TEORÍA DEL FLOGISTO
En la antigüedad se consideraba que existían solamente cuatro elementos: tierra, aire, fuego y agua. El cielo era el quinto elemento (la quintaesencia), el éter. Esta teoría carecía del poder predictivo para hacer de la alquimia una ciencia. Eventualmente, los primeros químicos decidieron que la combustión era la reacción química más importante, y que la comprensión de la combustión podría realmente revolucionar los conceptos químicos y la química como ciencia. Al principio, se tenía la sorprendente posición de que la corrosión de los metales era una forma de combustión. Otro punto de vista importante fue el que la respiración, en los animales, es también una forma de combustión. Una prueba común de las bondades de un determinado aire (gas), era la medición del tiempo en el que un ratón podría sobrevivir, respirando tal “aire”.
Una teoría inicial fue aquella que indicaba que el azufre era el ingrediente que causaba la combustión. Después de todo, el azufre se quema por completo. No era razonable suponer que cualquier sustancia combustible contuviera azufre. Cuando la madera se quemaba, el azufre se dispersaba en el aire. Pero, el azufre emitido por la madera quemada era ciertamente diferente al emitido por el azufre sólido. Al menos, su olor era diferente.
Becher sugirió una sustancia hipotética, que llamó “tierra inflamable”, que contienen todas las sustancias inflamables. Stahl llamó a esta misteriosa sustancia desconocida “flogisto” (phlogiston, pronunciado flow-jiss-tunn). Durante la combustión, el flogisto se desprende en el aire:
MADERA __________ CAL (CENIZA) + FLOGISTO (EN EL AIRE)
HIERRO ___________ CAL (ROYA) + FLOGISTO (EN EL AIRE)
Usted y yo sabemos que esto no es cierto, ya que varias sustancias se combinan con oxígeno durante la combustión. Pero, por favor, suspenda su correcto desprecio contemporáneo sobre la teoría del flogisto, y trate de ignorar la información de su interior, y trate de mirar la teoría como un avanzado químico del siglo 18, saltando sus conocimientos de la química de nuestro siglo.
Las cenizas de madera son muchísimo más ligera que la madera original. Asimismo, el óxido de hierro parece mucho más ligero que el hierro original. Era lógico pensar que gran parte del peso se desprendía en el aire como flogisto. La cal (en plural “cales”) serían las sustancias elementales puras, mientras que cada metal termina siendo un compuesto de cal básica más flogisto.
Otra observación de los químicos del siglo 18 fue la siguiente, el carbón vegetal es consumido casi en su totalidad cuando se quema, tal y como se ha observado con el azufre, por tanto, el carbón vegetal está compuesto de flogisto puro que se deposita en el aire. Había, por lo general, pequeños residuos, que los llamaban impurezas. Emplearon grandes esfuerzos para purificar el carbón (o el azufre) para que quedara el menor residuo durante la combustión. Y así, consideraron que el carbón es casi flogisto puro; y en el caso del azufre, la cal se considera un aire en estado sólido, que al verse sometido a la combustión, se convierte en flogisto (en el aire).
Cuando la madera es quemada en un recipiente sellado, no se quema hasta el final si no hay suficiente aire. Por lo tanto, se dedujo que a cualquier cantidad dada de aire común (tal y como se llamaba) podría contener demasiado flogisto El aire común que podría contener flogisto, por lo que fue llamado “aire flogisticado” [aire sin oxígeno].
Por lo tanto:
Madera + aire común -------------------- cal + aire flogisticado [aire sin oxígeno]
Actualmente se conoce que algunos de estos “aires flogisticados” se disuelven en el agua (el CO2). Algunos no, (como el N2). Así que, se consideraba que había dos tipos de aire en el “aire flogisticado”. Ninguno de ellos podía demostrar la combustión.
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(1) El aire que se disuelven en el agua que se llamó "aire fijo. (CO2)"
(2) El otro aire fue considerado como el verdadero “aire flogisticado”
(3) Joseph Priestley (el principal defensor de la teoría del flogisto) descubrió otra forma de aire. Cuando el mercurio se calienta en el aire, se formó una sustancia de color rojo que se conoció como " precipitado per se" (Oxido de Mercurio, HgO). Este “precipitado por sí mismo”, cuando se calienta sin aire, se transforma de nuevo en mercurio y en “aire nuevo”. Este nuevo aire explica mucho mejor la combustión que el “aire común”; explica la madera quemada cuando está ardiendo, y más fácilmente, las virutas de hierro que se queman mejor que más que el hierro oxidado.
Cuando la madera se quema en el “nuevo aire”, y usando suficiente madera para que el aire contenido no pueda mantener la combustión, el aire que quedaba era casi totalmente “aire fijo” (CO2). Entonces, el aire fijo era, en efecto, “aire flogisticado” y lo que anteriormente había sido nombrado aire flogisticado (N2) era, de hecho, algún otro tipo de aire, o bien una impureza del “aire común”. El “aire común” se compone sobre todo de esta impureza, que se conoció como “falta de aire” o “aire mefítico” [Conocido en la actualidad como Nitrógeno, N2]. Y Priestley llamó a su nuevo aire “aire deflogisticado” [El gas conocido actualmente como Oxígeno, O2).
Aire común _______________ Falta de aire (N2) + Aire deflogisticado (O2)
Aire flogisticado ____________ Aire deflogisticado + flogisto
Madera + Aire deflogisticado ____________ Cal (cenizas) + aire flogisticado
El mercurio fue tan útil en la formación del “aire deflogisticado” que muchos químicos estuvieron en peligro de sufrir envenenamiento por mercurio Cavendish fue verdaderamente una persona bizarra, y se sospecha que fue debido al envenenamiento por mercurio. El experimento del mercurio era deliciosamente reversible:
Mercurio + Aire deflogisticado ______________________ “Precipitado per se”
“Precipitado per se”______________________ Mercurio + “Aire deflogisticado”
Este precipitado podría deberse a la combinación de cal de mercurio y flogisto. En este caso, no se necesitaría aire para formar el flogisto, ya que las cales de mercurio lo contienen. Pero, existe otro precipitado de mercurio, el cual es negro [óxido de mercurio], que Priestley afirmó que era la verdadera cal del mercurio.
Varios metales pueden ser producidos a partir de sus cales calentando la cal con carbón:
Cal de X + carbón ______________ Metal de X + “Aire fijo”
Esto es: Cal de X + flogisto _____________ Metal de X + “Aire flogisticado”
Cuando se separó el agua por electrólisis, se distinguieron dos tipos de aire, un gas llamados “aire inflamable” y el “aire deflogisticado”:
Agua _____________ “Aire inflamable” + “Aire deflogisticado”
El aire inflamable arde con mucha facilidad, formando agua
“Aire inflamable” + “Aire deflogisticado” ____________ Cal (Agua)
Una vez más, no se emite aire flogisticado, ¿el agua resultante es realmente la cal del aire inflamable, o más bien una combinación de la verdadera cal y aire flogisticado? Pero, sin embargo, el agua parece una sustancia básica y el aire inflamable, en vez del carbón, es considerado como el flogisto puro. Por lo tanto:
Agua _____________ “Flogisto” + “Aire deflogisticado”
Pero, además:
“Aire flogisticado” ____________ “Flogisto” + “Aire deflogisticado”
Y, al “aire flogisticado” se el consideró como “aire fijo”, por lo cual se debió revisar la teoría: Carbón de leña, por supuesto contiene flogisto (porque se quema), y cuando se quema, emite una cal gaseosa combinada con agua. El agua, entonces, toma el lugar de “aire fogisticado”. Las diferentes cales, aun cuando estén formadas por sustancias más simples que los metales a los cuales están relacionados, todos pueden haberse formado de combinaciones de “bases simples de tierra pura” y el agua. Así es como el mercurio puede transformarse en “precipitado per se” sin aportar ningún aire
Mercurio + “Aire deflogisticado” ______ “Precipitado per se” + Agua
(Base de tierras puras)
Algunos metales pueden formar agua y otros no:
Metal + “Aire deflogisticado” ____________ Cal (Tierra pura + Agua)
Metal + “Aire deflogisticado”_____________ Cal (Tierra pura) + Agua (gaseosa o líquida)
El aire inflamable es un mejor candidato para el flogisto que los candidatos anteriores. Se quema más fácilmente que el azufre o el carbón. Antes, habían algunas sustancias que contenían algo de flogisto (el fósforo, por ejemplo), que se quema más rápidamente que lo que se había pensado como “flogisto puro” (carbón). Ahora, el uevo flogisto puro (aire inflamable) se quema mucho más rápidamente.
Por cierto, uno de los productos de desecho de la producción del hierro es una sustancia dura y negra llamada “cenizas finas”, las cuales pueden ser producidas al pasar vapor sobre el hierro caliente. Esto también produce “aire inflamable”
Por supuesto:
Hierro___________________ Cal (roya) + Flogisto
Por tanto, las cenizas finas serían:
Cenizas finas ________________Cal (roya) + Agua
Para resumir la última versión de la teoría del flogisto, tenemos unas ecuaciones interesantes:
Agua ______________ Aire inflamable (flogisto) + Aire deflogisticado
Metal (Base pura + Flogisto) + Aire deflogisticado ________ Cal (Aire fijo + Agua)
Cal (Base pura + Agua) + Carbón __________ Metal (Base pura + Flogisto) + Aire fijo
Metal (Base pura + Flogisto) + Agua ___________ Cal + Aire inflamable (Flogisto)
Metal (Base pura + Flogisto) + Ácido ___________ Sal (Base pura + äcido) + Aire inflamable
Y ahora so podrán traducir algunas palabras de la química arcaica
ü An air = Un gas (Aire común, que por supuesto, desde el principio, era conocido como una mezcla de gases)
ü Air fijo = Dióxido de carbono (El carbón vegetal es casi carbono puro)
ü Aire inflamable = Hidrógeno
ü Aire deflogisticado = Oxígeno
ü Falta de aire (Aire mefítico) = Nitrógeno
ü Cal = Óxido (Óxido de hierro y Cenizas finas, son dos diferentes óxidos de hierro)
ü Precipitado per se = Óxido mercúrico
La teoría del flogisto evolucionó a lo largo del siglo 18, ya que se necesitan aplicar muchos experimentos para explicar una teoría La mayoría de estos experimentos los realizó Antoine Lavoisier (el padre de la química moderna) y sus seguidores (Los Antiflogísiticos). Ellos venían objetando la teoría del flogisto, y Los Flogísticos (principalmente Priestley) debieron modificar la teoría para ajustarse a los nuevos experimentos. Al pasar los años, más y más Flogísticos se convirtieron en Antiflogísticos, hasta que solamente quedó Priestley.
Como se puede observar en el texto, tenía algún sentido. Sin embargo, los experimentos, cada vez más, convencieron a los químicos que el flogisto era incorrecto, pues los experimentos eran cuantitativos. Loa Antiflogísticos, medían el peso de todas las sustancias involucradas en los experimentos, incluso los gases Cuando la roya de hierro (óxido de hierro) se oxida por completo, la roya realmente pesa más que el hierro original. Cuando se quema el carbón completamente, el dióxido de carbono (aire fijo) pesaba más que el carbón original. Así, en todos los casos, el flogisto tendría que tener un “peso negativo”. Este atributo inquietante convenció a la mayoría de los Flogísticos a abandonar su teoría.
Los Flogísitcos no eran u grupo de chiflados. Ellos fueron científicos serios que ayudaron a resolver algunas de las preguntas fundamentales de la química, actuando como abogado del diablo contra los Antiflogísticos, por el descubrimiento de importantes experimentos. Y, durante casi todo el siglo 18, era la que más satisfacía que cualquier otra teoría, en algunos aspectos Los Antiflogísticos dedujeron que la combustión era la combinación de una sustancia con el oxígeno (aire deflogisticado según Priestley). Pero, ellos no pudieron precisar cuáles sustancias se combinan con el oxígeno, o incluso por qué no todas las sustancias se queman. La teoría del flogisto explicaba por qué, ya que algunas sustancias eran ricas en flogisto y se quemaban. Esta fue la más satisfactoria explicación que descubrieron.
Puede parecer difícil de creer que la teoría del flogisto, que era incorrecta, fuese tan persistente ¿Cómo podría sobrevivir al sus detractores y aún permanecer? Es probable que la respuesta sea que la teoría del flogisto está muy cercana a la realidad. Si se considera la tendencia de una sustancia química a combinarse con el oxígeno, y llamar a la falta de oxígeno “flogisto”, se puede describir cualquier reacción química que implique oxígeno. En lugar de poner el oxígeno de un lado de cualquier reacción química, se puede poner este “anti-oxígeno” en el otro lado, es siempre un equilibrio Un átomo de flogisto tiene siempre un peso atómico de -16, y el peso va a equilibrar siempre. Por lo tanto, se puede construir una teoría del flogisto auto-consistente, incluso hoy día.
Si te interesó el tema, consulta:
ü Consideraciones sobre la doctrina del flogisto y la descomposición del agua, por Joseph Priestley
ü ¿Cómo haría usted para refutar la teoría del flogisto?
Nos limitamos a producir quemaduras de carbono en oxígeno, y medir con precisión todos los gases y sólidos, antes y después. Nos encontraríamos con que el carbono + oxígeno se convirtió en dióxido de carbono. Podemos determinar que el gas final producido contiene dióxido de carbono.
Si empezamos con las cantidades adecuadas de carbono y oxígeno, que puede ser capaz de demostrar que el final de gas no es más que el dióxido de carbono. No estoy seguro de la forma en que la prueba cuantitativa para el dióxido de carbono. Por lo menos el peso estará bien, que debe ser lo suficientemente bueno.
