Flogistoniteooria — ajalooline seletus põlemisele ja hapniku avastamiseni

Flogistoniteooria ajalugu: kuidas ekslik idee põlemisest viis hapniku avastamiseni — katsed, vaidlused ja teadusrevolutsioon 18. sajandil.

Kuni 1772. aastani arvasid paljud teadlased, et ained sisaldavad midagi, mida nad nimetasid flogistoniks. Kui ained põlesid, lahkus flogiston, jättes tahke tuha, mida nimetatakse kalksiks. See teooria seletas, miks kütuste põlemise järel oli mass väiksem kui algne mass.

Hoolikad katsed, mille käigus mõõdeti gaaside massi, näitasid, et flogistoni teooria oli vale. See viis hapniku avastamiseni. Mõned teadlased uskusid siiski jätkuvalt flogistonisse. Nad arvasid, et see seletab põlemisreaktsioonides eralduvat soojust ja valgust. Tänapäeval näeme seda tõendina energia ülekandmisest ümbritsevasse keskkonda.

Taust ja idee tekkimine

Flogistoniteooria juured ulatuvad 17. ja 18. sajandisse. Algselt pakkusid sellele ideele tuge tööstuslikud ja laboratoorsed tähelepanekud: kui puit või muud materjalid põlesid, jäi järgi kerge tuhk ehk kalks, ning näis, et mingi “aineline” osa on materjalist lahkunud. Johann Joachim Becher ja hiljem Georg Ernst Stahl populariseerisid ideed, et aine sisaldab põlemisvõimelist komponenti (flogistoni), mis vabaneb põlemisel või kalkseerimisel.

Peamised eksperimentid ja teadlased

• Georg Ernst Stahl (17.–18. sajand) aitas teooriat välja töötada ja levitada.
• Joseph Priestley (1774) avastas gaasi, mida ta kutsus „dephlogisticated air” — hiljem selgus, et see oli hapnik. Priestley interpretatsioon sobitus flogistonimudeliga: põlemiseks vajalik õhk oli „ilma flogistonita”.
• Henry Cavendish uuris kergesti süttivaid gaase (nt vesinik) ja nende reaktsioone, andes teadmisi gaaside rollist keemias.
• Antoine Lavoisier viis läbi kaalukaid ja täpseid massimõõtmisi, näidates, et põlemisel toimub aine kombinatsioon teatud õhu komponendiga — hapnikuga — ning et mass ei kao, vaid ümber jaotub. Tema tööd viisid flogistoniteooria ümberlükkamiseni ja kaasaegse keemia aluste loomisele.

Miks flogistoniteooria pidi kokku varisema

Oluline pöördepunkt oli tähelepanek, et metallide kuumutamisel ja nende «kalkseerimisel» suureneb sageli mass (tekib raskem metalloksiid). See oli vastuolus lihtsa prognoosiga, et põlemisel või põletamisel aine peaks massi kaotama, kui sellest lahkub flogiston. Selle vastuoluga üritati alguses salvestada teooriat, väites, et flogistonil on negatiivne mass — selgitus, mis oli ebausutav ja keeruline.

Lavoisier ja tema kaasaegsed mõõtsid gaaside massi ning näitasid, et õhk „kaotab” osa, mida metallid ja muud põlevad ained õhuga ühendavad. Seega ei lahkunud ainest mingi fiktiivne flogiston, vaid aine võttis vastu hapnikku (õhu osa) ja selle tõttu muutus mass. See seletus oli lihtsam, järjekindlam ja vastas täpsetele mõõtmistele.

Miks flogiston püsis nii kaua usutavana

• Flogiston pakkus lihtsat ja intuitiivset seletust igapäevastele nähtustele (põlemine, kalkseerimine).
• Gaaside olemus ja õhu mitmekomponendilisus polnud hästi mõistetud — õhu «eraldamine» ei olnud veel tavapärane laboripraktika.
• Paljude ajaloolaste sõnul mängisid rolli ka ideoloogilised ja kommunikatsiooni takistused: teadlaste vahel polnud kohe laialdast kokkulepet ega kiiret informatsiooni vahetust.

Mõju teaduse arengule

Flogistoniteooria lükkamine ja hapniku rolli mõistmine tähendas suurt nihet keemia teaduses:

• Keemia muutus kvalitatiivsest kirjeldusest kvantitatiivseks: rõhutati täpseid kaalumisi ja mõõtmisi.
• Antoine Lavoisier aitas sisse viia selge keemilise nomenklatuuri ning kontseptsiooni, et reaktsioonides peab kehtima massi jäävuse põhimõte.
• Selle üleminek näitas teadusliku meetodi jõudu: hüpoteesid testitakse mõõdetavate tulemuste abil ja vaieldamatud andmed võivad viia teooriate paradigmade muutumiseni.

Järeldus

Flogistoniteooria on tänapäeval huvitav ajalooline näide sellest, kuidas teadus areneb: algne, intuitiivne seletus püsis sotsiaalse ja empiirilise surve tõttu kaua, kuni paremad mõõtmised ja uued avastused (eriti hapniku iseloomu mõistmine) pakkusid täpsema ja järjepidevama mudeli. See lugu rõhutab täpsete katsete, mõõtmiste ja kriitilise analüüsi tähtsust teaduse edus.

Otsing