Η απορριφθείσα θεωρία Phlogiston στην πρώιμη χημεία

Η ανθρωπότητα μπορεί να έχει μάθει πώς να κάνει φωτιά πολλά χιλιάδες χρόνια πριν, αλλά δεν καταλάβαμε πώς λειτούργησε μέχρι πολύ πιο πρόσφατα. Πολλές θεωρίες προτάθηκαν για να εξηγήσουν γιατί ορισμένα υλικά καίγονται, ενώ άλλα όχι, γιατί η φωτιά έδωσε θερμότητα και φως και γιατί το καμένο υλικό δεν ήταν το ίδιο με την αρχική ουσία.

Η θεωρία Phlogiston ήταν μια πρόωρη χημική θεωρία για να εξηγήσει τη διαδικασία οξείδωσης, η οποία είναι η αντίδραση που συμβαίνει κατά τη διάρκεια καύση και σκουριά. Η λέξη "phlogiston" είναι ένας αρχαία ελληνικός όρος για "καύση", ο οποίος με τη σειρά του προέρχεται από το ελληνικό "φλοξ", που σημαίνει φλόγα. Η θεωρία Phlogiston προτάθηκε αρχικά από τον αλχημιστή Johann Joachim (J.J.) Becher το 1667. Η θεωρία αναφέρθηκε πιο επισήμως από τον Georg Ernst Stahl το 1773.

Αν και η θεωρία έκτοτε έχει απορριφθεί, είναι σημαντική επειδή δείχνει τη μετάβαση μεταξύ των αλχημιστών που πιστεύουν στα παραδοσιακά στοιχεία της γης, του αέρα, της φωτιάς και του ύδατος, και αληθινοί χημικοί, οι οποίοι διεξήγαγαν πειραματισμούς που οδήγησαν στην ταυτοποίηση των πραγματικών χημικών στοιχείων και των αντιδράσεών τους.

Βασικά, ο τρόπος με τον οποίο λειτουργούσε η θεωρία ήταν ότι όλες οι εύφλεκτες ύλες περιέχουν μια ουσία που ονομάζεται phlogiston. Όταν το θέμα είχε καεί, το phlogiston απελευθερώθηκε. Το Phlogiston δεν είχε οσμή, γεύση, χρώμα ή μάζα. Μετά την απελευθέρωση του phlogiston, το υπολειπόμενο θέμα θεωρήθηκε ανεφυσικό, το οποίο είχε νόημα στους αλχημιστές, επειδή δεν θα μπορούσατε να τους κάψετε πια. Η τέφρα και τα κατάλοιπα που παραμένουν από την καύση ονομάζονταν κάλλος της ουσίας. Ο κόλπος παρείχε μια ένδειξη για το λάθος της θεωρίας του phlogiston, επειδή ζυγίζει λιγότερο από την αρχική ύλη. Εάν υπήρχε μια ουσία που ονομάζεται phlogiston, πού είχε φύγει;

Μια εξήγηση ήταν ότι το phlogiston μπορεί να έχει αρνητική μάζα. Ο Louis-Bernard Guyton de Morveau πρότεινε απλώς ότι το phlogiston ήταν ελαφρύτερο από τον αέρα. Ωστόσο, σύμφωνα με την αρχή του Archimede, ακόμη και αν είναι ελαφρύτερο από τον αέρα, δεν θα μπορούσε να εξηγήσει τη μαζική αλλαγή.

Τον 18ο αιώνα, οι χημικοί δεν πίστευαν ότι υπήρχε ένα στοιχείο που ονομάζεται phlogiston. Ο Joseph Priestly πίστευε ότι η αναφλεξιμότητα μπορεί να σχετίζεται με το υδρογόνο. Ενώ η θεωρία του phlogiston δεν προσέφερε όλες τις απαντήσεις, παρέμεινε η αρχή της καύσης μέχρι το 1780, όταν ο Antoine-Laurent Lavoisier απέδειξε ότι η μάζα δεν χάθηκε πραγματικά κατά τη διάρκεια καύση. Ο Lavoisier συνδέει την οξείδωση με το οξυγόνο, διεξάγοντας πολυάριθμα πειράματα που έδειξαν ότι το στοιχείο ήταν πάντα παρόν. Εν όψει των συντριπτικών εμπειρικών δεδομένων, η θεωρία του phlogiston αντικαταστάθηκε τελικά από την αληθινή χημεία. Μέχρι το 1800, οι περισσότεροι επιστήμονες αποδέχτηκαν τον ρόλο του οξυγόνου στην καύση.

Σήμερα, γνωρίζουμε ότι το οξυγόνο υποστηρίζει την οξείδωση, γι 'αυτό και ο αέρας βοηθάει στην τροφοδοσία φωτιάς. Εάν προσπαθήσετε να ανάψετε μια φωτιά σε ένα χώρο που δεν έχει οξυγόνο, θα έχετε ένα δύσκολο χρόνο. Οι αλχημιστές και οι πρώτοι χημικοί διαπίστωσαν ότι η φωτιά καίει στον αέρα, αλλά όχι σε ορισμένα άλλα αέρια. Σε ένα σφραγισμένο περιεχόμενο, τελικά μια φλόγα θα καεί έξω. Ωστόσο, η εξήγησή τους δεν ήταν σωστή. Ο προτεινόμενος φλογερωμένος αέρας ήταν ένα αέριο στη θεωρία του phlogiston που ήταν κορεσμένο με phlogiston. Επειδή ήταν ήδη κορεσμένο, ο φλογερωμένος αέρας δεν επέτρεψε την απελευθέρωση του phlogiston κατά την καύση. Ποιο φυσικό αέριο χρησιμοποίησαν αυτό που δεν υποστήριζε φωτιά; Φυσιολογικός αέρας προσδιορίστηκε αργότερα ως το στοιχείο αζώτου, το οποίο είναι το κύριο στοιχείο στον αέρα, και όχι, δεν θα υποστηρίξει την οξείδωση.