ทฤษฎี phlogistonถูกเสนอโดยเยอรมันเอิร์นส์สตาห์ลในศตวรรษที่ 17 ที่จะอธิบายเหตุผลว่าทำไมสารบางชนิดสามารถเผาไหม้ นักปรัชญาคนนี้อ้างว่าสิ่งของต่างๆถูกไฟไหม้เพราะมี "phlogiston" อยู่ข้างใน
คำว่า phlogiston มาจากภาษากรีก "phlos" ซึ่งแปลว่า "เปลวไฟ" ดังนั้น "phlo-giston" จึงหมายถึง "สิ่งที่เกิดขึ้นในเปลวไฟ" ตามหลักการนี้ Stahl เชื่อมั่นว่ามีบางอย่าง "สูญหาย" หรือ "ไป" จากวัสดุเมื่อเกิดการเผาไหม้
การเผาไหม้คาร์บอนซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นฐานของทฤษฎี phlogiston (ภาพโดย Alexas_Fotos ที่ www.pixabay.com)
ทฤษฎีนี้อาจเป็นหนึ่งใน metatheories แรก ๆ ที่มีการเสนอทางเคมีโดยมีแนวคิดของอริสโตเติลที่พยายามอธิบายว่าสสารประกอบด้วยสี่องค์ประกอบ ได้แก่ ไฟอากาศน้ำและดิน
อย่างไรก็ตามทฤษฎีนั้นเรียบง่ายมากและตั้งอยู่บนหลักการเล่นแร่แปรธาตุบางอย่างที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับสิ่งนั้น: วัสดุไม่สามารถแยกออกเป็นส่วนประกอบได้ด้วยวิธีที่ง่ายและเรียบง่าย แต่สามารถเปลี่ยนจากส่วนผสมหนึ่งไปเป็นอีกส่วนผสมหนึ่งเท่านั้น อย่างต่อเนื่อง.
Georg Ernst Stahl เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่เชื่อมโยงความรู้ทางการแพทย์และเคมี) และนักปรัชญาซึ่งได้รับการยอมรับว่าเป็นแพทย์คนแรกของกษัตริย์แห่งปรัสเซีย
สตาห์ลไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์ที่มีระเบียบแบบแผนซึ่งติดตามปรากฏการณ์ที่เขาศึกษาในเชิงปริมาณ แต่เขาพยายามให้คำตอบง่ายๆสำหรับคำถามที่กวนใจเขาอยู่เสมอ
แหล่งกำเนิด
Ernst Stahl เป็นผู้ปกป้องแนวคิดของ Johan Becher ซึ่งเสนอว่าสสารทั้งหมด (ยกเว้นโลหะ) ประกอบด้วย "ดิน" สามชนิด ได้แก่ : สารพื้นฐานดินที่มีกำมะถันและดินปรอท
องค์ประกอบของ Becher มีพื้นฐานมาจากแนวคิดของชาวอาริสโตเติลที่ยืนยันว่าดินที่มีกำมะถันเป็นไฟที่ "หลับใหล" อยู่ในร่างกายและเมื่อมัน "ตื่นขึ้น" มันจะเผาผลาญกำมะถันของ "พาราเซลซัส" ที่พบภายใน ศพ.
ภาพเหมือนของ Georg Ernst Stahl (ที่มา: ดูหน้าสำหรับผู้เขียนผ่าน Wikimedia Commons)
Becher พิจารณาว่าโลหะประกอบด้วยวัสดุที่แตกต่างกันดังนั้นจึงสามารถ "เปลี่ยนรูป" ได้ นั่นคือการเปลี่ยนจากโลหะหนึ่งไปเป็นอีกโลหะหนึ่งโดยการให้ความร้อนเท่านั้นดังนั้นจึงเปลี่ยนความสัมพันธ์ทางเคมีระหว่างวัสดุที่ประกอบขึ้นเป็นโลหะแต่ละชนิด
จากหลักการเหล่านี้ Stahl มุ่งเน้นไปที่การไขความลึกลับที่มาพร้อมกับการเผาไหม้ของร่างกายอินทรีย์ในช่วงเวลานั้น การทดลองทั้งหมดที่เขาทำขึ้นอยู่กับการเผาโลหะและวัสดุเช่นกำมะถันถ่านหินและอื่น ๆ
จากการเผาสารประกอบเหล่านี้ Stahl บันทึกว่าเพียงแค่สังเกตขณะที่สารประกอบกำลังถูกบริโภคเขาสังเกตเห็นว่า "บางสิ่ง" สลายหายไปหรือหายไป "บางสิ่ง" ที่ Stahl สังเกตเห็นคือสิ่งที่เขาเรียกว่า "phlogiston"
ในแนวความคิดของชาวอาริสโตเติลกำมะถันเป็นไฟที่มีอยู่ภายในสสารและ "กำมะถันทางปรัชญาของพาราเซลซัส" ก็หายไปอย่างสมบูรณ์เมื่อการเผาไหม้กระตุ้นให้เกิดไฟที่มีกำมะถันหรือดินที่มีกำมะถันอยู่ในสารอินทรีย์เช่นไม้
Stahl ได้รวมเอาวิธีการที่นักเล่นแร่แปรธาตุใช้เช่น Becher แนวคิดของ Aristotelian และการสังเกตการเผาไหม้ของเขาเพื่อเสนอทฤษฎี phlogiston
การเริ่มต้น
ทฤษฎีของ Stahl ได้รับความเข้มแข็งในหมู่นักวิทยาศาสตร์และนักเคมีในยุคนั้นเนื่องจากสำหรับพวกเขาหากร่างกายมีความสามารถในการเผาหรือเผาไหม้สิ่งเหล่านี้ประกอบด้วยกำมะถัน สำหรับนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้กำมะถันเป็นวัสดุที่คล้ายกับโลหะมาก
ยิ่งไปกว่านั้นนักวิทยาศาสตร์ในยุคนั้นได้กำหนดให้ phlogiston เป็น "สิ่งมีชีวิต" หรือ "เอนทิตีที่ไม่สามารถทำลายได้" ซึ่งสามารถนำกลับมารวมเป็นวัสดุได้โดยการดักจับด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งในขณะที่วัสดุที่แยกออกมานั้นถูกนำไปเผา
คุณสมบัติที่แท้จริงอีกประการของ phlogiston คือความสามารถในการถ่ายโอนจากวัสดุหนึ่งไปยังอีกวัสดุหนึ่ง สิ่งนี้อธิบายถึงวิธีที่ร่างกายบางส่วนถูกเผาและคนอื่น ๆ ถูกเผาเนื่องจากบางส่วนมีความสามารถในการถ่ายโอน phlogiston และบางส่วนไม่มี
การวิจัยจำนวนมากของ Stahl และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ในยุคนั้นมุ่งเน้นไปที่การพยายามแยก phlogiston นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อมโยง phlogiston กับ "อากาศไวไฟ" โดยอ้างว่าเป็น
ทฤษฎีนี้ได้รับการเผยแพร่อย่างกว้างขวางในช่วงเวลานั้นและดูเหมือนจะอธิบายได้อย่างเป็นทางการว่าทำไมการเผาไหม้ของร่างกายจึงเกิดขึ้นความคล้ายคลึงกันที่สังเกตได้ระหว่างโลหะกับ "การหลอมรวม" ของลักษณะต่างๆเช่นการเกิดออกซิเดชันและการลดลงในปรากฏการณ์เดียว: phlogiston .
ตัวอย่างที่ใช้กันอย่างแพร่หลายโดยผู้พิทักษ์ทฤษฎี phlogiston คือคาร์บอนในกรด vitriolic ซึ่งปัจจุบันเป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ ในตัวอย่างนี้คาร์บอน "สูญเสีย" ความสามารถในการเผาไหม้ (ไปยัง phlogiston) และถูกถ่ายโอนไปยังกำมะถันทำให้เกิดกรด vitriolic
การคัดค้านทฤษฎี
ในช่วงศตวรรษที่สิบเจ็ดทฤษฎีนี้ได้รับการจัดประเภทว่ามีความสำคัญที่สุดในบรรดาวิชาเคมีเนื่องจากได้ให้คำอธิบายถึงข้อสังเกตทั้งหมดที่เกิดขึ้นในสาขานั้น คานท์อธิบายว่ามีความสำคัญคล้ายกับกาลิเลโอในเรื่องการล้มลงของศพ
อย่างไรก็ตามสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่มีระเบียบแบบแผนซึ่งใช้กลวิธีการวัดผลที่ลึกซึ้งมากกว่าการสังเกตเพียงอย่างเดียวการหาข้อบกพร่องในทฤษฎีโฟโลจิสตันนั้นเป็นเรื่องง่าย นักวิทยาศาสตร์คนนี้คือ Laurent de Lavoisier ชาวฝรั่งเศส
ภาพเหมือนของ Antoine Lavoisier (ที่มา: H. Rousseau (นักออกแบบกราฟิก), E. Thomas (ช่างแกะสลัก) Augustin Challamel, Desire Lacroix ผ่าน Wikimedia Commons)
Lavoisier เป็นแฟนตัวยงของวิทยาศาสตร์กายภาพและเครื่องมือวัด เขาตัดสินใจที่จะเข้าใจกลไกของการเผาไหม้และทฤษฎีของไฟโลจิสตันอย่างถูกต้องโดยพบว่าไฟไม่ได้ทำให้น้ำหนักของวัสดุเพิ่มขึ้นหรือลดลงในทันที
Lavoisier วัดการเผาไหม้ของวัสดุต่าง ๆ อย่างแม่นยำและระบุว่าน้ำหนักของสารตกค้างหลังการเผาไหม้ใกล้เคียงกับวัสดุก่อนเผาในกองไฟ
ในปี พ.ศ. 2317 Lavoisier ได้ยินเกี่ยวกับการทดลองของ Joseph Priestley ที่ใช้ฝุ่นปรอทและอากาศ "dephlogistized"
สิ่งนี้ทำให้เขาต้องทำการทดลองอย่างเข้มงวดหลายชุดซึ่งเขาได้ดำเนินการระหว่างปี ค.ศ. 1773 ถึง ค.ศ. 1775 ซึ่งเขาได้ค้นพบว่าอากาศที่ปราศจากสารเคมีที่ปล่อยออกมาจากฝุ่นปรอทนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าส่วนที่ดีต่อสุขภาพและบริสุทธิ์ที่สุดของอากาศที่เราหายใจ เขาตั้งชื่อส่วนนี้ว่า "อากาศที่สำคัญ"
Lavoisier ระบุว่ากระบวนการเผาไหม้และการเผามีเวลา จำกัด เมื่อเกิดขึ้นในภาชนะปิด นอกจากนี้การเพิ่มขึ้นของวัสดุหลังการเผาไหม้เป็นผลมาจาก "อากาศสำคัญ" ที่วัสดุดูดซับหลังจากการเผาไหม้
ในปี พ.ศ. 2322 Lavoisier ได้ตีพิมพ์ผลงานเรื่องการพิจารณาทั่วไปเกี่ยวกับกรดและหลักการที่พวกมันประกอบขึ้นซึ่งเขาให้บัพติศมาเป็น "ออกซิเจน" ซึ่งเป็นสารที่กำเนิดกรดทั้งหมดภายใต้เงื่อนไขบางประการ
อ้างอิง
- คำละห์, อ. (2527). การสอบสวนเชิงตรรกะของคดี Phlogiston ในวิทยาศาสตร์ลด (หน้า 217-238) สปริงเกอร์, Dordrecht.
- ร็อดเวลล์ GF (2411) I. เกี่ยวกับทฤษฎีของ phlogiston The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 35 (234), 1-32.
- ซิกฟรีด, อาร์. (1989). Lavoisier และการเชื่อมต่อแบบ phlogistic Ambix, 36 (1), 31-40.
- Soloveichik, S. (2505). การต่อสู้ครั้งสุดท้ายเพื่อ phlogiston และการตายของ Priestley วารสารเคมีศึกษา, 39 (12), 644.
- Vihalemm, R. (2000). วิทยานิพนธ์ Kuhn-loss และกรณีของทฤษฎี phlogiston วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีศึกษา
- วู้ดค็อก, LV (2005). ทฤษฎี Phlogiston และการปฏิวัติทางเคมี Bulletin for the History of Chemistry, 30 (2), 57-62.