8 Flashcards
Flogistonová teorie
Rok 1700, Lavoasier 1789 dokončil -> 18. Století pneumatické chemie, hypotetická látka je flogiston
byla prvním pokusem o konzistentní teorii chemických procesů. Stahl sám tuto teorii propagoval v přednáškách a ve své učebnici Fundamenta Chymiae (1723, 1747).
Fosfor = kyselina fosforečná + flogiston
Síra = kyselina sírová + flogiston
Alkohol = Voda + flogiston
Je pozoruhodné, že se flogistonová teorie prosadila, ačkoliv v 17. století převládl názor, že se vzduch nějakým způsobem na hoření podílí. Již Paracelsus věřil, že vzduch je důležitý pro život (dýchání) „životní duch“ („archeus“) / Alexander Seton (zemř. 1604) / Michael Sendivogius (1566–1646). Tento „spiritus vitalis“ byl dokonce považován za stejný jako „princip“, který je obsažen v ledku (vzpomeňme, že ledek je, spolu s uhlím a sírou, součástí střelného prachu a že to je právě ledek, který poskytuje kyslík k jeho silné reakci). Robert Boyle zjistil, že síra ve vakuu nehoří a že vzduch je potřeba k tomu, aby hořela; podobně se vyjádřil Jean Rey (cca 1580–1645) již v r. 1630, který asi tušil, že kov se během kalcinace spojí s určitou součástí vzduchu. John Mayow (1641– 1679) v r. 1674 a především Robert Hooke ve své knize Micrographia z r. 1665 se vyjádřili jasně v tom smyslu, že ne celý vzduch, ale pouze určitá součást vzduchu se při hoření spojí s hořící látkou. Korpuskulární představou spojením částic ohně s hořící látkou vysvětlil Boyle přírůstek hmotnosti kovů při kalcinaci (hlavní problém flogistonové teorie).
Největší problém flogistonové teorie – zvýšená hmotnost („váha“) oxidů oproti kovům, tj. přírůstek hmotnosti během kalcinace, byl dlouho znám: přibývání hmotnosti při kalcinaci uvádí již Geber kolem r. 1300,
později pak Jean Rey (cca 1580–1645) v r. 1630 a John Mayow (1645– 1679) v r. 1674. Podobně jako teplo a světlo byl i flogiston považován za velmi jemnou látku s nulovou „váhou“, stejně jako váha tepla a světla byla považována za nulovou (ještě Lavoisier je uvádí ve své učebnici jako „imponderabilia“ = nevážitelné látky / prvky); k záchraně této teorie byla flogistonu kolem 1750 dokonce připisována „záporná váha“.
Lavoisier, tento argument neuznával, protože byl hluboce přesvědčen o platnosti zákona zachování hmotnosti u chemických reakcí; zákon byl poznán kolem r. 1755 Michaelem Vasiljevičem Lomonosovem (1711– 1765). Více než jeho předchůdce a současníci propagoval Lavoisier použití vah k přesnému kvantitativnímu sledování chemických reakcí.
Také v rámci “záchrany” této teorie říkali (ne Lavoasier A.D.) že mohou být záporné hmotnosti, nebo že flogiston sám je vodík
Johann Joachim Becher (1635–1682):
Předchůdce flogistonove teorie,
Physica subterranea (1669) – v návaznosti na Paracelsa („tria prima“ – tj. rtuť, síra a sůl) rozlišuje Becher tři druhy „země“ (ze kterých se podle něj, spolu se vzduchem a s vodou, skládají všechna tělesa, tj. všechny látky):
• terra fluida, resp. mercurialis (tekutá, resp. „rtuťová“), • terra pinguis (tučná, mastná, resp. hořlavá) a
• terra vitrescibile („sklotvorná“).
Becher uznal vzduch, vodu a „země“ jako prvky (živly), ale podle něho (stejně jako podle van Helmonta) se vzduch nemohl zúčastnit chemických reakcí a voda měla své vlastní specifické vlastnosti, z čehož podle Bechera vyplývá, že rozdíly chemických látek (sloučenin) tkví v rozdílných druzích „země“, ze kterých se skládají. Druhá z nich, „terra pinguis“, prý během hoření vyhořívá. Nachází se především v rostlinných a zvířecích látkách a opustí je při hoření. (První dává hutnost a kovový lesk, třetí je „tělesotvorná“.)
Kdo a jak rozšířil koncept Bechera?
jeho žák Georg Ernst Stahl (1660–1734), lékař Flogistonová teorie
a od r. 1694 profesor lékařství a chemie v nově založené univerzitě v Halle, později také osobní lékař pruského krále, na tzv. „flogistonovou teorii“. Stahl psal rozsáhlé úvody, resp. komentáře k pozdějším vydáním Becherových děl (např. k druhému vydání knihy Physica subterranea z r. 1703). Becherovu terra pinguis označuje řeckým slovem „phlogiston“ (phlox = plamen), protože právě tato součást látky prý během hoření vyhořívá. Samotné označení je však starší (Hapelius 1606, Sennert 1619), používá ho např. také již van Helmont.
Flogistonová teorie, vypracovaná kolem r. 1700, byla prvním pokusem o konzistentní teorii chemických procesů. Stahl sám tuto teorii propagoval v přednáškách a ve své učebnici Fundamenta Chymiae (1723, 1747).
Flogistonová teorie se stala vládnoucí chemickou teorií pro celé 18. století. Většina seriózních a vlivných chemiků té doby v ni věřila. Jedna z mála výjimek je Herman Boerhaave (1668–1738), profesor lékařství, botaniky a chemie v Leidenu, jeden z nejvlivnějších chemiků své doby, který flogistonovou teorii ve své učebnici Elementa Chymiae (1732) ignoruje.
Becher
Při každém procesu hoření odchází skelný látka (dle Paracelsa sůl)
Kalcinace
“Hoření” kovových látek ( vzhledem k dnešnímu pohledu také, vznikají totiž oxidy)
Ohřev na vysokou teplotu v oxidačním prostředí
Herman Boerhaave (1668–1738),
Flogistonová teorie se stala vládnoucí chemickou teorií pro celé 18. století. Většina seriózních a vlivných chemiků té doby v ni věřila. Jedna z mála výjimek je Herman Boerhaave (1668–1738), profesor lékařství, botaniky a chemie v Leidenu, jeden z nejvlivnějších chemiků své doby, který flogistonovou teorii ve své učebnici Elementa Chymiae (1732) ignoruje.
Georg Ernst Stahl (1660–1734)
Podle Stáhla jde flogiston ze vzduchu přirozenou cestou do rostlin a proto tyto látky hoří. Zvířata ho získávají z rostlin. Ale i uměle lze flogiston zavádět do látek (těles), např. zahřátím kovové rudy (oxidu) s dřevěným uhlím, čímž je (redukčním procesem) získán kov. Kovy byly tedy podle této teorie považovány za „směsi“ oxidu a flogistonu, tj. to, čemu bychom dnes říkali sloučeniny, zatímco oxidy byly považovány za to, čemu bychom dnes říkali „prvky“:
Kov = calx (tj. oxid kovu) + flogiston Calx (tj. oxid kovu) = kov – flogiston
Flogistonová teorie (kolem r. 1700) –
Podle Stahla je flogiston obsažen ve všech hořlavých látkách (zvířecí, rostlinné, minerální) a také ve všech kovech. To co zbývá po hoření je popel (u organických látek), resp. „calx“ (u kovů). Slovo „calx“ znamená sice doslovně „vápno“, ale bylo tehdy použito jako obecný výraz pro to, co dnes označujeme jako oxidy. Při zahřátí na vysokou teplotu na vzduchu (tzv. „kalcinaci“), se kovy přemění na oxidy. Kalcinace kovů v tomto smyslu znamená tedy oxidace kovů. (Dnes se označuje jako kalcinace spíše proces zahřátí, který slouží k odstranění hydroxylových nebo jiných skupin, např. z boehmitu AlO(OH) na Al2O3.) Hoření, resp. kalcinace, tj. tvorba „calcis“ (dnešní oxidace) je podle flogistonové teorie proces, při kterém flogiston opouští látku (těleso). Vzduch je podle flogistonové teorie inertní a slouží pouze jako okolní (výměnné) médium, které může přijmout nebo odevzdat flogiston. Nemůže se tedy zúčastnit chemických reakcí. Tento názor zastával již van Helmont.
Stručně řečeno, pozdějším obrácením této teorie (Lavoisierem) se pak zrodil moderní koncept prvků a oxidační teorie, tedy „moderní chemie“.
Hlavním problémem flogistonové teorie byl (experimentálně již tehdy dobře známý) přírůstek hmotnosti kovů při jejich kalcinaci.
Lavoasier
Neuznává názor, že by flogiston neměl váhu byl totiž hluboce přesvědčen o platnosti zákona zachování hmotnosti -> propagoval použití vah (ale uznává že hmotnost může být nulová)
vytvořil svou oxidačni teorii především na základě poznatků pneumatické chemie. Předmětem pneumatické chemie bylo zkoumání plynů. Výchozím bodem pneumatické chemie byly výzkumy fyzikálních vlastností vzduchu (atmosférického a stlačeného) na rozdíl od vakua:
Chtěl najednou vysvětlit flogiston, dýchání a hoření kovů
Evangelista Torricelli (1608–1647):
objevil zákon určující rychlost kapaliny vytékající z otvoru nádoby, navrhl pokus se rtutí ve skleněné trubici („Torricelliho pokus“), kterým se dala dokázat jak existence vakua, tak i skutečnost, že atmosféra působí tlakem podobně jako kapalina; tím de facto ukázal, jak tento tlak rtuťovým tlakoměrem (barometrem) měřit; také změřil přesně rychlost zvuku ve vzduchu.
Vincenzo Viviani (1622–1703):
provedl „Torricelliho pokus“
Giovanni Alfonso Borelli (1608–1679):
zabýval se kapilaritou a zjistil,
že smáčející kapalina vystupuje v trubici do výše nepřímo úměrné poloměru kapiláry
Blaise Pascal (1623–1662):
navrhl měření výšky hor na základě faktu, že
tlak vzduchu klesá s nadmořskou výškou (pokus provedl Borelliův švagr Périer)
Otto von Guericke (1602–1686):
vynalezl kolem r. 1650 vývěvu a demonstroval překvapující velikost tlaku vzduchu; zvýšení hustoty, resp. zmenšení tlaku vzduchu měřil svým „dasymetrem“ a dokázal, že vzduch je „těžký“ (tzn. má hmotnost), když obrácenou vývěvou docílil pětinásobného zhuštění vzduchu a vážením zjistil, že nádoba je těžší (Rey)
Robert Hooke (1635–1730):
asistent / spolupracovník R. Boylea, zdokonalil vývěvu
se zcela správně domníval ve své knize „Micrographia“ (1665), že se při kalcinaci kovů s kovy spojují nikoliv částice ohně, ale právě ta součást vzduchu, která je obsažena i v ledku; další zásluhy této knihy jsou první mikroskopická vyobrazení rostlinných buněk (např. korek) a tvarů krystalů ( kuličkové modely). Hooke také poznal, že plamen je směs plynů podstupující chemickou přeměnu. Další Hookeovy zásluhy jsou zlepšení vývěvy a především první kvantitativní modelový vztah mechanických vlastností materiálů (dnešní tzv. „konstitutivní rovnice“):
F odpovídá epsilon Hookeuv zákon (1676, 1678) “ut tensio sic vís” JAKÁ JE DEFORMACE, TAKOVÁ JE SÍLA
Hookeův zákon, publikován nejdřív ve formě anagramu „ceiiinosssttuu“ (1676), následně pak v knize „De potentia restitutiva“ (1678) je lineární konstitutivní rovnice popisující elastické chování pevných látek.
Pneumatická chemie
Chemie plynů
