Odrzucona teoria flogistonu we wczesnej historii chemii

Powiązane flogiston, deflogistonowane powietrze i kielich

Obrazy bohaterów / Obrazy Getty

Być może ludzkość nauczyła się rozpalać ogień wiele tysięcy lat temu, ale nie rozumieliśmy, jak to działa, aż do niedawna. Zaproponowano wiele teorii próbujących wyjaśnić, dlaczego niektóre materiały palą się, a inne nie, dlaczego ogień wydzielał ciepło i światło oraz dlaczego spalony materiał nie był tym samym, co substancja wyjściowa.

Teoria flogistonu była wczesną teorią chemiczną do wyjaśnienia proces utleniania , czyli reakcja zachodząca podczas spalanie i rdzewieje. Słowo „flogiston” to starożytny grecki termin oznaczający „spalanie”, który z kolei wywodzi się od greckiego „floks”, co oznacza płomień. Teoria flogistonu została po raz pierwszy zaproponowana przez alchemika Johanna Joachima (J.J.) Bechera w 1667 roku. Teoria ta została sformułowana bardziej formalnie przez Georga Ernsta Stahla w 1773 roku.

Znaczenie teorii flogistonu

Chociaż od tego czasu teoria została odrzucona, jest ważna, ponieważ pokazuje przejście między wierzącymi alchemikami w tradycyjnych elementach ziemi, powietrza, ognia i wody oraz prawdziwych chemików, którzy przeprowadzili eksperymenty, które doprowadziły do ​​identyfikacji prawdziwych pierwiastków chemicznych i ich reakcji.

Jak miał działać flogiston

Zasadniczo sposób, w jaki ta teoria działała, polegał na tym, że cała materia palna zawierała substancję zwaną flogistonem. Kiedy ta materia została spalona, ​​flogiston został uwolniony. Flogiston nie miał zapachu, smaku, koloru ani masy. Po uwolnieniu flogistonu pozostałą materię uznano za opróżnioną, co miało sens dla alchemików, ponieważ nie można ich już spalić. Pozostały po spaleniu popiół i pozostałości nazwano kamienną substancją. Calx dostarczył wskazówki do błędu teorii flogistonu, ponieważ ważył mniej niż pierwotna materia. Jeśli istniała substancja zwana flogistonem, gdzie się podziała?

Jednym z wyjaśnień było to, że flogiston mógł mieć masę ujemną. Louis-Bernard Guyton de Morveau twierdził, że flogiston jest po prostu lżejszy od powietrza. Jednak, zgodnie z zasadą Archimede'a, nawet bycie lżejszym od powietrza nie mogło tłumaczyć zmiany masy.

W XVIII wieku chemicy nie wierzyli, że istnieje pierwiastek zwany flogistonem. Joseph Priestly uważał, że łatwopalność może być związana z wodorem. Chociaż teoria flogistonu nie dała wszystkich odpowiedzi, pozostała podstawową teorią spalania aż do lat 80. XVIII wieku, kiedy Antoine-Laurent Lavoisier wykazał, że masa nie jest rzeczywiście tracona podczas spalania. Lavoisier powiązał utlenianie z tlenem, przeprowadzając liczne eksperymenty, które wykazały, że pierwiastek był zawsze obecny. W obliczu przytłaczających danych empirycznych teoria flogistonu została ostatecznie zastąpiona prawdziwą chemią. Do 1800 roku większość naukowców zaakceptowała rolę tlenu w spalaniu.

Flogistykowane powietrze, tlen i azot

Dziś wiemy, że tlen wspomaga utlenianie, dlatego powietrze pomaga podsycać ogień. Jeśli spróbujesz rozpalić ogień w przestrzeni pozbawionej tlenu, będzie ci ciężko. Alchemicy i pierwsi chemicy zauważyli, że ogień płonął w powietrzu, ale nie w niektórych innych gazach. W zamkniętym pojemniku w końcu wypalił się płomień. Jednak ich wyjaśnienie nie było całkiem trafne. Proponowane powietrze flogistonowe było w teorii flogistonu gazem nasyconym flogistonem. Ponieważ było już nasycone, flogistonowane powietrze nie pozwalało na uwolnienie flogistonu podczas spalania. Jakiego gazu używali, który nie wspierał ognia? Później zidentyfikowano sflogistonowane powietrze jako pierwiastek azotu , który jest podstawowym pierwiastkiem w powietrzu, i nie, nie będzie wspierał utleniania.