Кто опроверг теорию флогистона. Краткая история химии

Теория флогистона опровергнута наукой. Термин «флогистон» в настоящее время не применяется в научных трудах, кроме работ по истории науки.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

Химия 46. Реакция горения. Флогистон - Академия занимательных наук

Химия 39. Вощение. Воск - Академия занимательных наук

Физика: горение и взрыв

Субтитры

Флогистон и открытие газов

Поскольку горение прекращается либо после сгорания горящего вещества, либо после сгорания воздуха в объёме, в котором было заключено вещество, какое-то время воздух был частью теории. Считалось, что флогистон покидает горящее тело и поглощается воздухом. В 1772 году Даниель Рутерфорд (ученик Джозефа Блэка) обнаружил азот , использовал данную теорию для объяснения результата своего опыта. Остаток воздуха, оставленного после горения, фактически являющийся смесью азота и углекислого газа , иногда упоминался как «phlogisticated air» (флогистированный воздух).

Из известных учёных того времени дольше всех оставался верным теории флогистона Дж. Пристли . Он до своей смерти в 1803 году ревностно выступал в её защиту, несмотря на открытия эпохи химической революции, полностью опровергавшие эту теорию. По словам Ж. Кювье , «он, не падая духом и не отступая, видел, как самые искусные бойцы старой теории переходят на сторону её врагов. И когда Кирван уже после всех изменил флогистону, Пристли остался один на поле сражения и послал новый вызов своим противникам в мемуаре, адресованном им к первым французским химикам ».

Ванноччо Бирингуччо (20 октября 1480, Сиена 30 апреля 1539, Рим) 3 Бирингуччо был одним из первых, кто заметил увеличение веса металлов при их обжиге на воздухе (кальцинация, то есть превращение в «известь»). металловкальцинация Бирингуччо ещё в 1540 г. показал, что вес свинца увеличивается после прокаливания);

Иоганн Иоахим Бехер (6 мая 1635, Шпайер октябрь 1682, Лондон) 4 В 1669 году в сочинении «Подземная физика» (Physicae Subterraneae), высказал мысль, что все минеральные тела (в частности, металлы) состоят из трёх «земель»: стеклующейся (terra lapidea); горючей, или жирной (terra pinguis); летучей, или ртутной (terra fluida s. mercurialis).минеральные тела Горючесть тел, обусловлена наличием в их составе второй, жирной, земли; при горении металлы её теряют и присоединяют «огненную материю». Металл, таким образом, является соединением металлической извести с горючей землёй; Металл Процессы горения, следовательно, являются реакциями разложения, в которых тела теряют горючую землю, а не реакциями соединения. реакциями разложенияреакциями соединения В начале XVIII века взгляды Бехера послужили Г. Э. Шталю основой для создания теории флогистона. Г. Э. Шталюфлогистона

Георг Эрнст Шталь (1660 – 1734) Германия Горючие вещества богаты флогистоном (1703). При горении (и ржавлении!) он удаляется (переходит в воздух). С 1697 по 1723 Формируются взгляды, согласно которым флогистон не составная часть вещества, а абстрактный принцип. 5 Эта теория, объединявшая многочисленные сведения о процессах восстановления, горения и обжига, получила широкое распространение в XVIII веке.XVIII веке Флогистонная теория Шталя стала первой теорией научной химии, и сыграла важную роль в окончательном освобождении химии от алхимии.

Суть теории флогистона 1. Существует материальная субстанция, содержащаяся во всех горючих телах – флогистон (от греческого φλογιστοζ – горючий). 2. Горение представляет собой разложение тела с выделением флогистона, который необратимо рассеивается в воздухе. Вихреобразные движения флогистона, выделяющегося из горящего тела, и представляют собой видимый огонь. Извлекать флогистон из воздуха способны лишь растения. 3. Флогистон всегда находится в сочетании с другими веществами и не может быть выделен в чистом виде; наиболее богаты флогистоном вещества, сгорающие без остатка. 4. Флогистон обладает отрицательной массой. 6 Объяснение теории флогистона подобием химической реакции Металл = Окалина + Флогистон Окалина + Тело, богатое флогистоном = Металл

Достоинства теории флогистона просто и адекватно описывает экспериментальные факты, касающиеся процессов горения; теория внутренне непротиворечива, т.е. ни одно из следствий не находится в противоречии с основными положениями; теория флогистона целиком основана на экспериментальных фактах; теория флогистона обладала предсказательной способностью. 7

Кислородная теория горения До середины XVII века газы еще не различались и считались лишь разными видами воздуха. Фламандский химик Ян Ван-Гельмонт, по-видимому, первый показал, что следует признать существование ряда различных воздухообразных тел, которые он назвал газами (франц. gaz, от греч. chaos - хаос).Ян Ван-Гельмонтгазамихаос Он положил основание пневматической химии своими наблюдениями над образованием непохожего на воздух «лесного газа» (gas sylvestre) при действии кислот на известняк, при брожении молодого вина, при горении угля.лесного газаизвестнякброжении 8

Жан Рей (1583 – 1645) 9 Жан Рей, которому наука обязана постулатом "все тела тяжелы", ещё в 1630 г. высказывал предположение, что увеличение массы металла при обжиге обусловлено присоединением воздуха. В 1665 году Роберт Гук в работе «Микрография» также предположил наличие в воздухе особого вещества, подобного веществу, содержащемуся в связанном состоянии в селитре.Роберт Гукселитре Роберт Гук (18 (28) июля 1635, остров Уайт 3 марта 1703, Лондон)

Карл Вильгельм Шееле (9 декабря 1742, Штральзунд 21 мая 1786, Чёпинг) 11 Карл Вильгельм ШеелеКарл Вильгельм Шееле получил кислород в 1771 г., назвав его "огненным воздухом"; однако результаты опытов Шееле были опубликованы лишь в 1777 г. По мнению Шееле, "огненный воздух" представлял собой "кислую тонкую материю, соединённую с флогистоном".

Джозеф Пристли 13 марта февраля 1804 Джозеф ПристлиДжозеф Пристли выделил кислород в 1774 г. нагреванием оксида ртути. Пристли считал, что полученный им газ представляет собой воздух, абсолютно лишённый флогистона, вследствие чего в этом "дефлогистированном воздухе" горение идёт лучше, чем в обычном. 12

Антуан Лоран Лавуазье (26 августа 1743 г., Париж 8 мая 1794 г., Париж) 13 В 1774 г. Лавуазье опубликовал трактат "Небольшие работы по физике и химии", где высказал предположение о том, что при горении происходит присоединение к телам части атмосферного воздуха. Наконец: в 1777 г. Лавуазье сформулировал основные положения кислородной теории горения. Теория горения: 1. Тела горят только в "чистом воздухе". 2. "Чистый воздух" поглощается при горении, и увеличение массы сгоревшего тела равно уменьшению массы воздуха. 3. Металлы при прокаливании превращаются в "земли". Сера или фосфор, соединяясь с "чистым воздухом", превращаются в кислоты.

Г. - Окисление серы, фосфора, металлов. Получение кислорода (вслед за Шееле и Пристли) 1775 – 1777 гг. - Сложный состав воздуха. Опровержение теории флогистона. Кислородная теория горения 1781г. – состав воды 1785г. – синтез воды Работы, совместные с Ж.Б. Менье Научные исследования: 1782 – 1783 гг. - Термохимические исследования (совместно с П. Лапласом) 1786 – 1787 гг. - Химическая номенклатура (совместно с К.Л. Бертолле, Л.Б. Гитоном де Морво, А.Ф. Фуркруа) 1789 г. - Таблица простых тел. Теплород. Основы анализа органических соединений (углеродные радикалы + кислород). Физико-химические методы в биологии. Аналогия дыхания и горения 1789 г. - "Элементарный курс химии"
В "Элементарном курсе химии" Лавуазье привёл первый в истории новой химии список химических элементов (таблицу простых тел), разделённых на несколько типов: Простые вещества, относящиеся ко всем царствам природы, которые можно рассматривать как элементы: СВЕТ ТЕПЛОРОД КИСЛОРОД АЗОТ ВОДОРОД 2. Простые неметаллические вещества, окисляющиеся и дающие кислоты: СЕРА ФОСФОР УГОЛЬ РАДИКАЛ МУРИЕВОЙ КИСЛОТЫ (Cl) РАДИКАЛ ПЛАВИКОВОЙ КИСЛОТЫ (F) РАДИКАЛ БУРОВОЙ КИСЛОТЫ (B)

18 3. Простые металлические вещества, окисляющиеся и дающие кислоты: СУРЬМА СЕРЕБРО МЫШЬЯК ВИСМУТ ЗОЛОТО ВОЛЬФРАМ КОБАЛЬТ МЕДЬ ОЛОВО ЖЕЛЕЗО ПЛАТИНА ЦИНК МАРГАНЕЦ РТУТЬ МОЛИБДЕН НИКЕЛЬ СВИНЕЦ 4. Простые солеобразующие землистые вещества: ИЗВЕСТЬ ГЛИНОЗЁМ МАГНЕЗИЯ КРЕМНЕЗЁМ БАРИТ

Использованная литература Левченков С.И. Краткий очерк истории химии., Крюков В.В. Философия: Учебник для студентов технических ВУЗов.-Новосибирск: Изд-во НГТУ,

В семнадцатом столетии началось бурное развитие механики, которое оказалось плодотворным и для химии.

Развитие механики привело к созданию паровой машины и положило начало промышленной революции. Человек получил машину, которая, казалось, может делать всю тяжелую работу на свете. Но использование огня в паровой машине возродило у химиков интерес к процессу горения. Почему одни предметы горят, а другие не горят? Что представляет собой процесс горения?

Задолго до XVIII века греческие и западные алхимики пытались ответить на эти вопросы. По представлениям древних греков все, что способно гореть, содержит в себе элемент огня, который в соответствующих условиях может высвобождаться. Алхимики придерживались примерно той же точки зрения, но считали, что способные к горению вещества содержат в себе элемент «сульфур». В 1669 году немецкий химик Иоганн Бехер попытался дать рациональное объяснение явлению горючести. Он предположил, что твердые вещества состоят из трех видов «земли», и один из этих видов, названный им «жирная земля», служит горючим веществом. Все эти объяснения не отвечали на вопрос о сущности процесса горения, но они стали отправной точкой для создания единой теории, известной под названием теории флогистона.

Основоположником теории флогистона считается немецкий врач и химик Георг Шталь, который постарался последовательно развить идеи Бехера о «жирной земле», но в отличие от Бехера Шталь вместо понятия «жирная земля» ввел понятие «флогистона» - от греческого «флогистос» - горючий, воспламеняющийся. Термин «флогистон» получил большое распространение благодаря работам самого Шталя и потому, что его теория объединила многочисленные сведения о горении и обжигании.

Теория флогистона основана на убеждении, что все горючие вещества богаты особым горючим веществом - флогистоном и чем больше флогистона содержит данное тело, тем более оно способно к горению. То, что остается после завершения процесса горения, флогистона не содержит и потому гореть не может. Шталь утверждает, что расплавление металлов подобно горению дерева. Металлы, по его мнению, тоже содержат флогистон, но, теряя его, превращаются в известь, ржавчину или окалину. Однако, если к этим остаткам опять добавить флогистон, то вновь можно получить металлы. При нагревании этих веществ с углем металл «возрождается».

Такое понимание процесса плавления позволило дать приемлемое объяснение и процессу превращение руд в металлы - первому теоретическому открытию в области химии.

Объяснение Шталя состояло в следующем. Руда, содержание флогистона в которой мало, нагревается на древесном угле, весьма богатом флогистоном. Флогистон при этом переходит из древесного угля в руду, в результате чего древесный уголь превращается в золу, бедную флогистоном, а руда превращается в металл, богатый флогистоном.

Теория флогистона Шталя на первых порах встретила резкую критику, но при этом быстро начала завоевывать популярность и во второй половине XVII в. была принята химиками повсеместно, так как позволила дать четкие ответы на многие вопросы. Однако один вопрос ни Шталь, ни его последователи разрешить не смогли. Дело в том, что большинство горючих веществ (дерево, бумага, жир) при горении в значительной степени исчезали. Оставшиеся зола и сажа были намного легче, чем исходное вещество. Но химикам XVIII в. эта проблема не казалась важной, они еще не сознавали важность точных измерений, и изменением в весе они пренебрегали. Теория флогистона объясняла причины изменения внешнего вида и свойств веществ, а изменения веса были не важны.

Следует отметить, что в то время, когда Реомюр приступил к своим экспериментам, научная картина мира существенно отличалась от современной. Углерод, играющий, как ныне общеизвестно, основную роль в процессах превращения железа в сталь, а стали в чугун, был открыт А. Лавуазье только в конце 1780-х гг. Во времена же Реомюра господствовала теория флогистона. Настоящая природа огня также была неизвестна.

Иоганн Иоахим Бехер и Георг Эрнст Шталь

Теория флогистона была создана для описания процессов обжига металлов. Основой для нее послужили традиционные (еще алхимические) представления о горении как о разложении тела. Феноменологическая картина обжига металлов была известна: металл превращается в окалину, масса которой больше массы исходного металла (В. Бирингуччо еще в 1540 г. показал, что масса свинца увеличивается после прокаливания); кроме того, при горении выделяются газообразные продукты, природа которых в те времена была неизвестна.

Создателями теории флогистона считаются немецкие химики Иоганн Иоахим Бехер и Георг Эрнст Шталь. Суть теории флогистона, опубликованной в 1703 г., можно представить в следующих основных положениях:

1. существует материальная субстанция, содержащаяся во всех горючих телах, – флогистон (от греч. φλογιστοζ – горючий);
2. горение представляет собой разложение тела с выделением флогистона, который необратимо рассеивается в воздухе. Вихреобразные движения флогистона, выделяющегося из горящего тела, и представляют собой видимый огонь. Извлекать флогистон из воздуха способны лишь растения;
3. флогистон всегда находится в сочетании с другими веществами и не может быть выделен в чистом виде;
4. флогистон обладает отрицательной массой.

Процесс обжига металла в рамках теории флогистона можно отобразить следующим подобием химического уравнения: Металл = Окалина + Флогистон.

Для получения металла из окалины (или из руды), согласно теории, можно использовать любое тело, богатое флогистоном (например, древесный или каменный уголь, жир, растительное масло): Окалина + Тело, богатое флогистоном = Металл.

Теория флогистона позволила, в частности, дать приемлемое объяснение процессам выплавки металлов из руды: руда, в которой содержание флогистона мало, нагревается с древесным углем, который очень богат флогистоном; при этом флогистон переходит из угля в руду, и образуются богатый флогистоном металл и бедная флогистоном зола. Таким образом, для производства чугуна требуется добавить флогистон к железной руде. Для получения ковкого железа надо добавить еще большее количество флогистона, а сталь является железом, насыщенным флогистоном. Эта теория со временем была распространена на любые процессы горения. Во второй половине XVIII в. она завоевала в среде химиков практически всеобщее признание.

Трудно сказать, где и когда наши далекие предки впервые стали заниматься химией. Считают, что это случилось примерно пять-шесть тысяч лет тому назад в странах с древней цивилизацией - Китае, Египте, Индии и Месопотамии (междуречье Тигра и Евфрата). Уже в то далекое время в этих странах добывали из руд металлы, готовили краски, обжигали глиняные сосуды, умели находить травы для лечения ран и болезней.
Термин "химия" появился в IV веке н.э. в греческом языке. Возможно (и к этому склоняется большинство исследователей), это слово происходит от "Кеми" - "Черная страна"; так в глубокой древности называли Египет.

В 332-331 гг. до н.э. в Египте Александром Македонским был основан город Александрия, ставший международным торговым и культурным центром Востока. Здесь существовала академия наук, Александрийский Мусейон, где "священному искусству химии" было отведено особое здание, храм Сераписа - храм жизни, смерти и исцеления. Этот храм был разрушен фанатиками-христианами в 391 г. н.э., а кочевники-арабы, завоевав Александрию в 640 г. н.э., завершили его уничтожение. Они следовали простому правилу: все представления, которых нет в Коране, ошибочны и вредны, и поэтому их надо искоренить. Притом сочинения, которые находятся в согласии с Кораном, тоже следует уничтожить как совершенно излишние.

Арабы-химики ввели в обиход понятие "алхимия". Алхимию считали искусством превращения неблагородных металлов (железе, свинца, меди) в благородные (золото и серебро) с помощью особого вещества - "философского камня". Алхимики несколько веков упорно искали способы получения чудодейственного вещества. Даже английский физик и математик Исаак Ньютон (1623-1727) значительную часть своей жизни посвятил попыткам получить "философский камень".

Алхимиком был и выдающийся английский философ, монах францисканского ордена Роджер Бэкон (1214-1292). Он проделал немало опытов в поисках способов превращения одних веществ в другие. За отказ открыть секреты получения золота (которых он не знал) Бэкон был осужден собратьями по вере и провел в церковной темнице долгие 15 лет. По велению генерала ордена сочинения монаха-естествоиспытателя в наказание были прикованы цепями к столу в монастырской библиотеке в Оксфорде.

Человечество тысячелетиями по крупицам накапливало химические знания. Первый удар по бесплодным поискам алхимиков был нанесен в XVI веке. Немецкий врач и химик Теофраст Парацельс призвал всех алхимиков заниматься синтезом лекарственных средств, а не искать то, чего в природе существовать не может. Парацельс одним из первых начал использовать в медицинской практике препараты ртути, свинца, сурьмы, меди и мышьяка.

Тем не менее в XVII веке еще не существовало привычных нам химических формул и символов элементов. В употреблении были странные значки, причем почти каждый химик пользовался своей собственной системой изображений элементов, соединений и материалов. К этому времени считалось, что в природе существует только восемь элементов-металлов (золото, серебро, железо, медь, олово, свинец, ртуть и сурьма) и два элемента-неметалла (углерод и сера), из которых состоят все остальные вещества.

Алхимические представления пошатнулись, когда бывший немецкий солдат, а затем купец-неудачник Хёниг Бранд решил разбогатеть. Он бродил по городу Гамбургу в поисках способа поправить свои дела, и в пивной познакомился с алхимиком, который поведал ему, что существует некий "философский камень ", превращающий железо и свинец в золото. А искать этот камень надо в человеческом теле и в том, что из него исходит, например в моче...

Одновременно была разработана и первая химическая теория, объяснившая процессы горения и разложения веществ - теория флогистона (от греч . "флогистос " - горящий, сжигаемый). Ее сформулировал в 1697-1703 годах немецкий врач Георг Шталь.

Теория флогистона получила широкое распространение, и благодаря ей химия окончательно освободилась от алхимических представлений. По мнению Шталя, флогистон - материальная субстанция, составная часть любого горючего тела. Он выделяется при горении или прокаливании веществ и, соединяясь с воздухом, образует пламя. Знаменитые химики того времени Михаил Ломоносов , Карл Шееле , Джозеф Пристли , Генри Кавендиш искали способы выделения флогистона из различных веществ, но так и не смогла его обнаружить. Ломоносов, например, допускал, что флогистон - материальное тело, состоящее из мельчайших частиц (корпускул).

Теория флогистона была опровергнута работами французского химика Антуана Лавуазье который в 1775 году открыл кислород. Уголь, сгорая, соединяется с кислородом и переходит в диоксид углерода СО 2 . Этот же газ, а вовсе не флогистон, выделяется при прокаливании карбонатов кальция и магния.

В 1786 году родился "химический язык ", появились первые научные названия химических веществ. Четыре французских химика - Луи Гитон де Морво, Антуан Лавуазье, Клод Бертолле и Антуан Фуркруа - разделили все известные им химические элементы на металлы и неметаллы, отнесли соединения металлов с кислородом к основаниям, а соединения неметаллов с кислородом - к кислотам. Вещества, получающиеся при взаимодействии кислот и оснований, были названы солями.

Через 30 лет шведский химик Йенс Берцелиус ввел в употребление латинские символы для обозначения химических элементов и первые химические формулы соединений. Он же предложил обозначать число атомов химических элементов в соединениях цифрой справа вверху у символа элемента. Такой способ изображения формул сохранялся почти сто лет, хотя уже в 1834 году немецкий химик Юстус Либих рекомендовал перенести индекс, указывающий число атомов каждого элемента в молекулах, вниз, как мы это делаем сейчас - например, в формуле дисульфата калия K 2 S 2 O 7 . Однако авторитет Берцелиуса был настолько велик, что другие химики долго не соглашались с предложением Либиха. Даже известный русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев , известный независимостью своих взглядов, в учебнике "Основы химии", увидевшем свет в 1903 году, записал формулу дисульфата калия так: K 2 S 2 O 7 (как, впрочем, и формулы других химических соединений).

Только в 1834 году вперые было составлено привычное нам уравнение реакции с использованием символов химических элементов. Это сделал немецкий химик Иоганн Дёберейнер.