Kun kaikki todisteet näyttävät tukevan väärää teoriaa – Osa IV: Flogiston-teoria ja palamisen salaisuus

 

(Alustusta tulevaan massatasapaino vs. energiatasapaino -luentosarjaan; ks. Ennakkotietoa tulevasta massatasapainomalliin liittyvästä tiedejulkaisusta)

1700-luvun kemistit olivat vakuuttuneita yhdestä asiasta:

Kaikki palavat aineet sisältävät näkymätöntä palamisainetta nimeltä flogiston (kreikaksi "palava"). Kun aine palaa, flogiston vapautuu ilmaan – ja jäljelle jäävä tuhka tai kalkki on flogistonista riisuttua ainetta. Tämä teoria hallitsi kemiaa lähes 100 vuotta. Se ei ollut mikään villi idea – se selitti täydellisesti kaikki sen ajan havainnot ja kokeet.

Miksi flogiston-teoria näytti kiistattomalta?

Arkihavainnot ja yksinkertaiset kokeet tukivat sitä täydellisesti

Polta puuta → jäljelle jää kevyempää tuhkaa. Johtopäätös: puu = tuhka + flogiston. Flogiston lähti, paino laski. 

Polta hiiltä → lähes mitään ei jää jäljelle. Johtopäätös: hiili on lähes puhdasta flogistonia.

Metallien kalsinointi (hapettuminen) toimi samalla logiikalla

Kuumenna metallia (esim. lyijyä tai elohopeaa) ilmassa → syntyy kalkkia (oksidia). Kalkki on kevyempää ja murenevaa. Johtopäätös: metalli = kalkki + flogiston. Flogiston lähti, jäljelle jäi "puhdas" aine.

Käänteiskoe toimi täydellisesti

Kuumenna metallin kalkkia hiilen kanssa → saat takaisin kiiltävän metallin. Johtopäätös: hiili on täynnä flogistonia → se antaa flogistonia kalkille → metalli palautuu.

Suljetussa astiassa palaminen loppuu

Polta kynttilää lasikuvun alla → liekki sammuu. Hiiri kuolee samassa astiassa. Johtopäätös: ilma voi imeä vain rajallisen määrän flogistonia. Kun ilma on "flogistonkyllästynyt", palaminen ja hengitys loppuvat.

Kaikki kokeet siis vahvistivat teoriaa. Kukaan ei löytänyt poikkeusta. Flogiston oli yhtä itsestään selvä kuin painovoima.

Mikä oli se puuttuva muuttuja?

Kukaan ei ollut vielä keksinyt punnita reaktiotuotteita (mukaan lukien kaasut) tarkasti suljetussa järjestelmässä eikä ymmärretty, että ilma osallistuu aktiivisesti palamiseen. Vasta Antoine Lavoisier (1770–1780-luvulla) teki ratkaisevat "tyhjiökokeet":

- Hän poltti aineita suljetuissa astioissa ja mittasi kaikkien painon tarkasti.

- Tulokset osoittivat, metallin kalkki painoi enemmän kuin alkuperäinen metalli (toisin kuin orgaanisissa aineissa, joissa kaasut lähtevät ilmaan ja paino laskee). Flogistonin piti lähteä → painon piti laskea. Mutta paino nousi.

- Lavoisier oivalsi, että ilmasta otetaan jotain (happi) aineeseen kiinni → paino nousee juuri sen verran kuin ilma menettää.

Ja vielä parempi: Lavoisier osoitti, että massa säilyy aina kokonaisjärjestelmässä. Mitään mystistä flogistonia ei katoa tai lisäänny – aine vain muuttaa muotoaan. Flogiston-teoria siis kaatui, koska se rikkoi massan säilymislakia.

Anssi H. Manninen (aka ”Kant II”)