Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Алхимик и врач Дж. Дж. Бехер предложил теорию флогистона.

Теория флогистона является вытесняется научной теорией , что постулировал существование огня , как элемент называется флогистоне ( / ф л ɒ dʒ ɪ ы т ən , ф л oʊ -, - ɒ п / ) [1] [2] содержится внутри горючие тела и выделяются при горении . Название происходит от древнегреческого φλογιστόν phlogistón ( сжигание ), от φλόξ phlóx (пламя ). Идея была впервые предложена в 1667 году Иоганном Иоахимом Бехером, а затем более формально сформулирована Георгом Эрнстом Шталем . Теория флогистона пыталась объяснить химические процессы увеличения веса, такие как горение и ржавление , теперь известные как окисление , и от нее отказались до конца 18 века после экспериментов Антуана Лавуазье и других. Теория флогистона привела к экспериментам, которые в конечном итоге завершились открытием кислорода .

Теория [ править ]

Теория флогистона утверждает, что флогистонированные вещества - это вещества, которые при сгорании содержат флогистон и дефлогистон . Дефлогистинг - это процесс высвобождения накопленного флогистона, который поглощается воздухом. Затем растущие растения поглощают этот флогистон, поэтому воздух не загорается самопроизвольно, а также поэтому растительный материал горит так же хорошо, как и он.

Таким образом, флогистон объяснил горение через процесс, противоположный теории кислорода .

Вообще говоря, вещества, горящие на воздухе, богаты флогистоном; тот факт, что горение вскоре прекратилось в замкнутом пространстве, было воспринято как четкое свидетельство того, что воздух обладает способностью поглощать только конечное количество флогистона. Когда воздух станет полностью флогистическим, он больше не сможет поддерживать горение какого-либо материала, а металл, нагретый в нем, не будет давать окалины; флогистированный воздух не мог поддерживать жизнь. Считалось, что дыхание выводит флогистон из организма. [3]

Студент Джозефа Блэка Дэниел Резерфорд открыл азот в 1772 году, и они использовали эту теорию для объяснения своих результатов. Остаток воздуха, оставшийся после сгорания, на самом деле смесь азота и углекислого газа , иногда называли флогистированным воздухом, поскольку он поглотил весь флогистон. И наоборот, когда Джозеф Пристли открыл кислород , он считал, что это дефлогистированный воздух, способный соединяться с большим количеством флогистона и, таким образом, поддерживать горение дольше, чем обычный воздух. [4]

История теории флогистона [ править ]

Эмпедокл сформулировал классическую теорию о том, что существует четыре элемента: вода, земля, огонь и воздух, и Аристотель усилил эту идею, охарактеризовав их как влажные, сухие, горячие и холодные. Таким образом, огонь рассматривался как вещество, а горение рассматривалось как процесс разложения, применимый только к соединениям. Опыт показал, что горение не всегда сопровождается потерей материала, и для объяснения этого требовалась более точная теория. [5]

Иоганн Иоахим Бехер [ править ]

В 1667 году Иоганн Иоахим Бехер опубликовал свою книгу Physica subterranea , которая содержала 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 . [6] [7] Terra pinguis был элементом, который придавал маслянистые , сернистые или горючие свойства. [8] Бехер считал, что terra pinguis является ключевой особенностью горения и выделяется при горении горючих веществ. [6]Бехер не имел большого отношения к теории флогистона в том виде, в каком 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. [9] Идея Бехера заключалась в том, что горючие вещества содержат горючее вещество, terra pinguis . [10]

Георг Эрнст Шталь

Георг Эрнст Шталь [ править ]

В 1703 году Георг Эрнст Шталь , профессор медицины и химии в Галле , предложил вариант теории, в котором он переименовал terra pinguis Бехера в флогистон , и именно в этой форме теория, вероятно, оказала наибольшее влияние. [11] Сам термин «флогистон» не был изобретением Шталь. Есть свидетельства того, что это слово использовалось еще в 1606 году и очень похоже на то, для чего его использовал Шталь. [9] Этот термин произошел от греческого слова, означающего «воспламенять». В следующем абзаце описывается взгляд Шталя на флогистон:

Для Шталя металлы были соединениями, содержащими флогистон в сочетании с оксидами металлов (кальцием); при зажигании флогистон освобождался от металла, оставляя за собой оксид. Когда оксид нагревали веществом, богатым флогистоном, например древесным углем, окалина снова поглощала флогистон и регенерировала металл. Флогистон был определенным веществом, одинаковым во всех своих сочетаниях. [10]

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. [9] По мнению Шталя, флогистон был веществом, которое не могло существовать. положить в бутылку, но, тем не менее, можно было переложить. Для него дерево было просто комбинацией ясеня и флогистона, а сделать металл было так же просто, как достать металлический окалин и добавить флогистон. [10] Сажа была почти чистым флогистоном, поэтому нагревание ее металлической окалиной превращает окалину в металл, и Шталь попытался доказать, что флогистон в саже и сере идентичны, преобразовавсульфаты серы в печени с помощью древесного угля. Он не учел увеличение веса при сгорании олова и свинца, которые были известны в то время. [12]

Дж. Х. Потт [ править ]

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 веществами, природа которых широко известна, но не легко 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. [9]Потт также заметил тот факт, что при сжигании определенных веществ они увеличиваются в массе вместо того, чтобы терять массу флогистона по мере его выхода; 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:

  1. Форма флогистона состоит из кругового движения вокруг своей оси.
  2. В однородном состоянии его нельзя сжечь или растворить в огне.
  3. Причина, по которой он вызывает расширение в большинстве тел, неизвестна, но не случайна. Он пропорционален плотности текстуры тел или близости их телосложения.
  4. Увеличение веса при прокаливании становится очевидным только по прошествии длительного времени и связано либо с тем, что частицы тела становятся более компактными, уменьшают объем и, следовательно, увеличивают плотность, как в случае свинца; или что маленькие тяжелые частицы воздуха оседают в веществе, как в случае порошкового оксида цинка.
  5. Воздух привлекает флогистон тел.
  6. Приведенный в движение флогистон является главным действующим началом в природе всех неодушевленных тел.
  7. Это основа цветов.
  8. Это главный агент брожения. [9]

Формулировки Потта предложили немного новой теории; он просто предоставил дополнительные детали и сделал существующую теорию более доступной для обычного человека.

Другое [ править ]

Иоганн Юнкер также создал очень полную картину флогистона. Читая работы 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, поместив вещества в герметичную колбу и попытавшись сжечь их. [9]

Гийом-Франсуа Руэль принес теорию флогистона во Францию, и он был очень влиятельным ученым и учителем, поэтому она очень быстро приобрела прочные позиции. Многие из его учеников сами по себе стали очень влиятельными учеными, в том числе и Лавуазье. [10] 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. [9]

Джованни Антонио Джоберт представил творчество Лавуазье в Италии. Джоберт выиграл конкурс на призы 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 («Химическая экспертиза доктрины флогистона и учение пневматистов о природе воды »), который считается наиболее оригинальной защитой теории состава воды Лавуазье, появившейся в Италии. [13]

Вызов и смерть [ править ]

В конце концов, количественные эксперименты выявили проблемы, в том числе тот факт, что некоторые металлы набирали вес после сгорания, хотя предполагалось, что они потеряли флогистон. Некоторые [ кто? ] Сторонники флогистона объяснили это тем, что флогистон имеет 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 показали, что просто быть легче воздуха нельзя объяснить увеличением веса. Сам Шталь не занимался проблемой металлов, которые горят и набирают вес, но те, кто следовали его школе мысли, были теми, кто работал над этой проблемой. [9]

В течение восемнадцатого века, когда стало ясно, что металлы прибавили в весе после окисления, флогистон все больше рассматривался как принцип, а не материальное вещество. [14] К концу восемнадцатого века для нескольких химиков, которые все еще использовали термин флогистон, это понятие было связано с водородом . Джозеф Пристли , например, в виде реакцию пары на железе, в то время как в полной мере признает , что набирает вес железа после того, как он связывается с кислородом с образованием окалины , оксид железа, железо также теряет «основу воспламеняющегося воздуха ( водород ), и это вещество или принцип, которому мы дали название флогистон ». [15] ЧитаетОписание Лавуазье кислорода как окисляющего принципа (отсюда и его название от древнегреческого: oksús , «острый»; génos , «рождение», относящееся к предполагаемой роли кислорода в образовании кислот), Пристли описал флогистон как щелочной принцип. [16]

Флогистон оставался доминирующей теорией до 1770-х годов, когда Антуан-Лоран де Лавуазье показал, что для сгорания требуется газ, который имеет вес (в частности, кислород ) и может быть измерен с помощью взвешивания закрытых сосудов. [17] Использование закрытых сосудов де Лавуазье и ранее Михаилом Ломоносовым также отрицало плавучесть, замаскировавшую вес газов сгорания, и привело к принципу сохранения массы . Эти наблюдения разрешили массовый парадокс и подготовили почву для новой кислородной теории горения. [18] Элизабет Фулхэм экспериментально продемонстрировала, что многие реакции окисленияпроисходят только в присутствии воды , они напрямую связаны с водой, и эта 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 появилась в печати вскоре после казни Лавуазье за членство в генеральной ферме во время Французской революции . [19] [20]

Опытные химики, поддержавшие теорию флогистона Шталя, попытались ответить на вызовы, предложенные Лавуазье и новыми химиками. При этом теория флогистона стала более сложной и предполагала слишком многое, что способствовало полному упадку теории. [18] 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. [21]

Заметки [ править ]

  1. ^ Уэллс, Джон С. (2008). Словарь произношения Longman (3-е изд.). Лонгман. ISBN 978-1-4058-8118-0.
  2. ^ Mauskop, Seymour (2002-11-01). "Теория флогистона Ричарда Кирвана: его успех и судьба". Ambix . 49 (3): 185–205. DOI : 10,1179 / amb.2002.49.3.185 . ISSN 0002-6980 . PMID 12833914 . S2CID 170853908 .   
  3. ^ Джеймс Брайант Конант, изд. Свержение теории флогистона: химическая революция 1775–1789 гг . Кембридж: Издательство Гарвардского университета (1950), 14. OCLC 301515203 . 
  4. ^ «Пристли, Джозеф» . Spaceship-earth.de. Архивировано из оригинала на 2009-03-02 . Проверено 5 июня 2009 .
  5. ^ Ладенбург, доктор А (1911). Лекции по истории химии . Издательство Чикагского университета. п. 4 . Проверено 26 августа, 2016 .
  6. ^ a b Боулер, Питер Дж (2005). Создание современной науки: исторический обзор . Чикаго: Издательство Чикагского университета. п. 60. ISBN 9780226068602.
  7. ^ Бехер, Physica Subterranea стр. 256 и след.
  8. ^ Брок, Уильям Ходсон (1993). История химии Нортона (1-е американское изд.). Нью-Йорк: У.В. Нортон. ISBN 978-0-393-03536-0.
  9. ^ a b c d e f g h Уайт, Джон Генри (1973). История теории флогистона . Нью-Йорк: ISBN AMS Press Inc. 978-0404069308.
  10. ^ a b c d Лестер, Генри М .; Кликштейн, Герберт С. (1965). Справочник по химии . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета.
  11. ^ Мейсон, Стивен Ф., (1962). История наук (исправленное издание). Нью-Йорк: Книги Кольера. Гл. 26.
  12. ↑ Ладенбург, 1911 , стр. 6–7.
  13. ^ Abbri, Фердинандо (2001). «ДЖОБЕРТ, Джованни Антонио» . Dizionario Biografico degli Italiani [ Биографический словарь итальянцев ]. 55 . Проверено 15 сентября 2017 года .
  14. ^ Для обсуждения того, как термин флогистон понимался в течение восемнадцатого века, см .: Джеймс Р. Партингтон и Дуглас Маккай; «Исторические исследования по теории флогистона»; Анналы науки , 1937, 2 , 361–404; 1938, 3 , 1–58; и 337–371; 1939, 5 , 113–149. Перепечатано в 1981 году как ISBN 978-0-405-13895-9 . 
  15. ^ Джозеф Пристли (1796). Соображения по поводу учения о флогистоне и разложении воды . Филадельфия: Томас Добсон, стр.26.
  16. ↑ Джозеф Пристли (1794). Заведующие лекциями по курсу экспериментальной философии . Лондон: Джозеф Джонсон.
  17. ^ Николас В. Бест, «Размышления Лавуазье о флогистоне I: против теории флогистона» , « Основы химии» , 2015, 17 , 137–151.
  18. ^ а б Ihde, Аарон (1964). Развитие современной химии . Нью-Йорк: Харпер и Роу. п. 81 .
  19. ^ Rayner-Canham, Marelene; Райнер-Кэнхэм, Джеффри (2001). Женщины в химии: их меняющиеся роли с алхимических времен до середины двадцатого века . Филадельфия: Фонд химического наследия. С. 28–31. ISBN 978-0941901277. Проверено 2 марта +2016 .
  20. Перейти ↑ Datta, NC (2005). История химии . Хайдарабад: Universities Press. С. 247–250. ISBN 9788173715303. Проверено 2 марта +2016 .
  21. ^ Партингтон, младший; Маккай, Дуглас (1981). Исторические исследования по теории флогистона . Арно Пресс. ISBN 978-0405138508.