La teoría del flogisto , una teoría científica reemplazada , postuló la existencia de un elemento parecido al fuego denominado flogisto ( / f l ɒ ˈ dʒ ɪ s t ən , f l oʊ -, - ɒ n / ) [1] [2] contenido dentro Cuerpos combustibles y liberados durante la combustión . El nombre proviene del griego antiguo φλογιστόν flogistón ( quemar ), de φλόξ phlóx ( llama ). La idea de una sustancia flogística fue propuesta por primera vez en 1667 por Johann Joachim Becher y posteriormente 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 finales del siglo XVIII tras 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 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 deflogistizan cuando se queman, liberando el flogisto almacenado, que es absorbido por el aire. Las plantas en crecimiento absorben entonces este flogisto, por lo que el aire no se quema espontáneamente y también la materia vegetal se quema. Este método de contabilización de 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 tomó como una prueba clara de que el aire tenía la capacidad de absorber sólo una cantidad finita de flogisto. Cuando el aire estuviera completamente flogistizado, ya no serviría para sustentar la combustión de ningún material, ni un metal calentado en él produciría cal ; ni el aire flogistizado podía sustentar la vida. Se pensaba que la respiración eliminaba el flogisto del cuerpo. [3]
El estudiante 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 denomina aire flogistizado, ya que ha absorbido todo el flogisto. Por el contrario, cuando Joseph Priestley descubrió el oxígeno , creyó que se trataba de aire deflogistizado, capaz de combinarse con más flogisto y sustentar así 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. Por tanto, se pensaba que el fuego era una sustancia y que la quema se consideraba un proceso de descomposición que se aplicaba sólo a los compuestos. La experiencia había demostrado que la quema no siempre iba acompañada de una pérdida de material y se necesitaba una teoría mejor para explicar esto. [5]
En 1667, Johann Joachim Becher publicó su libro Physica subterranea , que contenía el primer ejemplo de lo que se convertiría en la teoría del flogisto. En su libro, Becher eliminó el fuego y el aire del modelo elemental clásico y los reemplazó con tres formas de la tierra: terra lapidea , terra fluida y terra pinguis . [6] [7] Terra pinguis era el elemento que impartía propiedades oleosas, 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 alumno Stahl. La principal contribución de Becher fue el comienzo de la teoría misma, aunque mucho 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 cambió el nombre de la terra pinguis de Becher a flogisto , y fue en esta forma que la teoría probablemente tuvo su mayor influencia. [11] El término 'flogisto' en sí no fue algo que inventó Stahl. Hay evidencia de que la palabra se usó ya en 1606, y de una manera muy similar a la que Stahl la usaba. [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 (calzas); al encenderse, el flogisto se liberaba del metal dejando atrás el óxido. Cuando el óxido se calentaba con una sustancia rica en flogisto, como el carbón vegetal, 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 podía ser poner en una botella pero aún así podría transferirse. 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 una cal metálica transforma la cal en metal y Stahl intentó demostrar que el flogisto en el hollín y el azufre eran idénticos convirtiendo los sulfatos en hígado de azufre usando carbón . No tuvo en cuenta el aumento de peso debido a la combustión de estaño y plomo que se conocía en ese momento. [12]
Johann Heinrich Pott , alumno de uno de los alumnos de Stahl, amplió la teoría e intentó hacerla mucho más comprensible para el público general . Comparó el flogisto con la luz o el fuego, diciendo que los tres eran sustancias cuyas naturalezas eran ampliamente comprendidas pero no fácilmente definidas . 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, no se podían simplemente distinguir las partículas de flogisto. [9] Pott también observó el hecho de que cuando ciertas sustancias se queman aumentan de 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 solo. Se consideraba que las llamas eran una mezcla de flogisto y agua, mientras que una mezcla de flogisto y tierra no podía arder adecuadamente. El flogisto impregna todo el universo y podría liberarse en forma de calor cuando se combina con un ácido. Pott propuso las siguientes propiedades:
Las formulaciones de Pott proponían pocas teorías nuevas; simplemente proporcionó más detalles y hizo que la teoría existente fuera más accesible al hombre común.
Johann Juncker también creó una imagen muy completa del flogisto. Al leer el trabajo de Stahl, asumió que el flogisto era en realidad muy material. Por lo tanto, llegó a la conclusión de que el flogisto tiene la propiedad de ser liviano, o que hace que el compuesto en el que se encuentra sea mucho más liviano de lo que sería sin el flogisto. También demostró que se necesitaba aire para la combustión poniendo 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 veían el flogisto como un principio muy sutil que se desvanece en todo análisis, pero está en todos los cuerpos. Básicamente, siguieron directamente la teoría de Stahl. [9]
Giovanni Antonio Giobert introdujo la obra de Lavoisier en Italia. Giobert ganó un premio de la Academia de Letras y Ciencias de Mantua en 1792 por su trabajo que refutaba 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 doctrina du flogistica et de la doctrina des pneumatistes par rapport à la naturaleza de l'eau ("Examen químico de la doctrina del flogisto y la doctrina de los pneumáticos en relación con la naturaleza del agua"), que se considera la defensa más original de la teoría de la composición del agua de Lavoisier que ha aparecido en Italia. [14]
Finalmente, los experimentos cuantitativos revelaron problemas, incluido el hecho de que algunos metales ganaron peso después de quemarse, a pesar de que 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 simple hecho de ser más liviano que el aire no podía explicar el aumento de peso. [ cita necesaria ] El propio Stahl no abordó el problema de los metales que se queman ganando peso, pero quienes siguieron su escuela de pensamiento fueron los que trabajaron en este problema. [9]
Durante el siglo XVIII, cuando quedó claro que los metales ganaban peso después de ser oxidados, el flogisto fue considerado cada vez más como un principio más que como una sustancia material. [16] A finales del siglo XVIII, para los pocos químicos que todavía utilizaban el término flogisto, el concepto estaba vinculado al hidrógeno . Joseph Priestley , por ejemplo, al referirse a la reacción del vapor sobre el hierro, aunque reconoce plenamente que el hierro gana peso después de unirse con el oxígeno para formar una cal , un óxido de hierro, el hierro también pierde "la base del aire inflamable ( hidrógeno ), y ésta es la sustancia o principio a la que damos el nombre de flogisto". [17] Siguiendo la descripción de Lavoisier del oxígeno como principio oxidante (de ahí su nombre, del griego antiguo: oksús , "afilado"; génos , "nacimiento", refiriéndose al supuesto papel del oxígeno en la formación de ácidos), Priestley describió el flogisto como el principio alcalino. principio. [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 pueda medirse pesando recipientes cerrados. [19] El uso de recipientes cerrados por Lavoisier y anteriormente 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 las masas y sentaron las bases para la nueva teoría de la combustión del oxígeno. [20] La química británica Elizabeth Fulhame demostró mediante experimentos que muchas reacciones de oxidación ocurren sólo en presencia de agua, que involucran directamente agua, y que el agua se regenera y es detectable al final de la reacción. Basándose en sus experimentos, no estuvo de acuerdo con algunas de las conclusiones de Lavoisier, así como con los teóricos del flogisto que él criticaba. Su libro sobre el tema apareció impreso poco después de la ejecución de Lavoisier por ser miembro de Farm-General durante la Revolución Francesa . [21] [22]
Los químicos experimentados que apoyaban 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 pensaba que la teoría del flogisto estaba condenada al fracaso, defendió el flogisto y trató de hacer que la teoría funcionara. [23]
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