Flogisztonelmélet — mi az? Definíció, története és bukása

Flogisztonelmélet: eredete, működése és bukása — hogyan vezettek kísérletek az oxigén felfedezéséhez? Olvassa el a tudománytörténet izgalmas fordulatait.

1772-ig sok tudós úgy gondolta, hogy az anyagok tartalmaznak valamit, amit ők flogisztonnak neveztek. Amikor az anyagok elégtek, a flogiszton szilárd hamut hagyva maga után, amit kalxnak neveztek. Ez az elmélet megmagyarázta, hogy az égő tüzelőanyagok elégetése után miért volt kisebb a tömeg, mint az eredeti tömeg.

Mi az a flogisztonelmélet?

A flogisztonelmélet (phlogiston-elmélet) egy korai kémiai magyarázat volt az égésre, a rozsdásodásra és a néhány vegyi átalakulásra. Lényege, hogy minden éghető anyag egy láthatatlan, eltávolítható összetevőt — a flogisztont — tartalmaz. Égés közben a flogiszton „kiszabadul” az anyagból, és a megmaradó részt, az ún. kalxot (mai szóhasználattal: oxidot) nehezebb vagy könnyebb állapotban hagyja a rendszerben, attól függően, hogyan értelmezték az adott kor tudósai a méréseket.

Története és főbb szereplők

• Az elképzelés korai változatait már a 17. században írták le, leginkább Johann Joachim Becher munkáihoz köthetően; Georg Ernst Stahl (18. század eleje) tette népszerűvé és rendszerezte a fogalmat.
• A 18. század közepén a kísérleti kémia fejlődésével egyre több pontos tömegmérés és gázvizsgálat született. Fontos szereplők: Joseph Priestley, aki különböző „levegőket” (gázokat) izolt; illetve Antoine Lavoisier, aki az 1770-es–1780-as években új értelmezést adott az égésnek és végül bevezette az oxigén fogalmát.
• A flogiszton elmélete azt feltételezte, hogy az égés során a flogiszton eltávozik és ez magyarázza a látható hőt és fényt is; sok korabeli kutató tehát a látható jelenségeket a flogiszton jelenlétével vagy hiányával magyarázta.

Mi vezetett az elmélet bukásához?

A gázok tömegét mérő gondos kísérletek kimutatták, hogy a flogiszton-elmélet nem felel meg a megfigyeléseknek. A legfőbb problémák a következők voltak:

• Amikor például fémeket hevítettek (kalcináltak), a keletkező kalx gyakran nagyobb tömegű volt, mint a kiindulási fém — ez ellentmondott azzal a várakozással, hogy a flogiszton távozott és így tömegcsökkenésnek kellene bekövetkeznie.
• Priestley és mások olyan gázokat írtak le, amelyeket „megszabadultak a flogisztontól”, de az eredmények fekete-fehéren mutatták, hogy valami a levegőből hozzáadódik az égő anyaghoz. Lavoisier megmutatta, hogy az égéskor és a fémek kalcinálásakor az anyagok oxigént vesznek fel, ezért növekszik a tömeg — nem pedig azért, mert flogiszton távozott.
• Néhány flogiszton-hívő megkísérelte menteni az elméletet azzal, hogy a flogisztont negatív tömegűnek vagy más „nem mérhető” tulajdonságúnak tekintette, de ez ad hoc magyarázatnak bizonyult, és nem voltak rá kísérleti bizonyítékok.

Lavoisier és az oxigénelmélet

Antoine Lavoisier munkássága döntő volt: pontos tömegmérésekre építve kimutatta az anyagmegmaradás törvényét és azt az összefüggést, hogy az égés során az anyag valójában a levegő egy összetevőjével (az oxigénnel) egyesül. Lavoisier megnevezte és jellemezte az oxigént, és ezzel helyébe lépett a flogisztonelméletnek a modern oxidációs szemlélet.

Miért hittek sokan továbbra is a flogisztonban?

• A flogisztonelmélet egyszerű és intuitív magyarázatot adott az égésre és egyes kémiai átalakulásokra.
• Az 18. századi mérések és kísérletek még nem voltak mindig elég pontosak, így könnyen félreértelmezték az adatokat.
• Tudománytörténeti szempontból az elmélet kitartása jól példázza, hogyan működnek a tudományos paradigmák: egy jól illeszkedő modell hosszabb ideig marad életben, amíg jobb elméleti és kísérleti magyarázat nem jelenik meg.

Hagyomány és jelentőség

Bár a flogiszton mint fizikai entitás ma már téves elképzelésnek számít, az elmélet története fontos leckéket ad:

• Elősegítette a kísérleti módszerek és a pontos tömegmérések fejlődését.
• Rávilágított arra, hogy a természettudományokban a fogalmakat gyakran kísérletek és mérés alapján kell felülvizsgálni.
• Átjáróként szolgált a klasszikus kémia és a modern kémiai elméletek között, és hozzájárult az olyan alapfogalmak kialakulásához, mint az oxidáció, redukció és az anyagmegmaradás.

Végső soron a flogisztonelmélet bukása és az oxigénelmélet elfogadása példaértékű a tudományos fejlődésre: az új mérések és elméleti átgondolások képesek felváltani a korábbi nézeteket, és így közelebb vezetnek a természet összetettebb, pontosabb megértéséhez. Néhány korabeli megfigyelés — például hogy az égés során hőt és fényt kapunk — ma a környezetbe történő energiaátadás következményeként értelmezhető, nem pedig egy külön, anyagi flogisztonnak a mozgásaként.

Keresés betűvel