Teoria do flogístico

O alquimista e o médico J. J. Becher propôs a teoria de phlogiston.

A teoria do flogisto é uma teoria científica superada que postulou a existência de um elemento semelhante ao fogo chamado flogisto () contido em corpos combustíveis e liberado durante a combustão. O nome vem do grego antigo φλογιστόν phlogistón (queimando), de φλόξ phlóx (chama). A ideia foi proposta pela primeira vez em 1667 por Johann Joachim Becher e mais tarde elaborada formalmente por Georg Ernst Stahl. A teoria do flogisto tentou explicar processos químicos como combustão e ferrugem, agora conhecidos coletivamente como oxidação. Foi desafiado pelo concomitante aumento de peso e foi abandonado antes do final do século 18, após experimentos de Antoine Lavoisier e outros. A teoria do flogisto levou a experimentos que finalmente concluíram com a descoberta do oxigênio.

Teoria

A teoria do flogisto afirma que as substâncias flogisticadas contêm flogisto e que elas desflogisticam quando queimadas, liberando o flogisto armazenado que é absorvido pelo ar. As plantas em crescimento então absorvem esse flogisto, e é por isso que o ar não entra em combustão espontânea e também porque a matéria vegetal queima tão bem quanto queima.

Assim, o flogisto explicava a combustão por meio de um processo inverso ao da teoria do oxigênio.

Em geral, as substâncias que queimaram no ar eram ricas em phlogiston; o fato de que a combustão logo cessou em um espaço fechado foi tomado como evidência clara de que o ar tinha a capacidade de absorver apenas uma quantidade finita de phlogiston. Quando o ar se tornou completamente phlogisticated não serviria mais para apoiar a combustão de qualquer material, nem um metal aquecido nele produziria um calx; nem poderia phlogisticated vida apoio aéreo. A respiração foi pensada para tirar phlogiston do corpo.

O estudante escocês de Joseph Black, Daniel Rutherford, descobriu o nitrogênio em 1772, e a dupla usou a teoria para explicar seus resultados. O resíduo de ar deixado após a queima, na verdade, uma mistura de nitrogênio e dióxido de carbono, às vezes era chamado de ar flogisticado, tendo absorvido todo o flogisto. Por outro lado, quando Joseph Priestley descobriu o oxigênio, ele acreditou que fosse ar desflogisticado, capaz de se combinar com mais flogisto e, assim, sustentar a combustão por mais tempo do que o ar comum.

História

Empédocles havia formulado a teoria clássica de que havia quatro elementos - água, terra, fogo e ar - e Aristóteles reforçou essa ideia caracterizando-os como úmidos, secos, quentes e frios. O fogo era assim pensado como uma substância, e a queima era vista como um processo de decomposição que se aplicava apenas a compostos. A experiência mostrava que a queima nem sempre era acompanhada de perda de material, e uma teoria melhor era necessária para explicar isso.

Johann Joachim Becher

Em 1667, Johann Joachim Becher publicou seu livro Physica subterranea, que continha a primeira instância do que tornou-se a teoria do flogisto. Em seu livro, Becher eliminou o fogo e o ar do modelo clássico de elementos e os substituiu por três formas da terra: terra lapidea, terra fluida e terra pinguis. Terra pinguis era o elemento que conferia propriedades oleosas, sulfurosas ou combustíveis. Becher acreditava que terra pinguis era uma característica fundamental da combustão e era liberada quando substâncias combustíveis eram queimadas. Becher não teve muito a ver com a teoria do flogisto como a conhecemos agora, mas teve uma grande influência sobre seu aluno Stahl. A principal contribuição de Becher foi o início da própria teoria, porém muito dela foi alterada depois dele. A ideia de Becher era que as substâncias combustíveis contêm uma matéria inflamável, a terra pinguis.

Georg Ernst Stahl

Georg Ernst Stahl

Em 1703, Georg Ernst Stahl, professor de medicina e química em Halle, propôs uma variante da teoria na qual renomeou Becher's terra pinguis para phlogiston, e foi nesta forma que a teoria provavelmente teve sua maior influência. O termo 'flogisto' em si não foi algo que Stahl inventou. Há evidências de que a palavra foi usada já em 1606 e de uma maneira muito semelhante à que Stahl a usava. O termo foi derivado de uma palavra grega que significa inflamar. O parágrafo a seguir descreve a visão de Stahl sobre o flogisto:

Para Stahl, os metais eram compostos contendo phlogiston em combinação com óxidos metálicos (calces); em ignição, o phlogiston foi libertado do metal deixando o óxido para trás. Quando o óxido foi aquecido com uma substância rica em phlogiston, como carvão vegetal, o bezerro novamente tomou phlogiston e regenerou o metal. Phlogiston era uma substância definida, a mesma em todas as suas combinações.

A primeira definição de flogisto de Stahl apareceu pela primeira vez em seu Zymotechnia fundamentalis, publicado em 1697. Sua definição mais citada foi encontrada no tratado de química intitulado Fundamenta chymiae em 1723. Segundo Stahl, o flogisto era uma substância que não pode ser colocada em uma garrafa, mas pode ser transferida mesmo assim. Para ele, a madeira era apenas uma combinação de cinzas e flogisto, e fazer um metal era tão simples quanto obter um metal cal e adicionar flogisto. A fuligem era quase flogisto puro, e é por isso que aquecê-la com um calx metálico transforma o calx em metal e Stahl tentou provar que o flogisto na fuligem e no enxofre eram idênticos convertendo sulfatos em fígado de enxofre usando carvão. Ele não levou em conta o aumento de peso na combustão de estanho e chumbo que eram conhecidos na época.

J. H. Pott

Johann Heinrich Pott, aluno de um dos alunos de Stahl, expandiu a teoria e tentou torná-la muito mais compreensível para o público em geral. Ele comparou o flogisto à luz ou ao fogo, dizendo que todos os três eram substâncias cujas naturezas eram amplamente compreendidas, mas não facilmente definidas. Ele achava que o flogisto não deveria ser considerado como uma partícula, mas como uma essência que permeia as substâncias, argumentando que em uma libra de qualquer substância, não se poderia simplesmente escolher as partículas do flogisto. Pott também observou o fato de que, quando certas substâncias são queimadas, elas aumentam de massa em vez de perder a massa do flogisto à medida que ele escapa; segundo ele, o flogisto era o princípio básico do fogo e não poderia ser obtido por si só. As chamas eram consideradas uma mistura de flogisto e água, enquanto uma mistura de flogisto e terra não queimava adequadamente. O flogístico permeia tudo no universo, pode ser liberado como calor quando combinado com um ácido. Pott propôs as seguintes propriedades:

1. A forma de phlogiston consiste em um movimento circular em torno de seu eixo.
2. Quando homogênea não pode ser consumida ou dissipada em um fogo.
3. A razão pela qual causa a expansão na maioria dos corpos é desconhecida, mas não acidental. É proporcional à compactação da textura dos corpos ou à intimidade de sua constituição.
4. O aumento do peso durante a calcinação é evidente apenas após um longo tempo, e é devido ao fato de que as partículas do corpo se tornam mais compactos, diminuir o volume e, portanto, aumentar a densidade como no caso do chumbo, ou aquelas pequenas partículas pesadas do ar se tornam alojadas na substância como no caso do óxido de zinco em pó.
5. O ar atrai o phlogiston dos corpos.
6. Quando definido em movimento, phlogiston é o principal princípio ativo na natureza de todos os corpos inanimados.
7. É a base de cores.
8. É o principal agente da fermentação.

As formulações de Pott propuseram pouca teoria nova; ele apenas forneceu mais detalhes e tornou a teoria existente mais acessível ao homem comum.

Outros

Símbolo alquímico de Torbern Bergman para phlogiston

Johann Juncker também criou uma imagem muito completa do flogisto. Ao ler o trabalho de Stahl, ele assumiu que o flogisto era de fato muito material. Ele, portanto, chegou à conclusão de que o flogisto tem a propriedade de leviandade, ou que torna o composto muito mais leve do que seria sem o flogisto. Ele também mostrou que o ar era necessário para a combustão colocando substâncias em um frasco selado e tentando queimá-las.

Guillaume-François Rouelle trouxe a teoria do flogisto para a França, e ele era um cientista e professor muito influente, por isso ganhou uma posição bastante forte muito rapidamente. Muitos de seus alunos se tornaram cientistas muito influentes por mérito próprio, incluindo Lavoisier. Os franceses viam o flogisto como um princípio muito sutil que desaparece em toda análise, mas está em todos os corpos. Essencialmente, eles seguiram direto da teoria de Stahl.

Giovanni Antonio Giobert apresentou o trabalho de Lavoisier na Itália. Giobert ganhou um prêmio da Academia de Letras e Ciências de Mântua em 1792 por seu trabalho refutando a teoria do flogisto. Ele apresentou um trabalho na Académie royale des Sciences de Turim em 18 de março de 1792, intitulado Examen chimique de la doutrina du phlogistique et de la doutrina des pneumatistes par rapport à la nature de l'eau ("Exame químico da doutrina do flogisto e da doutrina dos pneumatistas em relação à natureza da água"), que é considerada a defesa mais original da teoria da composição da água de Lavoisier a aparecer na Itália.

Desafio e morte

Eventualmente, experimentos quantitativos revelaram problemas, incluindo o fato de que alguns metais ganharam peso depois de queimados, embora supostamente tivessem perdido flogisto. Alguns proponentes do flogisto, como Robert Boyle, explicaram isso concluindo que o flogisto tem massa negativa; outros, como Louis-Bernard Guyton de Morveau, deram o argumento mais convencional de que é mais leve que o ar. No entanto, uma análise mais detalhada com base na análise de Arquimedes. Em princípio, as densidades do magnésio e de seu produto de combustão mostravam que apenas ser mais leve que o ar não explicava o aumento de peso. O próprio Stahl não abordou o problema dos metais que queimam ganhando peso, mas aqueles que seguiram sua escola de pensamento foram os que trabalharam nesse problema.

Durante o século XVIII, quando ficou claro que os metais ganhavam peso após serem oxidados, o flogisto foi cada vez mais considerado um princípio em vez de uma substância material. No final do século XVIII, para os poucos químicos que ainda usavam o termo flogisto, o conceito estava ligado ao hidrogênio. Joseph Priestley, por exemplo, ao se referir à reação do vapor sobre o ferro, embora reconheça plenamente que o ferro ganha peso depois de se ligar ao oxigênio para formar uma cal, óxido de ferro, o ferro também perde "a base do ar inflamável (hidrogênio), e esta é a substância ou princípio, ao qual damos o nome de flogisto". Seguindo a descrição de Lavoisier do oxigênio como o princípio oxidante (daí seu nome, do grego antigo: oksús, "sharp"; génos, "nascimento" referindo-se ao suposto papel do oxigênio na formação de ácidos), Priestley descreveu o flogisto como o princípio alcalino.

Flogisto permaneceu a teoria dominante até a década de 1770, quando Antoine-Laurent de Lavoisier mostrou que a combustão requer um gás que tem peso (especificamente, oxigênio) e pode ser medido por meio de pesagem de recipientes fechados. O uso de vasos fechados por Lavoisier e, antes, pelo cientista russo Mikhail Lomonosov, também anulou a flutuabilidade que havia disfarçado o peso dos gases de combustão e culminou no princípio da conservação de massa. Essas observações resolveram o paradoxo da massa e prepararam o terreno para a nova teoria da combustão do oxigênio. A química britânica Elizabeth Fulhame demonstrou através de experimentos que muitas reações de oxidação ocorrem apenas na presença de água, que envolvem diretamente a água, e que a água é regenerada e é detectável no final da reação. Com base em seus experimentos, ela discordou de algumas das conclusões de Lavoisier, bem como dos teóricos do flogisto que ele criticou. Seu livro sobre o assunto foi publicado logo após a execução de Lavoisier por membro da Farm-General durante a Revolução Francesa.

Químicos experientes que apoiaram a teoria do flogisto de Stahl tentaram responder aos desafios sugeridos por Lavoisier e pelos químicos mais novos. Ao fazer isso, a teoria do flogisto tornou-se mais complicada e assumida demais, contribuindo para o desaparecimento geral da teoria. Muitas pessoas tentaram remodelar suas teorias sobre o flogisto para que a teoria funcionasse com o que Lavoisier estava fazendo em seus experimentos. Pierre Macquer reformulou sua teoria muitas vezes e, embora se diga que ele pensou que a teoria do flogisto estava condenada, ele defendeu o flogisto e tentou fazer a teoria funcionar.