Teoría del flogisto

El alquimista y médico J. J. Becher propusieron la teoría del flogistón.

La teoría del flogisto es una teoría científica superada que postulaba la existencia de un elemento parecido al fuego llamado flogisto () contenido dentro de cuerpos combustibles y liberado durante la combustión. El nombre proviene del griego antiguo φλογιστόν phlogistón (quemándose), de φλόξ phlóx (llama). La idea fue propuesta por primera vez en 1667 por Johann Joachim Becher y luego elaborada de manera más formal por Georg Ernst Stahl. La teoría del flogisto intentó explicar procesos químicos como la combustión y la oxidación, ahora conocidos colectivamente como oxidación. Fue desafiado por el aumento de peso concomitante y fue abandonado antes de finales del siglo XVIII siguiendo los experimentos de Antoine Lavoisier y otros. La teoría del flogisto condujo a experimentos que finalmente concluyeron con el descubrimiento del oxígeno.

Teoría

La teoría del flogisto establece que las sustancias flogisticadas contienen flogisto y que desflogistican cuando se queman, liberando el flogisto almacenado que es absorbido por el aire. Las plantas en crecimiento luego absorben este flogisto, razón por la cual el aire no se quema espontáneamente y también por qué la materia vegetal se quema tan bien como lo hace.

Así, el flogisto explicó la combustión a través de un proceso opuesto al de la teoría del oxígeno.

En general, se dijo que las sustancias que se quemaban en el aire eran ricas en flogista; el hecho de que la combustión pronto cesó en un espacio cerrado fue tomado como evidencia clara de que el aire tenía la capacidad de absorber sólo una cantidad finita de flogistón. Cuando el aire se había vuelto completamente flogisticado, ya no serviría para apoyar la combustión de ningún material, ni un metal calentado en él produciría un ternero, ni podía la vida de apoyo aéreo flogistizado. Respirar se pensó en sacar a Phlogiston del cuerpo.

El estudiante escocés de Joseph Black, Daniel Rutherford, descubrió el nitrógeno en 1772, y la pareja usó la teoría para explicar sus resultados. El residuo de aire que queda después de la combustión, de hecho una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono, a veces se denomina aire flogistizado, ya que absorbió todo el flogisto. Por el contrario, cuando Joseph Priestley descubrió el oxígeno, creyó que se trataba de aire desflogistizado, capaz de combinarse con más flogisto y, por lo tanto, soportar la combustión durante más tiempo que el aire ordinario.

Historia

Empédocles había formulado la teoría clásica de que había cuatro elementos: agua, tierra, fuego y aire, y Aristóteles reforzó esta idea al caracterizarlos como húmedo, seco, caliente y frío. Por lo tanto, se pensó en el fuego como una sustancia, y la quema se consideró como un proceso de descomposición que se aplicaba solo a los compuestos. La experiencia había demostrado que la quema no siempre iba acompañada de una pérdida de material, y se necesitaba una teoría mejor para explicar esto.

Johann Joachim Becher

En 1667, Johann Joachim Becher publicó su libro Physica subterranea, que contenía el primer ejemplo de lo que sería convertirse en la teoría del flogisto. En su libro, Becher eliminó el fuego y el aire del modelo clásico de elementos y los reemplazó con tres formas de tierra: terra lapidea, terra fluida y terra pinguis. Terra pinguis era el elemento que impartía propiedades aceitosas, sulfurosas o combustibles. Becher creía que terra pinguis era una característica clave de la combustión y se liberaba cuando se quemaban sustancias combustibles. Becher no tuvo mucho que ver con la teoría del flogisto tal como la conocemos ahora, pero tuvo una gran influencia en su alumno Stahl. La principal contribución de Becher fue el comienzo de la propia teoría, sin embargo, gran parte de ella cambió después de él. La idea de Becher era que las sustancias combustibles contienen una materia inflamable, la terra pinguis.

Georg Ernst Stahl

Georg Ernst Stahl

En 1703 Georg Ernst Stahl, profesor de medicina y química en Halle, propuso una variante de la teoría en la que renombró a Becher como terra pinguis a phlogiston, y fue de esta forma que la teoría probablemente tuvo su mayor influencia. El término 'flogisto' en sí mismo no fue algo que Stahl inventó. Hay evidencia de que la palabra se usó ya en 1606, y de una manera muy similar a la que Stahl la estaba usando. El término se deriva de una palabra griega que significa inflamar. El siguiente párrafo describe la visión de Stahl sobre el flogisto:

Para Stahl, los metales eran compuestos que contenían flogistón en combinación con óxidos metálicos (calces); en el encendido el flogistón fue liberado del metal dejando atrás el óxido. Cuando el óxido fue calentado con una sustancia rica en flogistón, como el carbón, el ternero volvió a tomar el flogistón y regenerado el metal. Phlogiston era una sustancia definida, la misma en todas sus combinaciones.

La primera definición de flogisto de Stahl apareció por primera vez en su Zymotechnia fundamentalis, publicado en 1697. Su definición más citada se encuentra en el tratado de química titulado Fundamenta chymiae en 1723. Según Stahl, el flogisto era una sustancia que no se podía poner en una botella, pero que, sin embargo, se podía transferir. Para él, la madera era solo una combinación de ceniza y flogisto, y hacer un metal era tan simple como obtener cal y agregar flogisto. El hollín era flogisto casi puro, razón por la cual calentarlo con una cal metálica transforma la cal en metal y Stahl intentó probar que el flogisto en el hollín y el azufre eran idénticos convirtiendo los sulfatos en hígado de azufre usando carbón vegetal. No tuvo en cuenta el aumento de peso en la combustión de estaño y plomo que se conocía en ese momento.

J. H. Pott

Johann Heinrich Pott, alumno de uno de los alumnos de Stahl, amplió la teoría e intentó hacerla mucho más comprensible para el público en general. Comparó el flogisto con la luz o el fuego, diciendo que las tres eran sustancias cuyas naturalezas se entendían ampliamente pero no se definían fácilmente. Pensó que el flogisto no debería considerarse como una partícula sino como una esencia que impregna las sustancias, argumentando que en una libra de cualquier sustancia uno no podría simplemente seleccionar las partículas de flogisto. Pott también observó el hecho de que cuando se queman ciertas sustancias, aumentan de masa en lugar de perder la masa del flogisto a medida que escapa; según él, el flogisto era el principio básico del fuego y no podía obtenerse por sí solo. Se consideraba que las llamas eran una mezcla de flogisto y agua, mientras que una mezcla de flogisto y tierra no podía arder correctamente. El flogisto que impregna todo el universo, podría liberarse como calor cuando se combina con ácido. Pott propuso las siguientes propiedades:

1. La forma de faringón consiste en un movimiento circular alrededor de su eje.
2. Cuando es homogénea no se puede consumir ni disipar en el fuego.
3. La razón por la que causa la expansión en la mayoría de los cuerpos es desconocida, pero no accidental. Es proporcional a la compactidad de la textura de los cuerpos o a la intimidad de su constitución.
4. El aumento de peso durante la calcinación es evidente sólo después de mucho tiempo, y se debe a que las partículas del cuerpo se vuelven más compactas, disminuyen el volumen y por lo tanto aumentan la densidad como en el caso del plomo; o que pequeñas partículas pesadas de aire se alojan en la sustancia como en el caso del óxido de zinc en polvo.
5. El aire atrae al flogistón de los cuerpos.
6. Cuando se pone en marcha, el flogistón es el principal principio activo en la naturaleza de todos los cuerpos inanimados.
7. Es la base de los colores.
8. Es el agente principal en fermentación.

Las formulaciones de Pott propusieron poca teoría nueva; simplemente proporcionó más detalles e hizo que la teoría existente fuera más accesible para el hombre común.

Otros

Johann Juncker también creó una imagen muy completa del flogisto. Al leer el trabajo de Stahl, supuso que el flogisto era, de hecho, muy material. Por lo tanto, llegó a la conclusión de que el flogisto tiene la propiedad de la ligereza, o que hace que el compuesto en el que se encuentra sea mucho más ligero de lo que sería sin el flogisto. También demostró que se necesitaba aire para la combustión poniendo sustancias en un matraz sellado e intentando quemarlas.

Guillaume-François Rouelle trajo la teoría del flogisto a Francia, y fue un científico y profesor muy influyente, por lo que se afianzó bastante rápidamente. Muchos de sus estudiantes se convirtieron en científicos muy influyentes por derecho propio, incluido Lavoisier. Los franceses vieron el flogisto como un principio muy sutil que se desvanece en todo análisis, pero está en todos los cuerpos. Esencialmente siguieron directamente de la teoría de Stahl.

Giovanni Antonio Giobert presentó el trabajo de Lavoisier en Italia. Giobert ganó un concurso de premios de la Academia de Letras y Ciencias de Mantua en 1792 por su trabajo que refutaba la teoría del flogisto. Presentó un artículo en la Académie royale des Sciences de Turín el 18 de marzo de 1792, titulado Examen chimique de la doctrin du phlogistique et de la doctrin des pneumatistes par rapport à la nature de l'eau (&# 34;Examen químico de la doctrina del flogisto y la doctrina de los pneumatistas en relación con la naturaleza del agua), que se considera la defensa más original de la teoría de la composición del agua de Lavoisier aparecida en Italia.

Desafío y desaparición

Finalmente, los experimentos cuantitativos revelaron problemas, incluido el hecho de que algunos metales aumentaron de peso después de quemarse, aunque se suponía que habían perdido flogisto. Algunos defensores del flogisto, como Robert Boyle, explicaron esto al concluir que el flogisto tiene un peso negativo; otros, como Louis-Bernard Guyton de Morveau, dieron el argumento más convencional de que es más ligero que el aire. Sin embargo, un análisis más detallado basado en Arquímedes' En principio, las densidades del magnesio y su producto de combustión mostraron que el simple hecho de ser más liviano que el aire no podía explicar el aumento de peso. El propio Stahl no abordó el problema de los metales que se queman aumentando de peso, pero quienes siguieron su escuela de pensamiento fueron los que trabajaron en este problema.

Durante el siglo XVIII, cuando se hizo evidente que los metales ganaban peso después de oxidarse, el flogisto se consideró cada vez más como un principio en lugar de una sustancia material. A finales del siglo XVIII, para los pocos químicos que aún utilizaban el término flogisto, el concepto se vinculaba al de hidrógeno. Joseph Priestley, por ejemplo, al referirse a la reacción del vapor sobre el hierro, si bien reconoce plenamente que el hierro gana peso después de unirse con el oxígeno para formar cal, óxido de hierro, el hierro también pierde "la base del aire inflamable". hidrógeno), y esta es la sustancia o principio, a la que damos el nombre de flogisto". Siguiendo la descripción de Lavoisier del oxígeno como el principio oxidante (de ahí su nombre, del griego antiguo: oksús, "agudo"; génos, "nacimiento" refiriéndose al supuesto papel del oxígeno en la formación de ácidos), Priestley describió el flogisto como el principio alcalino.

El flogisto siguió siendo la teoría dominante hasta la década de 1770, cuando Antoine-Laurent de Lavoisier demostró que la combustión requiere un gas que tenga peso (específicamente, oxígeno) y se pueda medir pesando recipientes cerrados. El uso de recipientes cerrados por de Lavoisier y antes, por el científico ruso Mikhail Lomonosov, también negó la flotabilidad que había disfrazado el peso de los gases de combustión y culminó en el principio de conservación de la masa. Estas observaciones resolvieron la paradoja de la masa y sentaron las bases para la nueva teoría de la combustión del oxígeno. La química británica Elizabeth Fulhame demostró a través de experimentos que muchas reacciones de oxidación ocurren solo en presencia de agua, que involucran directamente al agua y que el agua se regenera y es detectable al final de la reacción. Sobre la base de sus experimentos, no estuvo de acuerdo con algunas de las conclusiones de Lavoisier, así como con los teóricos del flogisto que criticaba. Su libro sobre el tema apareció impreso poco después de la ejecución de Lavoisier por ser miembro de Farm-General durante la Revolución Francesa.

Químicos experimentados que apoyaron la teoría del flogisto de Stahl intentaron responder a los desafíos sugeridos por Lavoisier y los químicos más nuevos. Al hacerlo, la teoría del flogisto se volvió más complicada y asumió demasiado, lo que contribuyó a la desaparición general de la teoría. Muchas personas intentaron remodelar sus teorías sobre el flogisto para que la teoría funcionara con lo que Lavoisier estaba haciendo en sus experimentos. Pierre Macquer reformuló su teoría muchas veces, y aunque se dice que pensó que la teoría del flogisto estaba condenada al fracaso, apoyó al flogisto y trató de hacer que la teoría funcionara.