Изгаряне и кислород Научни експерименти, които промениха нашето виждане за света SciLogs
При горенето химичното вещество реагира бързо с кислород, като произвежда топлина и светлина. Типични продукти на реакцията на горене са CO2, H2O, N2 и оксиди на всеки друг елемент, присъстващ в оригиналната проба.
Типичен пример за горене е окисляването на метан според процеса
Реакциите на горене често протичат чрез образуването на свободни радикали, електронно възбудени молекули или йони, които излъчват флуоресценция, придавайки цвят на пламъка, или също чрез образуване на малки твърди частици (например въглерод), чието нажежаване може да се наблюдава.
Изгарянето е много важен процес в живота ни, тъй като горивата се използват като източник на енергия, бензин, газ и т.н., в транспортни средства, автомобили, самолети или в домове или индустрии. Въпреки че днес процесът на горене е добре разбран, този процес е бил една от големите загадки от древността до края на 18 век, когато Лавоазие (1743 ? - 1794) успява да изясни химическата му природа.
Според гръцката мисъл, всичко, което може да изгори, съдържа това, което те наричат огнен елемент. Германският химик и физик Георг Ърнест Щал (1660-1734), който, вземайки идея от J. J. Becher, предлага през 1702 г. името флогистон (от гръцки phlogistos, което означава запалим), за да характеризира принципа на запалимост.
Теорията за изгарянето на Щал твърди, че колкото повече флогистон има едно вещество, толкова по-горимо е то. Така например хартията изгаря, защото съдържа флогистон, но нейната пепел, лишена от споменатото вещество, не може да изгори. В тази схема изгарянето на вещество означава загуба на флогистон, който се прехвърля във въздуха. Колкото повече флогистон имаше едно вещество, толкова по-добре изгаряше.
Теорията на флогистона придобива привърженици и към средата на 18-ти век е широко приета от химиците, но въпреки това имаше трудност, която както Стал, така и учениците му не можеха да обяснят. При изгарянето на дървесината с последваща загуба на флогистон се получава пепел с по-малко тегло от това; Обаче калцинирането - днес бихме могли да кажем окисляването - на металите, водещи до образуването на съответната вар, което Щал по същия начин интерпретира като загуба на флогистон - доведе до увеличаване на теглото. Имаше ли тогава два вида флогистон: този на дървесината и сродни вещества, чието тегло беше положително, и този на металите, чието тегло беше отрицателно? Както ще видим по-късно, именно Лавоазие, бащата на съвременната химия, доказа, че теорията за флогистона не е вярна и че флогистон не съществува.
Развитието на пневматичната химия през 18 век дава възможност да се провери валидността на теорията на флогистона чрез изследване на газовете, произведени при горенето. От особено значение бяха експериментите на Джоузеф Пристли, който наблюдава, че живакът при нагряване във въздух образува калциниран тухленочервен цвят, днес бихме го нарекли живачен оксид HgO. Пристли нагрява този калциниран, като концентрира върху него слънчевите лъчи през леща, оригиналното вещество, получено чрез нагряване на ярки топчета живак и газ със специални свойства. Самият той потвърди, че една свещ гори в споменатия газ с по-жив пламък с повече блясък и топлина, отколкото в други ефири и дори се опита да го вдиша и установи, че това създава приятно усещане. Какво обяснение даде Пристли на своя експеримент? За съжаление Пристли погрешно интерпретира експериментите си, използвайки теорията на флогистона, в която вярва.