Phlogiston
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Phlogiston [ˈfloːɡɪstɔn] (griechisch phlogistós – verbrannt) oder Caloricum ist eine hypothetische Substanz, von der man im späten 17. und 18. Jahrhundert glaubte, dass sie allen brennbaren Körpern bei der Verbrennung entweicht sowie bei Erwärmung in sie eindringt. Die Phlogistontheorie ist eine überholte Theorie.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Die Phlogistontheorie
Die Phlogiston-Theorie wurde, basierend auf Arbeiten des Chemikers Johann Joachim Becher, insbesondere durch den Chemiker Georg Ernst Stahl zu Beginn des 18. Jahrhunderts ausgearbeitet. Ihr zu Folge war Phlogiston ein Bestandteil von Materie, der bei Umwandlungen wie Verbrennung oder Verrostung entweicht, die Asche oder den Rost zurücklässt und keine oder eine negative Masse hat.
Wenn ein Körper erwärmt wurde, drang angeblich Phlogiston in ihn ein, wodurch der Körper sich ausdehnte. Wenn man ihn zusammenpresste (z. B. Luft in einer Pumpe), wurde das Phlogiston nach der Theorie herausgedrückt und drang in umliegende Materie ein. Es wurde dadurch Wärme an einem benachbarten Körper spürbar. Mit der Zeit trat der Stoff wieder aus dem Körper aus, der dadurch erkaltete.
Phlogiston war keine Substanz, sondern ein Prinzip und als solches unsichtbar. Neben Phlogiston (auch phlogistische Erde) gab es noch metallische und verglasbare Erde. Diese Prinzipien sind als Prädikate zu verstehen, die den zu untersuchenden Stoffen zu eigen sind. So zeichnete sich ein Stoff, aus metallischer Erde bestehend, dadurch aus, mit Hammer und Amboss formbar zu sein, metallisch zu glänzen usw. Phlogiston verlieh Stoffen das Prädikat, brennbar zu sein.
Die Phlogistontheorie unterschied, im Gegensatz zu der cartesisch geprägten Chemie Robert Boyles, zwischen mechanisch herstellbaren Gemischen und sogenannten Mixts (chemischen Verbindungen). Dabei waren die Eigenschaften der Mixts nicht einfach die Summe ihrer Komponenten: Metalle enthielten Phlogiston (siehe unten), waren aber selbst nicht brennbar, da sie noch das Prinzip der metallischen Erde enthielten.
[Bearbeiten] Stärken und Grenzen der Theorie
Die Phlogistontheorie konnte einige Phänomene der Verbrennung recht gut erklären. Nach ihr brannte Holz, weil Bäume Phlogiston aus der Luft aufnahmen, und eine Kerze erlosch in einem abgeschlossenen Container, weil Luft – einem Schwamm ähnlich – nur eine bestimmte Menge des Phlogiston aufnehmen konnte, das von der brennenden Kerze abgegeben wurde. So erklärte sich Joseph Priestley anfangs auch die reaktionsfreudige Eigenschaft von Sauerstoff. Sauerstoff war für Priestley "dephlogestierte Luft", das heißt Luft, die weniger Phlogiston als normale Luft aufwies. "Dephlogestierte Luft" begünstigte Verbrennungen, da sie mehr Phlogiston, das aus dem verbrannten Stoff entwich, aufnehmen konnte.
Bei der Verhüttung wurde, der Phlogistontheorie zufolge, Erz bei der Verbrennung mit Aktivkohle Phlogiston zugefügt, das in letzterer enthalten war. So entstanden Metalle, die, als Gemisch verstanden, Phlogiston und metallische Erde enthielten (d.h. Erz war stofflich einfacher als Metall).
der Phlogistontheorie zufolge:
- Erz = Metall − Phlogiston
der heutigen Auffassung zufolge:
- Erz = Metall + Sauerstoff
Ihre Grenzen hatte die Theorie jedoch dort, wo z. B. Metalle bei der Verbrennung (Oxidation) an Gewicht zunahmen, wenn sie doch Phlogiston abgeben sollten. Dies erklärten die Anhänger der Phlogistontheorie indem sie dem Phlogiston eine negative Masse zuwiesen. Wenn nun bei der Verbrennung eines Metalls Phlogiston entweicht, nimmt die Masse des Metalls folglich zu. Rost (nach dem heutigen Verständnis oxidiertes Metall) ist demzufolge als dephlogistiertes Metall anzusehen. Auch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen lässt sich durch diese Theorie erklären.
Allerdings konnte Benjamin Thompson 1798 mit einem einfachen Versuch diese These zugunsten der Theorie von der Bewegung der Teilchen widerlegen: Er ließ in Kanonenrohren stumpfe Stahlbohrer laufen. Die Rohre wurden immer wieder aufs neue heiß und das angeblich vorhandene Phlogiston durch Wasser abgeführt. Die Wärme konnte also nicht durch einen in den Rohren vorhandenen erschöpflichen Stoff hervorgerufen worden sein. Nach der Entdeckung des Wasserstoffs durch Henry Cavendish und des Sauerstoffs durch Joseph Priestley und Carl Wilhelm Scheele, stellte man zudem fest, dass diese beiden Substanzen bei der Verbrennung zu Wasser wurden und kein Phlogiston freisetzten, was der Theorie den ersten schweren Schlag versetzte.
[Bearbeiten] Ablösung durch die Oxidationstheorie
Die Phlogiston-Theorie wurde Ende des 18. Jahrhunderts durch den Chemiker Antoine Lavoisier durch die Oxidationstheorie abgelöst. Er untersuchte die Gewichtsveränderung verschiedener Stoffe bei Oxidation bzw. Reduktion und entdeckte, dass das gerade entdeckte Element Sauerstoff dabei die entscheidende Rolle spielt.
Er wies nach, dass
- beim Verbrennen von Metallen oder Schwefel so viel Sauerstoff verbraucht wird, wie in den entstandenen Oxiden enthalten ist,
- sich dabei diese Elemente beim Verbrennen mit Sauerstoff vereinigen,
- man, um Metalle aus den Oxiden wiederzugewinnen, nicht Phlogiston hinzufügen, sondern den Sauerstoff entfernen muss.
[Bearbeiten] Literatur
- Gilman McCann: Chemistry Transformed: The Paradigmatic Shift from Phlogiston to Oxygen, Ablex Pub, 1998, ISBN:089391004X
- Peter Laupheimer: Phlogiston oder Sauerstoff, Wissenschaftliche VG, 1998, ISBN: 3804712126
