Флогистон — история на теорията за горенето и откриването на кислорода
Флогистон: история на теорията за горенето и експериментите, които разобличиха идеята и доведоха до откриването на кислорода.
До 1772 г. много учени смятат, че веществата съдържат нещо, което наричат флогистон. Когато веществата изгаряли, флогистонът се отделял, оставяйки твърда пепел, наречена калкс. Тази теория обяснява защо масата след изгарянето на горивата е по-малка от първоначалната маса.
Внимателни експерименти, при които се измерват масите на газовете, показват, че теорията за флогистona е погрешна. Това води до откриването на кислорода. Въпреки това някои учени продължават да вярват във флогистона. Те смятали, че това обяснява топлината и светлината, отделяни при реакциите на горене. Днес ние разглеждаме това като доказателство за пренос на енергия към околната среда.
Произход и основни идеи на теорията
Теорията за флогистона се появява през 17. и 18. век като опит да се обяснят процесите на горене и калцинация. Нейни ранни форми са предложени от учени като Йохан Бехер и по-късно разработена от Георг Ернст Щал (Georg Ernst Stahl). Според идеята, веществата съдържат невидим и лесноотделящ се компонент — флогистон, който се освобождава при горене или калцинация. Калксът (твърдата пепел след горенето) се смятал за останалото тяло без флогистон.
Проблеми и контраексперименти
С течение на времето станаха видими няколко противоречия. Например при калцинация на някои метали техният калкс имал по-голяма, а не по-малка маса спрямо първоначалния метал. За да се запази теорията, привържениците предположили, че флогистoнът има "отрицателна маса" или че се губи нещо, което намалява тежестта — обяснения, които звучат изкуствено и неконсистентно.
Квантитативните експерименти, при които се измерват масите на реакционните вещества и отделяните газове, изиграха ключова роля. Химиците започнаха да работят с прецизни везни и затворени съдове, което позволи да се проследи масата по време на реакциите и да се покаже, че при горене веществото взема нещо от въздуха — факт, който не пасва на класическата флогистонна интерпретация.
Откриването на кислорода и ролята на Лавоазие
Независимо от това, няколко учени направиха важни открития. Карл Вилхелм Шееле и Джоузеф Пристли успяха да изолират газ, който поддържа горенето особено добре; Пристли го нарече "дефлогистициран въздух" (dephlogisticated air), т.е. въздух без флогистон. Антоан Лавоазие проведе прецизни тегловни експерименти и демонстрира, че при горене веществата се комбинират с този газ — той даде името "oxygène" (кислород) и обясни калцинацията като резултат от присъединяване на кислород, а не от отделяне на флогистон.
Защо някои учени продължиха да вярват във флогистона
Съпротивата срещу новата теория имаше няколко причини: навици и дългогодишни учебни традиции, сложността на новите количествени методи и желанието да се запази добре работеща обяснителна рамка. Някои учени адаптираха флогистонната теория, като ѝ приписаха странни свойства (напр. отрицателна маса), за да я направят съвместима с новите наблюдения.
Значение и наследство
Отхвърлянето на флогистона и приемането на кислородната теория бележат важен преход в историята на науката — т.нар. "химическа революция". Това доведе до развитието на съвременната химия, належащото приемане на количествения подход и формулирането на закона за запазване на масата. Макар флогистонът да се оказа погрешна идея, самият опит да се обясни горенето стимулира експерименталната работа и подобри методите за измерване, които и до днес са в основата на науката.
Днес историята на флогистона се изучава като пример за това как научните теории се появяват, адаптират и в крайна сметка се заменят, когато нови данни и по-добри експериментални техники предоставят по-обясняваща и тестируема рамка.
обискирам