Войти
Алхимик и врач Дж. Дж. Бехер предложил теорию флогистона Теория флогистона - это вытесненная научная теория, которая постулировала существование огнеподобного элемента под названием флогистон () содержащиеся в горючих телах и высвобождаемые при сгорании. Название происходит от древнегреческого φλογιστόν phlogistón (сжигание), от φλόξ phlóx (пламя). Идея была впервые предложена в 1667 году Иоганном Иоахимом Бехером, а позже сформулирована более формально Георгом Эрнстом Шталем. Теория флогистона пыталась объяснить такие процессы, как горение и ржавление, теперь все вместе известные как окисление, и от нее отказались до конца 18 века после экспериментов Антуан Лавуазье и другие. Теория флогистона привела к экспериментам, которые в конечном итоге завершились открытием кислорода.
Теория флогистона утверждает, что флогистонированные вещества - это вещества, содержащие флогистон и дефлогистон при сгорании. Дефлогистинг - это процесс высвобождения накопленного флогистона, который поглощается воздухом. Затем растущие растения поглощают этот флогистон, поэтому воздух не воспламеняется самопроизвольно, а также поэтому растительный материал горит так же хорошо, как и он.
Таким образом, флогистон объясняет горение посредством процесса, противоположного процессу кислородной теории.
В целом, вещества, горящие на воздухе, считаются богатыми флогистоном; тот факт, что горение вскоре прекратилось в замкнутом пространстве, был воспринят как четкое свидетельство того, что воздух обладает способностью поглощать лишь конечное количество флогистона. Когда воздух станет полностью флогистированным, он больше не сможет поддерживать горение какого-либо материала, а металл, нагретый в нем, не будет давать окалины; и флогистический воздух не мог поддерживать жизнь. Считалось, что дыхание выводит флогистон из тела.
Ученик Джозефа Блэка Дэниел Резерфорд открыл азот в 1772 году, и пара использовала теорию, чтобы объяснить свои результаты. Остаток воздуха, оставшийся после сжигания, фактически смесь азота и диоксида углерода, иногда упоминался как флогистонный воздух, поскольку он поглотил весь флогистон. И наоборот, когда Джозеф Пристли открыл кислород, он полагал, что это дефлогистированный воздух, способный соединяться с большим количеством флогистона и, таким образом, поддерживать горение дольше, чем обычный воздух.
Эмпедокл сформулировал классическую теорию о том, что существует четыре элемента: вода, земля, огонь и воздух, и Аристотель усилил эту идею, охарактеризовав их как влажный, сухой, горячий и холодный. Таким образом, огонь рассматривался как вещество, а горение рассматривалось как процесс разложения, применимый только к соединениям. Опыт показал, что горение не всегда сопровождалось потерей материала, и для объяснения этого требовалась более точная теория.
В 1667 году Иоганн Иоахим Бехер опубликовал свою книгу Physica subterranea, в которой содержался первый пример того, что впоследствии стало теорией флогистона. В своей книге Бехер исключил огонь и воздух из классической модели элементов и заменил их тремя формами земли: terra lapidea, terra fluida и terra pinguis. Terra pinguis - это элемент, который придает маслянистые, сернистые или горючие свойства. Бехер считал, что terra pinguis является ключевой особенностью горения и высвобождается при сжигании горючих веществ. Бехер не имел большого отношения к теории флогистона в том виде, в котором мы ее знаем сейчас, но он оказал большое влияние на своего ученика Шталя. Основным вкладом Бехера было начало самой теории, однако после него она сильно изменилась. Идея Бехера заключалась в том, что горючие вещества содержат горючее вещество - terra pinguis.
Георг Эрнст Шталь В 1703 году Георг Эрнст Шталь, профессор медицины и химии в Галле, предложил вариант теории в котором он переименовал terra pinguis Бехера во флогистон, и именно в этой форме теория, вероятно, оказала наибольшее влияние. Сам термин флогистон не был изобретен Шталь. Есть свидетельства того, что это слово использовалось еще в 1606 году и очень похоже на то, для чего его использовал Шталь. Этот термин произошел от греческого слова, означающего воспламеняться. В следующем абзаце описывается взгляд Шталя на флогистон:
Для Шталя металлами были соединения, содержащие флогистон в сочетании с оксидами металлов (кальцием); при зажигании флогистон освобождается от металла, оставляя оксид. Когда оксид нагревали веществом, богатым флогистоном, например древесным углем, окалина снова поглощала флогистон и регенерировала металл. Флогистон был определенным веществом, одним и тем же во всех своих сочетаниях.
Первое определение флогистона Шталем впервые появилось в его «Zymotechnia foundationis», опубликованном в 1697 году. Его наиболее цитируемое определение было найдено в трактате по химии под названием «Fundamenta chymiae». в 1723 году. Согласно Шталю, флогистон был веществом, которое нельзя было поместить в бутылку, но тем не менее можно было переносить. Для него дерево было просто комбинацией ясеня и флогистона, а изготовление металла было таким же простым, как получить металл калькс и добавить флогистон. Сажа была почти чистым флогистоном, поэтому нагревание его металлической известью превращает ее в металл, и Шталь попытался доказать идентичность флогистона в сажи и сере, преобразовав сульфаты в печень серы с использованием древесного угля. Он не учел увеличение веса при сгорании олова и свинца, которые были известны в то время.
Иоганн Генрих Потт, ученик одного из учеников Шталя, расширил теорию и попытался сделать ее более понятной для широкой аудитории. Он сравнил флогистон со светом или огнем, заявив, что все три вещества являются субстанциями, природа которых широко известна, но нелегко определить. Он считал, что флогистон следует рассматривать не как частицу, а как сущность, пронизывающую вещества, утверждая, что в фунте любого вещества нельзя просто выделить частицы флогистона. Потт также заметил тот факт, что при сжигании некоторых веществ они увеличиваются в массе вместо того, чтобы терять массу флогистона, когда он улетучивается; По его словам, флогистон был основным принципом огня и не мог быть получен сам по себе. Считалось, что пламя представляет собой смесь флогистона и воды, тогда как смесь флогистона и земли не могла гореть должным образом. Флогистон пронизывает все во Вселенной, он может выделяться в виде тепла при соединении с кислотой. Потт предложил следующие свойства:
Формулировки Потта предложили небольшую новую теорию; он просто предоставил дополнительные детали и сделал существующую теорию более доступной для обычного человека.
Иоганн Юнкер также создал очень полную картину флогистона. Читая работу Шталя, он предположил, что флогистон на самом деле очень материален. Поэтому он пришел к выводу, что флогистон обладает свойством легкости, или что он делает состав, в котором он намного легче, чем без флогистона. Он также показал, что воздух необходим для горения, помещая вещества в герметичную колбу и пытаясь сжечь их.
Гийом-Франсуа Руэль принес теорию флогистона во Францию, и он был очень влиятельным ученым и учителем, поэтому она очень быстро закрепилась. Многие из его учеников сами по себе стали очень влиятельными учеными, в том числе и Лавуазье. Французы рассматривали флогистон как очень тонкий принцип, который исчезает при любом анализе, но присутствует во всех телах. По сути, они следовали прямо из теории Шталя.
Джованни Антонио Джоберт представил творчество Лавуазье в Италии. Джоберт выиграл конкурс призов Мантуанской академии литературы и наук в 1792 году за свою работу, опровергающую теорию флогистона. Он представил доклад в Королевской академии наук Турина 18 марта 1792 года под названием «Examen chimique de la doctrine du phlogistique et de la doctrine des pneumatistes par rapport à la nature de l 'eau» (примерно переводится как Химическая экспертиза доктрина флогистона и доктрина пневматистов относительно природы воды), которая считается наиболее оригинальной защитой теории состава воды Лавуазье, появившейся в Италии.
В конце концов, количественные эксперименты выявили проблемы, в том числе тот факт, что некоторые металлы набирали массу при горении, хотя предполагалось, что они потеряли флогистон. Некоторые сторонники флогистона объяснили это тем, что флогистон имел отрицательный вес; другие, такие как Луи-Бернар Гайтон де Морво, приводили более традиционный аргумент, что он легче воздуха. Однако более подробный анализ, основанный на принципе Архимеда, плотности магния и продуктов его сгорания показал, что просто быть легче воздуха нельзя объяснить увеличением массы. Сам Шталь не обращался к проблеме металлов, которые горят, набирая вес, но те, кто следовали его идеям и не подвергали сомнению его идеи, работали над этой проблемой.
В течение восемнадцатого века, когда это стало Очевидно, что при окислении металлы набирали массу, флогистон все больше рассматривался как принцип, а не как материальное вещество. К концу восемнадцатого века для тех немногих химиков, которые все еще использовали термин флогистон, это понятие было связано с водородом. Джозеф Пристли, например, имея в виду реакцию пара на железо, полностью признавая, что железо набирает массу, поскольку оно связывается с кислородом с образованием кал, оксида железа, железа также теряет «основу легковоспламеняющегося воздуха (водород ), и это вещество или принцип, которому мы дали название флогистон». Следуя описанию Лавуазье кислорода как окисляющего принципа (отсюда и его название от древнегреческого: oksús, «острый»; génos, «рождение», имея в виду предполагаемую роль кислорода в образовании кислот), Пристли описал флогистон как щелочной принцип.
Флогистон оставался доминирующей теорией до 1770-х годов, когда Антуан-Лоран де Лавуазье показал, что для горения требуется газ, имеющий массу (в частности, кислород ) и могут быть измерены путем взвешивания закрытых сосудов. Использование закрытых сосудов де Лавуазье и ранее Михаилом Ломоносовым также отрицало плавучесть, маскировавшую массу газов сгорания, и привело к принципу сохранения массы. Эти наблюдения разрешили парадокс масс и подготовили почву для новой кислородной теории горения. Элизабет Фулхейм экспериментально продемонстрировала, что многие реакции окисления происходят только в присутствии из воды, что они напрямую включают воду, и что вода регенерируется и обнаруживается в конце реакции. Основываясь на своих экспериментах, она не согласилась с некоторыми выводами Лавуазье, а также с критикуемыми им теоретиками флогистона. Ее книга на эту тему была напечатана вскоре после казни Лавуазье за членство в генерале фермы во время Французской революции.
Опытные химики, поддержавшие теорию флогистона Шталя, попытались ответить на вызовы, предложенные Лавуазье и новые химики. При этом теория флогистона стала более сложной и слишком многогранной, что привело к полному краху теории. Многие люди пытались переделать свои теории о флогистоне, чтобы теория работала с тем, что делал Лавуазье в своих экспериментах. Пьер Маккер много раз переформулировал свою теорию, и хотя он, как говорят, считал, что теория флогистона обречена, он поддерживал флогистон и пытался заставить эту теорию работать.
