De weggegooide Phlogiston-theorie in de geschiedenis van de vroege chemie

De mensheid heeft misschien al duizenden jaren geleden geleerd om vuur te maken, maar tot voor kort wisten we niet hoe het werkte. Veel theorieën werden voorgesteld om te proberen uit te leggen waarom sommige materialen brandden, terwijl andere dat niet deden, waarom vuur warmte en licht gaf en waarom verbrand materiaal niet hetzelfde was als het uitgangsmateriaal.

De Phlogistontheorie was een vroege chemische theorie om het oxidatieproces te verklaren, de reactie die optreedt tijdens verbranding en roest. Het woord "phlogiston" is een oude Griekse term voor "opbranden", die op zijn beurt is afgeleid van het Griekse "phlox", wat vlam betekent. Phlogiston-theorie werd voor het eerst voorgesteld door de alchemist Johann Joachim (J.J.) Becher in 1667. De theorie werd formeler verklaard door Georg Ernst Stahl in 1773.

Het belang van Phlogiston-theorie

Hoewel de theorie sindsdien is weggegooid, is het belangrijk omdat het de overgang toont tussen alchemisten die geloven in de traditionele elementen van aarde, lucht, vuur en water, en echte chemici, die experimenten hebben uitgevoerd die hebben geleid tot de identificatie van echte chemische elementen en hun reacties.

Hoe Phlogiston moest werken

Kortom, de manier waarop de theorie werkte was dat alle brandbare materie een stof bevatte die phlogiston heette. Toen deze kwestie werd verbrand, werd de phlogiston vrijgegeven. Phlogiston had geen geur, smaak, kleur of massa. Nadat de phlogiston was bevrijd, werd de resterende materie als deflogistisch beschouwd, wat logisch was voor de alchemisten, omdat je ze niet meer kon verbranden. De as en resten die overblijven na verbranding werd de calx van de stof genoemd. Het calx gaf een idee van de fout in de phlogiston-theorie, omdat het minder woog dan de oorspronkelijke materie. Als er een stof met de naam phlogiston was, waar was die dan gebleven??

Een verklaring was dat de phlogiston een negatieve massa kan hebben. Louis-Bernard Guyton de Morveau stelde voor dat phlogiston simpelweg lichter was dan lucht. Maar volgens het principe van Archimede kon zelfs lichter zijn dan lucht de massaverandering niet verklaren.

In de 18e eeuw geloofden chemici niet dat er een element was dat phlogiston heette. Joseph Priestly geloofde dat ontvlambaarheid gerelateerd kan zijn aan waterstof. Hoewel de phlogistontheorie niet alle antwoorden bood, bleef het de belangrijkste verbrandingstheorie tot de jaren 1780, toen Antoine-Laurent Lavoisier aantoonde dat massa niet echt verloren was gegaan tijdens de verbranding. Lavoisier koppelde oxidatie aan zuurstof en voerde talloze experimenten uit die aantoonden dat het element altijd aanwezig was. In het licht van overweldigende empirische gegevens werd de phlogistontheorie uiteindelijk vervangen door echte chemie. Tegen 1800 accepteerden de meeste wetenschappers de rol van zuurstof bij verbranding.

Flogistische lucht, zuurstof en stikstof

Tegenwoordig weten we dat zuurstof oxidatie ondersteunt, en dat is waarom lucht helpt om een ​​brand te voeden. Als je probeert een vuur aan te steken in een ruimte zonder zuurstof, heb je het moeilijk. De alchemisten en vroege chemici merkten op dat vuur in de lucht brandde, maar niet in bepaalde andere gassen. In een afgesloten verpakking zou uiteindelijk een vlam opbranden. Hun verklaring klopte echter niet helemaal. De voorgestelde flogistische lucht was in de phlogiston-theorie een gas dat verzadigd was met phlogiston. Omdat het al verzadigd was, liet flogistische lucht de afgifte van phlogiston tijdens verbranding niet toe. Welk gas gebruikten ze dat geen vuur ondersteunde? Flogistische lucht werd later geïdentificeerd als het element stikstof, het primaire element in lucht, en nee, het ondersteunt geen oxidatie.