Флогистон – это гипотетическая невесомая материя, имеющаяся во всех телах способных к горению. Предполагалось, что он высвобождается в процессе горения.
Конец XVII - начало XVIII веков связаны с бурным развитием металлургии. При этом возникли две проблемы, которые потребовали серьезных научных исследований:
- Наличие больших потерь при выплавке металлов, который превращался при выплавке в окалину.
- Уничтожение лесов в Европе, которое вызвало топливный кризис.
Увеличение массы металлов, которое возникало при их нагреве, требовало объяснения.
Внешняя похожесть окалин металлов на древесную золу приводила к мысли о том, что «нечто» уходит из металла.
Теория о флогистоне считается первой научной теорией в химии. Эта теория была неверна, но стала в восемнадцатом веке локомотивом в развитии теории об элементах и помогла освободить химию от алхимиков.
Зарождение учения
Учение о флогистоне возникло в конце XVII века, и было распространено в XVIII. Его господство продолжалось почти сто лет.
Автором первых работ о материальном горючем (флогистоне) считают И.И. Бехера. В своей работе «Минеральный алфавит» (1689 год) исследователь предложил свое учение о трех землях, которые составляют тела:
- плавкая и каменистая земля (в работе Бехера – стеклующаяся земля),
- жирная и горючая земля (жирная или сера),
- летучая земля (арсеник (мышьяк)).
Первый вид земли создает у материальных объектов телесность, субстанцию и сущность.
Вторая земля создает у вещества консистенцию, цвет, вкус и т.д. Бехер объяснял горючесть тел присутствием второго вида земли.
Третий вид земли дает телам форму, проницаемость, запах, блеск, свечение и т.д.
Бехер полагал, что все тела живые и неживые составлены из сочетаний земель и воды или земель между собой.
Теория Бехера имеет прямое сходство с учением алхимиков, в котором свойство горючести объяснялось наличием серы в телах.
Однако, заметим, что принципиальным отличием учения Бехера является то, что три вида земли и вода в представлении ученого – это материальные компоненты всех смешанных тел. Тогда как три начала алхимиков являются носителями трех качеств тел:
- горючести,
- летучести,
- огнепостоянства.
Рост массы металла в процессе его обжига ученый пояснял соединением его с огненной материей.
Ученый не утверждал, что в процессе горения происходит выделение жирной земли.
Бехер называл тело горючим, если оно разрежается и разрушается в пламени.
Теорию Бехера при его жизни не признавали.
Гипотезу этого ученого принято считать основой для создания теории флогистона.
Теория Шталя о флогистоне
Гипотезы Бехера получили свое развитие в работах Г. Шталя. Именно он именовал жирную землю флогистоном в своих трудах.
Шталь проводил эксперименты по плавке металлов, например, расплавив олово, нагревал его до каления. На поверхности металла возникал черный порошок (оксид олова). Сосуд с металлом снимался с огня, в него добавлялся свечной жир, порошок возвращал свое начальное состояние.
Исследователь предположил, что при обжигании металлов из них выходит флогистон, происходит переход металлов в порошкообразное состояние, но к ним ничего не добавляется.
Смысл теории о флогистоне можно сформулировать следующими положениями:
- В телах способных к горению имеется материальная компонента, названная флогистоном.
- Горение можно определить как процесс разложения тела, при котором происходит выделение флогистона, с последующим рассеиванием его в воздухе.
- Воздух является растворителем флогистона. При помощи определённого количеств воздуха можно растворить определенное количество флогистона, так поясняется прекращение горения в изолированном пространстве.
- В процессе горения флогистон выделяется из тела в виде вихрей, в этом случае можно наблюдать огонь.
- Растения способны получать флогистон из воздуха.
- Человек не может выделить флогистон в чистом виде.
- Вещества, которые могут сгорать без остатка, имеют наибольший процент флогистона в своем составе.
- Флогистон – это вещество с отрицательной массой.
- Флогистон является самой легкой материальной субстанцией.
Основой теории Шталя были представления о том, что свойства веществ определяются присутствием в них специального их носителя. Ученый неоднократно указывал на то, что флогистон является не только реальным, но и материальным веществом земного происхождения.
Наличие отрицательной массы у флогистона было необходимо для того, чтобы пояснить то, что масса окалины (или суммы продуктов горения) получается большей, чем масса обожжённого металла.
У Г. Шталя не было сомнений в существовании флогистона. Самым убедительным доказательством наличия флогистона ученый считал «синтез» и «анализ» серы.
Так, воздействовав серной кислотой на насыщенный раствор поташа, ученый получил купоросный винный камень (сульфат калия). Сплавив этот сульфат калия с поташем и порошком угля, Шталь приготовил серную печень. За тем, растворял эту печень в воде с прибавлением уксуса, получая серное молоко (мелкодисперсную серу белого цвета). После этого Шталь смешивал серную печень с селитрой и ссыпал смесь в тигель с высокой температурой. Происходила вспышка. В тигле образовывался бесцветная, горькая соль, которая была подобна исходному сульфату калия.
Шталь полагал, что уголь передавал свой флогистон купоросной кислоте, при этом образовывалась сера, в совокупности с поташом образовывавшая серную печень. Серная печень передавала свой флогистон селитре, снова становилась купоросной кислотой.
Теория о флогистоне позднее служила для объяснения всех процессов горения в течение ста лет.
Роль теории о флогистоне в науке
Существуют диаметрально противоположные оценки теории о флогистоне. К позитивной роли этой теории можно отнести следующее:
- Эта теория просто описывала эмпирические данные, относительно процессов горения.
- Теория имеет свою логику, и ее следствия не входят в противоречия с основой теории.
- Данную теорию относят к первым научным теориям в химии. Она побудила к развитию методов численного анализа сложных систем.
- Результатом теории о флогистоне стала активизация научных исследований в области газов.
- Представления о флогистоне стали базой для формирования номенклатуры веществ.
