La química de los gases
A su regreso al ministerio en la capilla de Mill Hill, Leeds, en 1767, Priestley comenzó a realizar intensas investigaciones experimentales sobre química. Entre 1772 y 1790, publicó seis volúmenes de Experimentos y observaciones sobre diferentes tipos de aire y más de una docena de artículos en la revista Philosophical Transactions de la Royal Society, en los que describía sus experimentos sobre los gases, o «aires», como se les llamaba entonces. Los químicos neumáticos británicos habían identificado previamente tres tipos de gases: el aire, el dióxido de carbono (aire fijo) y el hidrógeno (aire inflamable). Priestley incorporó una explicación de la química de estos gases a la teoría del flogisto, según la cual las sustancias combustibles liberaban flogisto (un «principio de inflamabilidad» inmaterial) durante la combustión.
Por cortesía de la National Portrait Gallery, Londres
Priestley descubrió 10 nuevos gases: óxido nítrico (aire nitroso), dióxido de nitrógeno (vapor nitroso rojo), óxido nitroso (aire nitroso inflamable, más tarde llamado «gas de la risa»), cloruro de hidrógeno (aire ácido marino), amoníaco (aire alcalino), dióxido de azufre (aire ácido vitriólico), tetrafluoruro de silicio (aire ácido fluorado), nitrógeno (aire desflogisticado), oxígeno (aire desflogisticado, codescubierto independientemente por Carl Wilhelm Scheele), y un gas más tarde identificado como monóxido de carbono. El éxito experimental de Priestley se debió principalmente a su capacidad para diseñar ingeniosos aparatos y a su habilidad para manipularlos. Se hizo especialmente famoso por una cubeta neumática mejorada en la que, al recoger los gases sobre mercurio en lugar de en agua, pudo aislar y examinar los gases que eran solubles en agua. Por su trabajo sobre los gases, Priestley recibió la prestigiosa medalla Copley de la Royal Society en 1773.
Ese mismo año Priestley se trasladó a Calne, Wiltshire, donde ejerció de bibliotecario y tutor de William Petty, conde de Shelburne, y su familia. Aquí buscó y obtuvo más pruebas que apoyaban su recién descubierta creencia en un Dios benévolo en lugar del Dios vengativo de su juventud calvinista. Al contemplar los procesos de la vegetación y la «agitación» de mares y lagos, Priestley imaginó los medios por los que una naturaleza benévola restablecía el «aire común» que había sido «viciado y disminuido» por procesos «nocivos» como la combustión y la respiración. Además de reforzar sus propios puntos de vista espirituales, estas observaciones sirvieron de base para los experimentos de fotosíntesis realizados por sus contemporáneos, el médico holandés Jan Ingenhousz y el clérigo y naturalista suizo Jean Senebier.
Priestley consideraba que sus actividades científicas eran coherentes con los intereses comerciales y empresariales de los disidentes ingleses. Adoptó el argumento del estadista y filósofo natural del siglo XVII Francis Bacon de que el progreso social requería el desarrollo de un comercio basado en la ciencia. Este punto de vista se vio reforzado cuando se trasladó para ser predicador en la New Meeting House de Birmingham en 1780 y se convirtió en miembro de la Sociedad Lunar, un grupo de élite de caballeros locales, disidentes e industriales (entre los que se encontraban Josiah Wedgwood, Erasmus Darwin, James Watt y Matthew Boulton), que aplicaban los principios de la ciencia y la tecnología para resolver los problemas de la vida urbana del siglo XVIII. Ante la multitud de enfermedades que asolaban a la creciente población de las ciudades y las instalaciones militares, Priestley diseñó un aparato que producía agua carbonatada, una mezcla que, según él, proporcionaría beneficios medicinales a los enfermos de escorbuto y diversas fiebres. Aunque finalmente resultó ineficaz para tratar estos trastornos, el «gasógeno» que empleaba esta técnica hizo posible más tarde la industria del agua de soda. Priestley también diseñó el «eudiómetro», que se utilizó en el movimiento general de reforma sanitaria y diseño urbano para medir la «pureza» (contenido de oxígeno) del aire atmosférico. El interés contemporáneo por la medicina neumática culminó en la efímera Institución Neumática, que el médico y químico Thomas Beddoes fundó en Bristol en 1798 con el fin de comprobar los efectos de los diferentes «aires» en una serie de dolencias comunes.