La teoría del flogisto , una teoría científica superada , postuló la existencia de un elemento parecido al fuego llamado flogisto ( / f l ɒ ˈ dʒ ɪ s t ən , f l oʊ -, - ɒ n / ) [1] [2] contenido en cuerpos combustibles y liberado durante la combustión . El nombre proviene del griego antiguo φλογιστόν phlogistón ( quemar ), de φλόξ phlóx ( llama ). La idea de una sustancia flogística fue propuesta por primera vez en 1667 por Johann Joachim Becher y luego formulada de manera más formal en 1703 por Georg Ernst Stahl . La teoría del flogisto intentó explicar procesos químicos como la combustión y la oxidación , ahora conocidos colectivamente como oxidación . La teoría fue cuestionada por el aumento de peso concomitante y fue abandonada antes de fines del siglo XVIII luego de los experimentos de Antoine Lavoisier en la década de 1770 y de otros científicos. La teoría del flogisto condujo a experimentos que finalmente resultaron en la identificación ( c. 1771 ) y la denominación (1777) del oxígeno por Joseph Priestley y Antoine Lavoisier , respectivamente.
La teoría del flogisto afirma que las sustancias flogistizadas contienen flogisto y que se desflogistizan cuando se queman, liberando el flogisto almacenado, que es absorbido por el aire. Las plantas en crecimiento absorben este flogisto, razón por la cual el aire no se quema espontáneamente y también por la cual la materia vegetal se quema. Este método de explicar la combustión era inverso a la teoría del oxígeno de Antoine Lavoisier.
En general, se decía que las sustancias que ardían en el aire eran ricas en flogisto; el hecho de que la combustión cesara pronto en un espacio cerrado se consideraba una prueba clara de que el aire tenía la capacidad de absorber sólo una cantidad finita de flogisto. Cuando el aire se había vuelto completamente flogistizado, ya no servía para sustentar la combustión de ningún material, ni un metal calentado en él produciría cal ; tampoco podía el aire flogistizado sustentar la vida. Se pensaba que la respiración eliminaba el flogisto del cuerpo. [3]
El alumno escocés de Joseph Black, Daniel Rutherford , descubrió el nitrógeno en 1772 y ambos utilizaron 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 denominaba aire flogístico, ya que había absorbido todo el flogisto. Por el contrario, cuando Joseph Priestley descubrió el oxígeno , creyó que era aire desflogistizado, capaz de combinarse con más flogisto y, por lo tanto, mantener la combustión durante más tiempo que el aire ordinario. [4]
Empédocles había formulado la teoría clásica de que había cuatro elementos: agua, tierra, fuego y aire, y Aristóteles reforzó esta idea caracterizándolos como húmedos, secos, calientes y fríos. Así pues, se pensaba que el fuego era una sustancia y que la combustión era un proceso de descomposición que sólo se aplicaba a los compuestos. La experiencia había demostrado que la combustión no siempre iba acompañada de una pérdida de material, y se necesitaba una mejor teoría para explicar esto. [5]
En 1667, Johann Joachim Becher publicó su libro Physica subterranea , que contenía la primera instancia de lo que se convertiría en la teoría del flogisto. En su libro, Becher eliminó el fuego y el aire del modelo de elementos clásicos y los reemplazó con tres formas de la tierra: terra lapidea , terra fluida y terra pinguis . [6] [7] La terra pinguis era el elemento que impartía propiedades aceitosas, sulfurosas o combustibles. [8] Becher creía que la terra pinguis era una característica clave de la combustión y se liberaba cuando se quemaban sustancias combustibles. [6] Becher no tuvo mucho que ver con la teoría del flogisto tal como la conocemos ahora, pero tuvo una gran influencia en su estudiante Stahl. La principal contribución de Becher fue el inicio de la teoría en sí, sin embargo, gran parte de ella cambió después de él. [9] La idea de Becher era que las sustancias combustibles contienen una materia inflamable, la terra pinguis . [10]
En 1703, Georg Ernst Stahl , profesor de medicina y química en Halle , propuso una variante de la teoría en la que renombró la terra pinguis de Becher como flogisto , y fue en esta forma que la teoría probablemente tuvo su mayor influencia. [11] El término 'flogisto' en sí 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 usaba para eso. [9] 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 flogisto en combinación con óxidos metálicos (cal); cuando se prendían, el flogisto se liberaba del metal y dejaba atrás el óxido. Cuando el óxido se calentaba con una sustancia rica en flogisto, como el carbón, la cal absorbía nuevamente el flogisto y regeneraba el metal. El flogisto era una sustancia definida, la misma en todas sus combinaciones. [10]
La primera definición de flogisto de Stahl apareció por primera vez en su Zymotechnia fundamentalis , publicada en 1697. Su definición más citada se encontró en el tratado de química titulado Fundamenta chymiae en 1723. [9] Según Stahl, el flogisto era una sustancia que no se podía poner en una botella, pero que podía transferirse de todos modos. Para él, la madera era solo una combinación de ceniza y flogisto, y hacer un metal era tan simple como obtener cal de metal y agregar flogisto. [10] El hollín era casi flogisto puro, por lo que calentarlo con cal metálica transforma la cal en el metal y Stahl intentó demostrar que el flogisto en el hollín y el azufre eran idénticos convirtiendo sulfatos en hígado de azufre usando carbón . No tuvo en cuenta el aumento de peso en la combustión del estaño y el plomo que se conocía en ese momento. [12]
Johann Heinrich Pott , un estudiante de uno de los estudiantes de Stahl, amplió la teoría e intentó hacerla mucho más comprensible para una audiencia general . Comparó el flogisto con la luz o el fuego, diciendo que las tres eran sustancias cuya naturaleza se entendía ampliamente pero no se definía 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. [9] Pott también observó el hecho de que cuando ciertas sustancias se queman, aumentan en 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 mismo. Las llamas se consideraban una mezcla de flogisto y agua, mientras que una mezcla de flogisto y tierra no podía arder correctamente. El flogisto impregna todo en el universo, podría liberarse como calor cuando se combina con un ácido. Pott propuso las siguientes propiedades:
Las formulaciones de Pott propusieron poca teoría nueva; simplemente proporcionó más detalles y volvió la teoría existente más accesible para el hombre común.
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 colocando sustancias en un matraz sellado e intentando quemarlas. [9]
Guillaume-François Rouelle llevó la teoría del flogisto a Francia, donde fue un científico y profesor muy influyente, popularizando la teoría muy rápidamente. Muchos de sus estudiantes se convirtieron en científicos muy influyentes por derecho propio, incluido Lavoisier. [10] Los franceses consideraban que el flogisto era un principio muy sutil que se desvanece en todo análisis, pero que está presente en todos los cuerpos. En esencia, siguieron directamente la teoría de Stahl. [9]
Giovanni Antonio Giobert introdujo 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 refutando la teoría del flogisto. Presentó un trabajo en la Académie royale des Sciences de Turín el 18 de marzo de 1792, titulado Examen chimique de la politics du phlogistique et de la politics des pneumatistes par rapport à la nature de l'eau ("Examen químico de la politics du phlogistique et de la politics des pneumatistes par rapport à la nature de l'eau"), que se considera la defensa más original de la teoría de la composición del agua de Lavoisier que apareció en Italia. [14]
Finalmente, los experimentos cuantitativos revelaron problemas, incluido el hecho de que algunos metales ganaban peso después de quemarse, aunque se suponía que habían perdido flogisto. Algunos defensores del flogisto, como Robert Boyle , [15] explicaron esto concluyendo que el flogisto tiene masa negativa; 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 el principio de Arquímedes , las densidades del magnesio y su producto de combustión mostró que el mero hecho de ser más ligero que el aire no podía explicar el aumento de peso. [ cita requerida ] El propio Stahl no abordó el problema de que los metales que se queman ganaran peso, pero quienes siguieron su escuela de pensamiento fueron los que trabajaron en este problema. [9]
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. [16] A fines del siglo XVIII, para los pocos químicos que aún usaban el término flogisto, el concepto estaba vinculado al hidrógeno . Joseph Priestley , por ejemplo, al referirse a la reacción del vapor sobre el hierro, aunque reconoció 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, al que le damos el nombre de flogisto". [17] Siguiendo la descripción de Lavoisier del oxígeno como el principio oxidante (de ahí su nombre, del griego antiguo: oksús , "agudo"; génos , "nacimiento" en referencia al supuesto papel del oxígeno en la formación de ácidos), Priestley describió el flogisto como el principio alcalino. [18]
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 que se pueda medir mediante el pesaje de recipientes cerrados. [19] El uso de recipientes cerrados por 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 prepararon el escenario para la nueva teoría del oxígeno de la combustión. [20] La química británica Elizabeth Fulhame demostró mediante 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. Con base en sus experimentos, no estuvo de acuerdo con algunas de las conclusiones de Lavoisier, así como con los teóricos del flogisto que él criticó. Su libro sobre el tema apareció impreso poco después de la ejecución de Lavoisier por ser miembro de la Farm-General durante la Revolución Francesa . [21] [22]
Los 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. [20] Mucha gente intentó 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, se mantuvo a favor del flogisto e intentó hacer que la teoría funcionara. [23]