. 1855'ten sonra Faraday'ın zihinsel gücü azalmaya başladı. Ara sıra deneysel çalışmalar yaptığı oluyordu. Kraliçe Victoria bilime büyük katkılarını göz önüne alarak Faraday'a Hampton Court'ta bir ev bağışladı.