Flogistonas: istorinė degimo teorija ir deguonies atradimas
Iki 1772 m. daugelis mokslininkų manė, kad medžiagose yra kažkas, ką jie vadino flogistonu. Kai medžiagos degė, flogistonas išsiskyrė, palikdamas kietus pelenus, vadinamus kalksu. Ši teorija paaiškino, kodėl sudegus kurui masė buvo mažesnė už pradinę masę.
Kas buvo flogistonas ir kodėl ši hipotezė kilo?
Flogistono (phlogiston) idėja atsirado XVII–XVIII a. kaip bandymas paaiškinti degimą, rūdijimą (kalcinaciją) ir net kvėpavimą. Pagal šią hipotezę materiali dalis praranda kažkokį nematomą „degimo principą“ — flogistoną — ir lieka sunkesnės liekanos (kalxai). Flogistono sąvoka buvo intuityvi: degimo metu kažkas „išeina“ iš medžiagos, todėl pelenai ar oksidai atrodė lengvesni už pradinį metalą ar kurą.
Eksperimentai ir deguonies atradimas
Atlikus kruopščius eksperimentus, kurių metu buvo matuojama dujų masė, paaiškėjo, kad flogistono teorija buvo klaidinga. Taip buvo atrastas deguonis. Svarbūs atradimai įvyko 1770–1775 m. — keli mokslininkai (tarp jų C. W. Scheele ir J. Priestley) izolavo dujų, kurias vėliau suprato kaip svarbų degimo agentą. Priestley vadino ją „dephlogisticated air“ (liet. „dephlogistikuotu oru“), nes pats aiškino reiškinius pagal flogistono modelį.
Antoine Lavoisier ir teorijos suvertimas
Rimtesnius instrumentinius ir kiekybinius tyrimus atliko Antoine Lavoisier, kuris tiksliai matavo mases uždarose sistemos ir parodė, kad metalai, „kalcinuodamiesi“, iš tiesų priauga masės — jie susijungia su dujine medžiaga (deguonimi). Lavoisier aiškiai parodė, jog degimo metu medžiagos ne praranda, o prisijungia prie deguonies, o tai paaiškina masės padidėjimą ar kitus stebimus pokyčius. Tai galutinai paneigė flogistono paaiškinimą ir atvėrė kelią moderniajai cheminės reakcijos sampratai. Lavoisier taip pat prisidėjo prie cheminės terminologijos ir elementų sampratos vystymo.
Kodėl flogistonas darėsi nepatikimas?
Flogistono teorija ilgą laiką buvo populiari, nes ji apibūdino daug kasdien matomų reiškinių be sudėtingų matavimų. Tačiau, kai chemikai pradėjo naudoti tikslų svėrimą ir dujų analizę, atsirado kliūtys flogistono interpretacijai:
- uždaruose eksperimentuose aiškiai matėsi masės pokyčiai;
- kolekcija dujų ir jų analizė (pvz., deguonies išskyrimas) rodė, kad tam tikra dujinė medžiaga dalyvauja degime;
- kai kurie flogistono propaguotojai bandė reikšti paradoksus teigdami, kad flogiston turi „neigiamą masę“, kas buvo nepatikima ir nepatikrinama hipotezė.
Kas šiandien yra degimas?
Šiandien žinome, kad dauguma degimo procesų yra oksidacijos reakcijos — atomai ar molekulės (dažniausiai medžiagos anglies ar vandenilio atomai) reaguoja su deguonimi, sudarydami oksidus (pvz., anglies dioksidą, vandens garus) ir išlaisvindami energiją kaip šilumą ir šviesą. Energetiniai pokyčiai paaiškinami cheminės energijos kitimu ir termodinaminiais principais — tai, ką anksčiau aiškino flogistonas, dabar suprantama kaip energijos perdavimas aplinkai ir elektronų persitvarkymas molekulėse. Šiandien tai laikome energijos perdavimo aplinkai įrodymu.
Flogistono reikšmė mokslo istorijoje
Nors flogistono teorija buvo klaidinga, ji turėjo svarbią istorinę reikšmę: skatino eksperimentus, kėlė hipotezes ir sukūrė poreikį tiksliai matuoti bei sisteminti rezultatus. Flogistono kritika ir atsisakymas prisidėjo prie chemijos perėjimo nuo nuomonių pagrįsto mokslo prie kiekybinės, teorijas griežtai tikrinančios praktikos, kurią žinome šiandien.
