Teoria do flogisto - Phlogiston theory

O alquimista e médico JJ Becher propôs a teoria do flogisto

A teoria flogístico é uma teoria científica substituída que postulada a existência de um incêndio do tipo chamado elemento flogístico ( / f l ɒ ɪ s t ən , f l -, - ɒ n / ) contidos corpos combustíveis e libertado 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 reunida de forma mais formal por Georg Ernst Stahl . A teoria do flogístico tentou explicar processos químicos como combustão e ferrugem , agora conhecidos coletivamente como oxidação , foi desafiada pelo aumento de peso concomitante e foi abandonada antes do final do século 18 após experimentos de Antoine Lavoisier e outros. A teoria do flogístico levou a experimentos que finalmente concluíram com a descoberta do oxigênio .

Teoria

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

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

Em geral, as substâncias que queimavam no ar eram consideradas ricas em flogisto; 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 flogisto. Quando o ar se tornasse completamente flogisticado, não serviria mais para sustentar a combustão de qualquer material, nem um metal aquecido nele produziria um calcário; nem o ar phlogisticado poderia sustentar a vida. Acreditava-se que a respiração tirava o flogisto do corpo.

Daniel Rutherford, aluno de Joseph Black , descobriu o nitrogênio em 1772 e os dois usaram 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 flogístico, tendo absorvido todo o flogisto. Por outro lado, quando Joseph Priestley descobriu o oxigênio , ele acreditou ser um ar deflogisticado, capaz de se combinar com mais flogisto e, assim, suportar a combustão por mais tempo do que o ar comum.

História

Empédocles formulou 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, portanto, visto como uma substância e a queima era vista como um processo de decomposição que se aplicava apenas a compostos. A experiência tinha mostrado 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 viria a ser a teoria do flogisto. Em seu livro, Becher eliminou o fogo e o ar do modelo de elemento clássico e os substituiu por três formas de 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 chave 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 em seu aluno Stahl. A principal contribuição de Becher foi o início da própria teoria, por mais que tenha mudado muito depois dele. A ideia de Becher era que as substâncias combustíveis contêm uma matéria inflamável, a terra pinguis .

Georg Ernst Stahl

Em 1703, Georg Ernst Stahl , professor de medicina e química em Halle , propôs uma variante da teoria na qual renomeou a terra pinguis de Becher para flogístico , e foi nessa forma que a teoria provavelmente teve sua maior influência. O próprio termo "flogístico" não foi inventado por Stahl. Há evidências de que a palavra foi usada já em 1606, e de uma forma 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 flogisto em combinação com óxidos metálicos (cálcio); na ignição, o flogisto foi liberado do metal, deixando o óxido para trás. Quando o óxido foi aquecido com uma substância rica em flogístico, como o carvão, o calcário novamente pegou o flogisto e regenerou o metal. O flogisto era uma substância definida, a mesma em todas as suas combinações.

A primeira definição de Stahl de flogisto 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. De acordo com Stahl, o flogisto era uma substância que não era capaz de ser colocada em um garrafa, mas pode ser transferida mesmo assim. Para ele, a madeira era apenas uma combinação de freixo e flogisto, e fazer um metal era tão simples quanto pegar uma cal de metal e adicionar flogisto. A fuligem era quase puro flogisto, razão pela qual aquecê-la com um calcário metálico transforma o calcário 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 deu conta do aumento de peso na combustão de estanho e chumbo que era conhecido na época.

JH 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 todas as três eram substâncias cujas naturezas eram amplamente compreendidas, mas não facilmente definidas . Ele pensava que o flogisto não deveria ser considerado uma partícula, mas uma essência que permeia as substâncias, argumentando que em meio quilo de qualquer substância não se poderia simplesmente selecionar 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 flogístico era o princípio básico do fogo e não poderia ser obtido por si mesmo. As chamas eram consideradas uma mistura de flogístico e água, enquanto uma mistura de flogístico e terra não podia queimar adequadamente. O flogístico que permeia tudo no universo, pode ser liberado como calor quando combinado com ácido. Pott propôs as seguintes propriedades:

  1. A forma do flogisto consiste em um movimento circular em torno de seu eixo.
  2. Quando homogêneo não pode ser consumido ou dissipado pelo fogo.
  3. A razão pela qual causa 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 de peso durante a calcinação só fica evidente depois de muito tempo, e se deve ou ao fato de que as partículas do corpo se tornam mais compactas, diminuem o volume e, consequentemente, aumentam a densidade como no caso do chumbo; ou que pequenas partículas pesadas de ar se alojem na substância, como no caso do óxido de zinco em pó.
  5. O ar atrai o flogisto de corpos.
  6. Quando colocado em movimento, o flogisto é o principal princípio ativo na natureza de todos os corpos inanimados.
  7. É a base das cores.
  8. É o principal agente da fermentação.

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

Outros

Johann Juncker também criou um quadro muito completo do flogístico. Ao ler a obra de Stahl, ele presumiu que o flogístico era de fato muito material. Ele, portanto, chegou à conclusão de que o flogisto tem a propriedade de leveza, ou que torna o composto que é muito mais leve do que seria sem o flogisto. Ele também mostrou que o ar era necessário para a combustão, colocando as substâncias em um frasco selado e tentando queimá-las.

Guillaume-François Rouelle trouxe a teoria do flogístico para a França, e ele era um cientista e professor muito influente, por isso ela ganhou uma base sólida muito rapidamente. Muitos de seus alunos se tornaram cientistas muito influentes por seus próprios méritos, Lavoisier incluído. Os franceses viam o flogístico como um princípio muito sutil que desaparece em todas as análises, 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 concurso de prêmios da Academia de Letras e Ciências de Mântua em 1792 por seu trabalho refutando a teoria do flogisto. Ele apresentou um artigo na Académie royale des Sciences de Torino em 18 de março de 1792, intitulado Examen chimique de la doctrine du phlogistique et de la doctrine des pneumatistes par rapport à la nature de l'eau ("Exame químico da doutrina do flogístico e a 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 após serem queimados, embora supostamente tivessem perdido o flogisto. Alguns proponentes do flogisto explicaram isso concluindo que o flogisto tem peso negativo; outros, como Louis-Bernard Guyton de Morveau , deram o argumento mais convencional de que é mais leve que o ar. Porém, uma análise mais detalhada baseada no princípio de Arquimedes , as densidades do magnésio e seu produto de combustão mostraram que apenas ser mais leve que o ar não poderia explicar 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 neste problema.

Durante o século XVIII, quando ficou claro que os metais ganhavam peso depois de serem oxidados, o flogisto passou a ser cada vez mais considerado um princípio, e não uma substância material. No final do século XVIII, para os poucos químicos que ainda usavam o termo flogístico, o conceito estava ligado ao hidrogênio . Joseph Priestley , por exemplo, ao referir-se à reação do vapor ao ferro, embora reconhecendo plenamente que o ferro ganha peso depois de se ligar ao oxigênio para formar um calcário , 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 , "agudo"; génos , "nascimento", referindo-se ao suposto papel do oxigênio na formação de ácidos), Priestley descreveu o flogisto como o princípio alcalino.

O flogístico permaneceu como 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 em recipientes fechados. O uso de vasos fechados por de Lavoisier e antes, por Mikhail Lomonosov , também negou a flutuabilidade que disfarçava 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. Elizabeth Fulhame demonstrou por experimento que muitas reações de oxidação ocorrem apenas na presença de água , que envolvem diretamente a água e que a água é regenerada e detectável ao 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 como membro do Farm-General durante a Revolução Francesa .

Químicos experientes que apoiaram a teoria do flogisto de Stahl tentaram responder aos desafios sugeridos por Lavoisier e os novos químicos. Ao fazer isso, a teoria do flogisto tornou-se mais complicada e presumida 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 pensava que a teoria do flogisto estava condenada, ele defendeu o flogisto e tentou fazer a teoria funcionar.

Notas