Теорія Флогістона.
Концепція збереження маси - це "велика ідея", яка ознаменувала кінець алхімії та початок хімії, якою ми її знаємо. Зазвичай Антуану Лавозьє приписують "відкриття" в 1789 році, проводячи хімічні експерименти в закритих, закритих контейнерах і зважуючи речі до і після хімічних або нагрівальних процесів на контейнерах. Але в той час існувала віра в "калорійність" - "теплову речовину", і багато хто задавався питанням, чи калорія має вагу. Люди зважували речі до і після хімічних процесів до 1789 року, і результати були заплутаними. В одних процесах калорійність здавалася позитивною, в інших - негативною.
То що було першим? Що мотивувало експерименти, що призвели до збереження масового підтвердження? Це були зусилля, щоб знайти вагу калорій? Чи було це переконанням, що масу потрібно зберігати? Чи вважалася калорійність частиною цього закону збереження?
Що, зокрема, мотивувало Лавуазьє? Його експериментальна робота зруйнувала теорію флогістону/калорій, яка була прийнята протягом 100 років. Це була його мета, підтвердити або спростувати те, що тепло (калорійність) мало вагу?
Найкраще, що я знайшов в Інтернеті про цей період в історії хімії, - це Рошель Форестер «Історія хімії: від теорії Флогістона до періодичної системи».
Теорія Флогістона.
Хіміки/алхіміки сімнадцятого століття намагалися зрозуміти процеси горіння та горіння: повільні фізичні зміни металів у повітрі (прожарювання, яке ми зараз називаємо окисленням), і швидке спалювання палива. Прикладом прожарювання є іржавіння заліза. Зворотний процес - перетворення залізної руди в металеве залізо. Кальцинація відбувалась "природним шляхом", але перетворення руд у метал може бути здійснено лише дією нагрівання спалюванням деревини або вугілля.
На цей час чотири елементи греків вже були перевизначені. Повітря більше не вважалося стихією, і наприкінці 1600-х три, що залишилися, були названі "землями":
- Склоподібна земля надала матерії міцності.
- Рідка земля надавала їй ліквідності.
- Жирна земля (згодом названа флогістоном) надавала їй горючості.
Бехер переробив їх на три "сутності":
- Сіль або тера лапіда, суть фіксованості та інертності.
- Ртуть або terra mercurialis, суть плинності.
- Сірка або terra pinguis, суть горючості.
Німецький лікар і хімік Герог Ернст Шталь (1660-1734) у 1697 році Основи зимотехнії перейменовує terra pinguis у "флогістон", вважаючи це єдиним принципом. У його теорії флогістону спалення сірки та інших речовин, а також кальцинація металів передбачають втрату флогістону. У металі був флогістон, а в кальці ні. Але коли кал нагрівається вуглецем або іншими речовинами, що містять флогістон, кал повертає флогістон, відновлюючи початковий метал. Деревина та деревне вугілля мали бути багаті флогістоном. У цей час мало хіміків проводили хімічні експерименти, використовуючи ретельні вимірювання, тому теорія флогістону здавалася адекватною. Теорія правильно описувала багато експериментів, але траплялися клопітні випадки, і Шаль почав сумніватися у теорії флогістону на початку 1700-х років.
Теорія Флогістона, здавалося, дала хорошу модель для багатьох експериментів:
- На це припадали подібні властивості металів, оскільки всі вони містили флогістон.
- Метали та їх кальси були пов’язані між собою, вони просто мали різну кількість флогістону.
- Це пояснювало, чому свічки гаснуть, коли їх поміщають у закриту банку. Повітря насичується флогістоном.
- Миша гине в закритому контейнері або в контейнері, де свічка згоріла, поки не згасне, оскільки повітря насичене флогістоном.
- Вугілля залишає дуже мало попелу при згорянні, оскільки це майже чистий флогістон.
- Деякі металеві попели перетворюються назад в метали при нагріванні вугіллям, оскільки вугілля відновлює флогістон до попелу.