Ludzkość mogła nauczyć się palić tysiące lat temu, ale dopiero niedawno zrozumieliśmy, jak to działa. Zaproponowano wiele teorii wyjaśniających, dlaczego niektóre materiały się paliły, a inne nie, dlaczego ogień oddawał ciepło i światło oraz dlaczego spalony materiał nie był taki sam jak substancja wyjściowa.
Teoria flogistonu była wczesną teorią chemiczną do wyjaśnienia proces utleniania, czyli reakcja zachodząca podczas spalanie i rdzewieje. Słowo „flogiston” jest starożytnym greckim określeniem „spalanie”, które z kolei pochodzi od greckiego „floks”, co oznacza płomień. Teorię flogistonu po raz pierwszy zaproponował alchemik Johann Joachim (J.J.) Becher w 1667 r. Teorię tę formalnie sformułował Georg Ernst Stahl w 1773 roku.
Znaczenie teorii flogistonu
Chociaż od tego czasu teoria została odrzucona, jest ważna, ponieważ pokazuje przejście między wierzeniami alchemików 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 Phlogiston miał działać?
Zasadniczo działała teoria, że cała materia palna zawiera substancję zwaną flogistonem. Kiedy ta materia została spalona, flogiston został zwolniony. Phlogiston nie miał zapachu, smaku, koloru ani masy. Po uwolnieniu flogistonu pozostała materia została uznana za deflogistowaną, co miało sens dla alchemików, ponieważ nie można ich już spalić. Popiół i pozostałości po spaleniu nazywano łydką substancji. Łyk dostarczył wskazówki do błędu teorii flogistonu, ponieważ ważył mniej niż pierwotna materia. Jeśli istniała substancja o nazwie flogiston, to gdzie ona poszła?
Jednym z wyjaśnień było to, że flogiston może mieć masę ujemną. Louis-Bernard Guyton de Morveau zaproponował, że flogiston jest po prostu lżejszy od powietrza. Jednak zgodnie z zasadą Archimede'a nawet bycie lżejszym od powietrza nie mogło być przyczyną zmiany masy.
W XVIII wieku chemicy nie wierzyli, że istnieje element zwany flogistonem. Joseph Priestly wierzył, że łatwopalność może być związana z wodorem. Chociaż teoria flogistonu nie dała wszystkich odpowiedzi, pozostała podstawową teorią spalania aż do lat 80. XVII wieku, kiedy Antoine-Laurent Lavoisier wykazał, że masa nie była tak naprawdę zagubiona spalanie. Lavoisier powiązał utlenianie z tlenem, przeprowadzając liczne eksperymenty, które wykazały, że pierwiastek był zawsze obecny. W obliczu przytłaczających danych empirycznych teorię flogistonu ostatecznie zastąpiono prawdziwą chemią. Do 1800 roku większość naukowców zaakceptowała rolę tlenu w spalaniu.
Flogistowane powietrze, tlen i azot
Dziś wiemy, że tlen wspomaga utlenianie, dlatego powietrze pomaga podsycić ogień. Jeśli spróbujesz rozpalić ogień w przestrzeni bez tlenu, będziesz miał ciężki czas. Alchemicy i pierwsi chemicy zauważyli, że ogień płonął w powietrzu, ale nie w niektórych innych gazach. W zamkniętym pojemniku płomień ostatecznie wypali się. Jednak ich wyjaśnienie nie było całkiem właściwe. Proponowane flogistowane powietrze było gazem w teorii flogistonu nasyconym flogistonem. Ponieważ było już nasycone, flogistyczne powietrze nie pozwoliło na uwolnienie flogistonu podczas spalania. Jakiego gazu używali, który nie wspierał ognia? Pflogowane powietrze zostało później zidentyfikowane jako pierwiastek azot, który jest podstawowym pierwiastkiem w powietrzu, i nie, nie będzie wspierać utleniania.