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DESCOBERTAS CIENTÍFICAS MAIS IMPORTANTES
Teoria da combustão. História e essência da descoberta científica
Diretório / As descobertas científicas mais importantes Na segunda metade do século XVIII, a química estava em ascensão - descobertas após descobertas afluíam. Nessa época, surgiram vários experimentadores brilhantes - Priestley, Black, Scheele, Cavendish e outros. Nas obras de Black, Cavendish e principalmente de Priestley, um novo mundo é revelado aos cientistas - a região dos gases, até então completamente desconhecida. As técnicas de pesquisa estão em constante aperfeiçoamento. Black, Kronstedt, Bergman e outros desenvolvem análises qualitativas. Como resultado, foi possível descobrir muitos novos elementos e compostos. Na virada dos séculos XVII e XVIII, o químico alemão Georg Ernst Stahl (1659-1734) propôs a chamada teoria do flogisto - essencialmente a primeira teoria química. Embora tenha se revelado errôneo, permitiu sistematizar os processos de combustão e calcinação dos metais, explicando esses processos de um ponto de vista unificado. Steel acreditava que várias substâncias e metais contêm em sua composição um “início de inflamabilidade” especial - o flogisto. Ao serem calcinados, os metais perdiam o flogisto, transformando-se em óxidos, ou seja, os processos de oxidação envolviam a perda do flogisto pelas substâncias oxidadas. Pelo contrário, durante os processos de redução os óxidos adquiriram flogístico, tornando-se novamente metais. As críticas à doutrina do flogisto contribuíram grandemente para o desenvolvimento do pensamento químico. No entanto, os fenômenos básicos da química - os processos de combustão e oxidação em geral, a composição do ar, o papel do oxigênio, a estrutura dos principais grupos de compostos químicos (óxidos, ácidos, sais, etc.) - ainda não foram foi explicado. Pelo contrário, os factos acumularam-se e as ideias confundiram-se. A doutrina bastante plausível do flogisto apresentada por Stahl transforma-se entre seus seguidores em uma espécie de fantasmagoria: esta não é mais uma teoria, são dezenas de teorias, confusas, contraditórias, mudando com cada autor. Em meados do século XVIII, surgiu a chamada química pneumática, que estudava os gases do ponto de vista químico. Uma de suas realizações notáveis foi a descoberta do oxigênio. A compreensão de sua natureza como elemento químico gasoso independente permitiu ao francês Antoine Lavoisier desmascarar o conceito de flogisto e formular a teoria da combustão do oxigênio. Juntamente com grandes conquistas em análises químicas, este evento marcou o início da primeira revolução química. Antoine Laurent Lavoisier (1743–1794) nasceu na família de um advogado em 28 de agosto de 1743. Ele recebeu sua educação primária no Mazarin College. Antoine estudou bem. Ao sair da faculdade, ingressou na Faculdade de Direito. Em 1763, Antoine recebeu o diploma de bacharel e, no ano seguinte, a licenciatura em direitos. Mas as ciências jurídicas não conseguiram satisfazer a sua curiosidade ilimitada e insaciável. Sem abandonar os estudos de direito, estudou matemática e astronomia com Lacaille, um astrônomo muito famoso na época, que tinha um pequeno observatório no Colégio Mazarin; botânica - do grande Bernard Jussier, com quem compilou herbários; mineralogia - de Guetard, que compilou o primeiro mapa mineralógico da França; química - de Ruel. Os primeiros trabalhos de Lavoisier foram realizados sob a influência de seu professor e amigo Guétard. Getar realizou várias excursões; Lavoisier foi seu colaborador durante três anos, começando em 1763. O fruto desta excursão foi o seu primeiro trabalho - “Estudo de vários tipos de gesso”. Após cinco anos de colaboração com Guetard, em 1768, quando Lavoisier tinha 25 anos, foi eleito membro da Academia de Ciências. Em vida, Lavoisier aderiu a uma ordem estrita. Ele estabeleceu como regra estudar ciências seis horas por dia: das seis às nove da manhã e das sete às dez da noite. O resto do dia foi dividido entre ocupações, assuntos acadêmicos, trabalho em várias comissões e assim por diante. Um dia por semana era dedicado exclusivamente à ciência. Pela manhã, Lavoisier trancou-se no laboratório com seus empregados; aqui eles repetiram experimentos, discutiram questões químicas, discutiram sobre um novo sistema. Aqui se podiam ver os cientistas mais famosos da época - Laplace, Monge, Lagrange, Giton Morvo, Macker. O laboratório de Lavoisier tornou-se o centro da ciência contemporânea. Ele gastou grandes somas na compra e instalação de instrumentos, representando a esse respeito exatamente o oposto de alguns de seus contemporâneos. Naquela época, a lei básica da química, a regra orientadora da pesquisa química, ainda não havia sido encontrada; criar um método de pesquisa que decorra desta lei básica; explicar as principais categorias de fenômenos químicos e, por fim, desmascarar as teorias fantásticas existentes. Esta tarefa foi assumida e realizada por Lavoisier. O talento experimental não foi suficiente para realizá-lo. Era necessário anexar uma cabeça de ouro às mãos de ouro. Uma união tão feliz representou Lavoisier. Na atividade científica, Lavoisier se impressiona com seu curso estritamente lógico. Primeiro, ele desenvolve um método de pesquisa. Então o cientista coloca o experimento. Assim, durante 101 dias ele destilou água em um aparelho fechado. A água evaporou, resfriou, voltou ao receptor, evaporou novamente e assim por diante. O resultado foi uma quantidade significativa de sedimentos. De onde ele veio? O peso total do aparelho não se alterou no final da experiência: isto significa que nenhuma substância foi adicionada do exterior. No decorrer deste trabalho, Lavoisier se convence da onipotência de seu método - o método da pesquisa quantitativa. Tendo dominado o método com perfeição, Lavoisier procede à sua tarefa principal. Suas obras, que criaram a química moderna, cobrem o período de 1772 a 1789. O ponto de partida de sua pesquisa foi o fato do aumento do peso dos corpos durante a combustão. Em 1772, ele apresentou uma breve nota à academia, na qual relatava o resultado de seus experimentos, que mostravam que quando o enxofre e o fósforo são queimados, eles aumentam de peso devido ao ar, ou seja, combinam-se com parte do o ar. Este fato é a principal e importante descoberta do fenômeno, que serviu de chave para explicar todas as outras. Ninguém entendeu isso, e ao leitor moderno pode parecer à primeira vista que estamos falando de um fenômeno único e sem importância... Mas isso não é verdade. Explicar o fato da combustão significava explicar todo o mundo dos fenômenos de oxidação que ocorrem sempre e em toda parte no ar, na terra, nos organismos - em toda a natureza morta e viva, em inúmeras variações e diversas formas. Ele dedicou cerca de sessenta memórias para esclarecer diversas questões relacionadas a esse ponto de partida. Neles, a nova ciência se desenvolve como uma bola. Os fenómenos de combustão conduzem naturalmente Lavoisier, por um lado, ao estudo da composição do ar, por outro, ao estudo de outras formas de oxidação; à formação de vários óxidos e ácidos e à compreensão da sua composição; ao processo de respiração, e daqui ao estudo dos corpos orgânicos e à descoberta da análise orgânica, etc. A tarefa imediata de Lavoisier foi a teoria da combustão e a questão relacionada da composição do ar. Em 1774, ele apresentou à Academia um livro de memórias sobre a calcinação do estanho, no qual formulou e comprovou seus pontos de vista sobre a combustão. O estanho foi calcinado em retorta fechada e transformado em “terra” (óxido). O peso total permaneceu inalterado - portanto, o aumento do peso do estanho não poderia ocorrer devido à adição de “matéria ígnea” penetrante, como se acreditava Boyle, através das paredes da embarcação. O peso do metal aumentou. Este aumento é igual ao peso da parte do ar que desapareceu durante a calcinação. Acontece que o metal, transformando-se em terra, combina-se com o ar. Isso esgota o processo de oxidação: nenhum flogisto ou “matéria ígnea” está envolvido aqui. Num determinado volume de ar, apenas uma certa quantidade de metal pode queimar e uma certa quantidade de ar desaparece. Isto leva à ideia de sua complexidade: “Como se vê, parte do ar é capaz de formar terras combinando-se com metais, mas a outra não; esta circunstância me faz supor que o ar não é uma substância simples, como se pensava anteriormente, mas consiste em substâncias muito diferentes”. No ano seguinte, 1775, Lavoisier apresentou um livro de memórias à academia, no qual a composição do ar foi pela primeira vez esclarecida com precisão. O ar é composto por dois gases, o "ar puro", capaz de intensificar a combustão e a respiração, oxidando metais, e o "ar mefítico", que não possui essas propriedades. Os nomes oxigênio e nitrogênio foram dados posteriormente. Mergulhemos no curso do raciocínio de Lavoisier. O metal aumenta de peso, o que significa que alguma substância se juntou a ele. De onde veio? Determinamos o peso de outros corpos envolvidos na reação e vemos que o peso do ar diminuiu na mesma proporção que o peso do metal aumentou; portanto, a substância necessária foi liberada do ar. Este é um método de determinação de peso. Porém, para compreender o seu significado, é necessário reconhecer que todos os corpos químicos têm peso, que um corpo pesado não pode se transformar em um corpo sem peso, que, finalmente, nem uma única partícula de matéria pode desaparecer ou surgir do nada. No mesmo livro de memórias, Lavoisier elucidou a estrutura do "ar permanente", como era então chamado o dióxido de carbono. Se o óxido de mercúrio for aquecido na presença de carvão, o oxigênio liberado se combina com o carvão, formando "ar permanente". Em seu tratado “Sobre a combustão em geral” (1777), ele desenvolve detalhadamente sua teoria. Qualquer combustão é uma combinação do corpo com o oxigênio; o seu resultado é um corpo complexo, nomeadamente “terra metálica” (óxido) ou ácido (anidrido na terminologia moderna). A teoria da combustão levou a uma explicação da composição de vários compostos químicos. Óxidos, ácidos e sais foram distinguidos há muito tempo, mas sua estrutura permaneceu misteriosa. Seu resultado geral pode ser formulado da seguinte forma: Lavoisier deu o primeiro sistema científico de compostos químicos, estabelecendo três grupos principais - óxidos (compostos de metais com oxigênio), ácidos (compostos de corpos não metálicos com oxigênio) e sais (compostos de óxidos e ácidos). Dez anos se passaram desde o primeiro trabalho de Lavoisier e ele quase não tocou na teoria do flogisto. Ele simplesmente sobreviveu sem ela. Os processos de combustão, respiração, oxidação, composição do ar, dióxido de carbono e muitos outros compostos foram explicados sem quaisquer princípios misteriosos de uma forma completamente simples e clara - pela conexão e separação de corpos de peso real. Mas a velha teoria ainda existia e influenciava os cientistas. Em 1783, Lavoisier publicou Reflexões sobre o flogisto. Com base em suas descobertas, ele prova a completa inutilidade da teoria do flogisto. Sem ela, os fatos são explicados de forma clara e simples; com ela, começa uma confusão sem fim. “Os químicos fizeram do flogisto um princípio vago, que não é definido com precisão e, portanto, é adequado para todos os tipos de explicações, às vezes é um princípio de peso, às vezes não tem peso, às vezes é fogo livre, às vezes é fogo ligado à terra; às vezes passa pelos poros dos vasos ”, às vezes são impenetráveis para ele; ele explica ao mesmo tempo alcalinidade e não alcalinidade, transparência e opacidade, cores e ausência de cores. Este é um verdadeiro Proteus, que muda de forma a cada minuto." "Reflexões sobre o flogisto" foi uma espécie de marcha fúnebre para a velha teoria, já que há muito poderia ser considerada enterrada. Finalmente, o conhecimento do hidrogênio e de seu produto de oxidação permitiu a Lavoisier lançar a pedra fundamental da química orgânica. Ele determinou a composição dos corpos orgânicos e criou análises orgânicas queimando carbono e hidrogênio em uma certa quantidade de oxigênio. De acordo com N. Menshutkin: "Assim, a história da química orgânica, como a da química inorgânica, deve começar com Lavoisier." Autor: Samin D. K.
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