Flogiston-teoria

Flogiston-teoria oli 1600- ja 1700-lukujen kemiallinen teoria, jolla pyrittiin selittämään palaminen. Teorian mukaan kaikissa palavissa aineissa oli eräs yhteinen ainesosa, flogiston, joka poistui niistä palamisessa.

Flogiston-teorian avulla pyrittiin selittämään palamista.

Vuonna 1669 saksalainen fyysikko Johann Joachim Becher esitti, että kaikki kappaleet koostuvat ilmasta, vedestä ja kolmesta maa-aineksesta, joista yksi oli terra pinguis ("rasvainen maa"); muut olivat terra mercurialis ja terra lapidea eli elohopeainen ja kivinen maa. Hänen mukaansa palamisessa terra pinguis poistui aineesta.[1] Teoriaa kehitti edelleen Georg Ernst Stahl, joka vuonna 1703 antoi oletetulle palavalle ainekselle nimen flogiston, joka tulee kreikan sanasta flogistos (φλογιστως), palanut.[1]

Teorian mukaan aineen palaessa siitä vapautuu flogistonia, joka oletettiin erittäin hienoksi aineeksi, joka havaittiin vain sen poistuessa sitä sisältäneestä aineesta; tällöin se ilmeni tulena, kuumuutena ja valona. Koska aine voi palaa vain rajallisen ajan rajallisessa määrää ilmaa, ajateltiin, että ilmalla oli erityinen kyky sitoa itseensä tietty määrä flogistonia.[1]

Teoria selitti käytännöllisesti palaessa vapautuvan höyryn ja savun selittäen niiden olevan vapautuvaa flogistonia. Aineeseen sitoutuneena flogistonilla oli kuitenkin massa. Näin teoria selitti miksi kappaleen tilavuus ja paino pienenivät palaessa.

Stahl tiesi, että tarpeeksi kuumennettaessa monet metallitkin saattavat muuttua tuhkaa muistuttaviksi "kalkeiksi", joiden nykyään tiedetään olevan metallioksideja. Hänen mukaansa tämä osoitti, että metallitkin sisälsivät flogistonia, joka tällöin poistui niistä. Metallien oletettiin siis koostuvan näistä "kalkeista" ja flogistonista. Tätä tuki havainto, että metallia voitiin valmistaa kuumentamalla tällaista "kalkkia" yhdessä puuhiilen kanssa, jolloin siis "kalkin" oletettiin yhtyvän puuhiilessä runsaasti esiintyvän flogistonin kanssa metalliksi.[1] (Nykyisin ilmiön tiedetään johtuvan siitä, että hiili yhtyy metallioksidissa olevan hapen kanssa hiilidioksidiksi, jolloin metalli samalla pelkistyy, esimerkiksi: 2 C + Fe₃O₄ → 2 CO₂ + 3 Fe).

Kun Henry Cavendish vuonna 1766 sai eristetyksi vetyä, hän arveli aluksi sen olleen puhdasta flogistonia.[2]. Kun hän myöhemmin osoitti sen palaessa syntyvän vettä, hän päätteli sen olevan veteen yhdistynyttä flogistonia.[3]

Kokeet paljastivat kuitenkin teorian ongelmia. Esimerkiksi joidenkin metallien massa kasvoi niiden palaessa, vaikka aineesta piti poistua flogistonia. Tämän vuoksi muutamat kemistit olettivat, että flogistonin massa oli negatiivinen[1] tai että massa ei säily kemiallisissa reaktioissa. Monista ongelmistaan huolimatta flogiston-teoria oli vallalla, kunnes Antoine Lavoisier osoitti, että palaminen vaatii happea.[4] Palamisen nykyaikainen selitysmalli on siis tavallaan käänteinen flogiston-teoriaan nähden.