Teori Phlogiston
Pada awalnya, para ahli kimia telah mengamati adanya perubahan massa yang
terjadi selama reaksi kimia berupa pembakaran. Cukup lama para ahli tidak dapat
mengungkapkan perubahan massa yang terjadi selama massa pembakaran hingga
muncul teori phlogiston.
Ide awal teori phlogiston berasal dari Johann Joachim Becher (1635-1682) yang kemudian menarik
perhatian George Ernst Stahl (1660-1734). Stahl
mengamati bahwa jenis materi yang dapat terbakar bermacam-macam. Oleh karena sama-sama
dapat terbakar, maka harus terdapat suatu prinsip umum yang berlaku untuk
materi-materi tersebut. Hal ini dirumuskan dalam Teori Phlogiston sebagai
betikut :
1. Semua materi yang dapat terbakar mengandung zat ringan yang disebut Phlogiston.
2. Sewaktu materi terbakar, phlogiston akan lepas ke udara dan sisa pembakaran
tidak mengandung phlogiston lagi.
Phlogiston
kemudian menjadi pusat teori luas yang mendominasi kimia abad ke-18.
Singkatnya, phlogiston adalah zat material yang menentukan keterbakaran. Saat
sebuah besi logam menjadi merah, ia kehilangan phlogistonnya, sama halnya
dengan kayu saat ia terbakar. Debu kayu dan abu karat merah (kalx) besi tidak
dapat lagi terbakar karena ia tidak lagi mengandung prinsip keterbakaran, atau
phlogiston. Namun kalx besi dapat diubah kembali menjadi logam bila ia
dipanaskan dengan kuat dalam zat yang kaya phlogiston seperti arang. Arang
menyumbangkan phlogistonnya (dan menjadi abu), saat kalx berubah menjadi besi
logam cair. Jadi, reduksi biji logam dapat juga dipahami dengan teori
phlogiston. Ahli phlogiston kemudian menambahkan respirasi pada jumlah fenomena
yang dapat dijelaskan teori ini. Hewan bernapas dengan udara, menyebarkan
phlogiston dalam analogi seperti memperlambat api, yang disulut oleh makanan kaya
phlogiston yang ia makan. Atmosfer bumi menghindari kelebihan penumpukan
phlogiston karena tanaman menggunakannya dalam jaringan tanaman yang dapat
dimakan oleh hewan. Pembakaran, kalsinasi atau respirasi dapat lenyap dalam
ruang tertutup karena udara memiliki kapasitas terbatas untuk menyerap
phlogiston yang dipancarkan dari entitas yang terbakar, mengkalsinasi atau
bernapas.
Teori
phlogiston menjadi populer karena berhasil menjelaskan fenomena dan juga
memandu penyelidikan lebih jauh. Ia juga populer karena beberapa predileksi
pencerahan untuk teori fisika materialistik (cairan panas menjadi kalori, dan
juga ada cairan listrik, cairan cahaya dan sebagainya). Trend
materialis-mekanis ini juga karena pengaruh kuat dari Newton dan Rene Descartes
pada ahli kimia abad ke-18. Ahli kimia pencerahan mendirikan
masyarakat-masyarakat ilmiah khusus dengan disiplin ilmu yang jelas (yang
berhubungan dekat dengan kedokteran) di negara-negara besar Eropa. Bengkel atau
laboratorium (istilah abad pencerahan untuk bengkel kerja kimia itu sendiri)
menjadi tempat sehari-hari ilmuan dan standar operasinya di buat.
Walau begitu,
masih ada banyak isu dasar terkait komposisi kimia. Bagi seorang phlogistonis,
kalx logam adalah unsur, dan logamnya adalah senyawa antara kalx dan phlogiston.
Hal ini membingungkan, karena logam memperoleh berat bukannya kehilangan berat
pada saat ia seharusnya kehilangan phlogiston untuk menjadi kalx. Isu ini
dipertajam pada tahun 1770an, saat kimiawan Inggris (dan seorang pendeta
Unitarian) Joseph Priestley, menemukan sebuah gas baru dengan cara memanaskan
mineral tertentu. Sebuah lilin dibakar dalam gas ini dengan suhu tinggi dan
dalam ruangan tertutup. Seekor tikus dimasukkan ke dalamnya. Ternyata tikus
tersebut mampu bertahan lebih lama daripada di udara biasa. Penjelasan
Priestley sendiri adalah bahwa gas baru ini sangat kehilangan phlogiston dan
karenanya, memiliki kapasitas lebih besar dari pada udara biasa dalam menyerap
phlogiston.
Sesungguhnya,
gas (yang kita sebut udara sekarang) adalah objek yang relatif baru bagi kimia.
Di Skotlandia tahun 1756, Joseph Black mempelajari gas yang dihasilkan dalam
pernapasan dan pembakaran, mencirikannya secara kimia dan mengamatinya dalam
reaksi kimia tertentu. (Black, seorang dokter, mengajar kimia sebagai cabang
kedokteran, sama halnya dengan sebagian besar ahli kimia akademis di masanya).
Ia menyebut gas tersebut “udara tetap”, karena ia juga ditemukan “tetap” dalam
mineral tertentu seperti limestone. Penemuannya kalau gas ini adalah komponen
normal udara biasa (dalam pecahan satu persen) adalah indikasi nyata pertama
kalau udara di atmosfer sesungguhnya campuran bukannya unsur yang homogen.
Dalam seperempat abad kemudian, banyak gas baru ditemukan dan dipelajari, oleh
para ilmuan seperti Priestley, fisikawan dan kimiawan Inggris, Henry Cavendish,
dan ahli farmasi Swedia, Carl Scheele.
Pada zaman kuno, para ilmuan
beranggapan hanya ada
empat unsur, yaitu tanah,
udara, api, dan air. Langit
dianggap elemen kelima. Teori ini
tidak memiliki kekuatan prediktif untuk ilmu kimia. Akhirnya, ahli kimia awal memutuskan bahwa pembakaran
adalah reaksi kimia yang paling penting, bahwa pembakaran benar-benar akan merevolusi
kimia. Awalnya, mereka memiliki wawasan yang mengesankan bahwa korosi logam
adalah bentuk pembakaran. Selain itu, para ilmuan pada jaman itu menyatakan bahwa respirasi pada hewan juga merupakan bentuk
pembakaran.
Awalnya para
ilmuan menyatakan
bahwa belerang adalah bahan yang menyebabkan pembakaran. Tidak masuk akal untuk
menganggap bahwa zat mudah terbakar terkandung belerang. Ketika kayu dibakar,
maka sulfur yang dilepaskan ke
udara. Tatapi, sulfur
yang dilepaskan oleh kayu itu tentu berbeda dengan sulfur yang dilepaskan oleh
belerang padat (setidaknya
bau yang berbeda).
Bekher menyarankan zat hipotetis, yang
disebutnya "bumi terbakar" yang setiap bahan yang mudah terbakar.
Stahl menyebut
zat ini misterius/tidak diketahui
"phlogiston" (diucapkan aliran-JISS-tunn). Selama pembakaran,
phlogiston dilepaskan ke udara:
kayu
---> abu (abu) + phlogiston (untuk udara)
besi
---> abu (karat) + phlogiston (untuk udara)
Abu kayu jauh lebih ringan dari kayu asli. Besi karat
tampaknya jauh lebih ringan dari besi asli. Masuk akal bahwa banyak dari berat
dilepaskan ke udara sebagai phlogiston. Para kapur (jamak "calces")
sekarang substansi unsur murni, sementara masing-masing logam akhirnya menjadi
suatu senyawa dari abu dasar dan phlogiston.
Arang
hampir sepenuhnya dikonsumsi ketika dibakar (seperti belerang):
arang
---> phlogiston (untuk udara)
Biasanya ada residu kecil, diakui menjadi kotoran.
Sebagai upaya yang lebih besar dipekerjakan untuk memurnikan arang (atau
belerang), residu kurang ditinggalkan setelah pembakaran. Jadi, arang adalah
phlogiston hampir murni. Dalam kasus belerang, kapur yang dianggap udara suatu:
belerang
---> abu (gas) + phlogiston (untuk udara)
Ketika membakar kayu dalam wadah tertutup, tidak akan
membakar sampai selesai jika tidak ada cukup udara. Dengan demikian ia
menyimpulkan bahwa setiap jumlah udara tertentu yang umum (seperti yang
disebut) bisa memegang phlogiston hanya begitu banyak. Udara umum yang bisa
menampung tidak lebih phlogiston disebut "udara phlogisticated."
Jadi:
kayu
+ udara umum ---> kapur udara + phlogisticated
Sekarang ditemukan bahwa sebagian dari udara
phlogisticated akan larut dalam air. Beberapa dari itu tidak. Jadi sekarang ada
dua jenis udara di udara phlogisticated.Tak satu pun dari kedua mengudara akan
mendukung pembakaran. Udara yang akan larut dalam air disebut "fixed
air". Udara yang lain itu berteori sebagai udara phlogisticated
sebenarnya.
Joseph Priestley (bek utama dari phlogiston teori)
menemukan bentuk lain dari udara. Ketika merkuri dipanaskan di udara, itu
membentuk zat merah yang kemudian dikenal sebagai "endapan per se."
Ini endapan per se, bila dipanaskan dengan udara sama sekali, diubah kembali
menjadi merkuri dan ini udara baru. Udara yang baru yang didukung pembakaran
jauh lebih baik daripada udara biasa. Kayu dibakar terang, dan lebih mudah.
Serutan besi benar-benar dibakar daripada berkarat.
Ketika kayu terbakar di udara baru dan cukup digunakan kayu
sehingga udara yang tersisa tidak lagi mendukung pembakaran. Maka
udara yang tersisa hanyalah udara yang
hampir seluruhnya tetap. Jadi, udara tetap disebut udara phlogisticated. Pada kenyataannya ada suatu pengotor udara umum.
Udara umum yang sebagian besar terdiri dari kotoran ini, yang dikenal sebagai
"udara kotor" atau "udara mephitic." Dan Priestley disebut
udara barunya "dephlogisticated udara":
umum
udara udara = busuk + dephlogisticated udara
udara
phlogisticated = dephlogisticated udara + phlogiston
kayu
+ dephlogisticated udara ---> abu (abu) + udara phlogisticated
Merkurius sangat berguna dalam membentuk dephlogisticated
udara. Percobaan merkuri adalah persamaan
reversibel:
merkuri
+ dephlogisticated udara <-> endapan per se
Ini endapan per se akan menjadi kombinasi abu merkuri dan
phlogiston. Dalam hal ini, Anda tidak membutuhkan udara untuk mengambil
phlogiston, sebagai kapur merkuri mengambil itu, sebagai gantinya. Ada lagi,
yang satu ini hitam, oksida raksa. Priestley mengklaim bahwa ini adalah abu
sebenarnya dari merkuri.
Beberapa logam dapat diproduksi dari calces mereka dengan
memanaskan abu dengan arang:
abu
arang + ---> logam udara + tetap
Ini
adalah:
kapur
+ phlogiston ---> logam udara + phlogisticated
Air dipisahkan, dengan elektrolisis, menjadi dua jenis
udara, gas baru yang disebut "udara mudah terbakar" dan
dephlogisticated udara:
air ---> udara terbakar udara + dephlogisticated
Udara
terbakar membakar dengan sangat mudah, membentuk air:
Terbakar udara + dephlogisticated udara ---> kapur
(air)
Sekali lagi, ada udara phlogisticated dilepaskan. Apakah
air yang dihasilkan tidak benar-benar abu udara terbakar, melainkan kombinasi
dari kapur benar dan udara phlogisticated? Tapi, air tampaknya begitu dasar substansi.
Dan udara terbakar, bukan arang kini
dianggap sebagai phlogiston murni. Jadi:
air = phlogiston udara + dephlogisticated
Tapi,
di atas:
phlogisticated udara = phlogiston udara +
dephlogisticated
Dan,
udara phlogisticated dianggap udara tetap. Jadi sekarang kita merevisi teori tersebut. Arang, tentu saja,
mengandung phlogiston (karena luka bakar), dan ketika dibakar, itu memberikan
off gas abu dikombinasikan dengan air. Air sekarang mengambil tempat udara
phlogisticated. Para calces berbagai, sementara zat sederhana daripada logam
yang mereka berhubungan, semua mungkin kombinasi dari "dasar bumi
murni" sederhana dan air. Ini adalah bagaimana merkuri dapat diubah
menjadi endapan per se, tanpa memberikan mengudara apapun:
merkuri udara + dephlogisticated ---> endapan per se
(dasar bumi murni air +)
Beberapa
logam bisa mengeluarkan air, yang lainnya tidak:
logam + dephlogisticated udara ---> abu (murni bumi +
air)
logam + dephlogisticated udara ---> abu (murni bumi) +
air (gas atau cair)
Udara
terbakar merupakan kandidat yang lebih baik untuk phlogiston dari kandidat
sebelumnya.Hal itu membakar lebih mudah daripada baik belerang atau
arang.Sebelumnya, kami memiliki beberapa zat yang terkandung beberapa
phlogiston (fosfor, misalnya) yang dibakar lebih mudah daripada apa yang kami
pikir phlogiston murni (arang). Sekarang, kami phlogiston murni (udara
terbakar) membakar sangat mudah.
Kebetulan, salah satu produk limbah dari produksi besi
adalah zat hitam keras yang disebut "sinder perhiasan." Sinder
dandanan dapat diproduksi dengan melewatkan uap atas besi panas. Ini juga
memproduksi udara terbakar:
air
(uap) + besi ---> riasan bara + udara terbakar (phlogiston)
Tentu
saja:
besi
= abu (karat) + phlogiston
Jadi,
sinder perhiasan adalah:
sinder
riasan = abu (karat) + air
Untuk meringkas versi terbaru dari teori phlogiston, kami
memiliki persamaan menarik beberapa:
air
<---> udara mudah terbakar (phlogiston) udara + dephlogisticated
logam
(murni dasar + phlogiston) + dephlogisticated udara ---> abu (murni dasar +
air)
arang
(murni dasar + phlogiston) + dephlogisticated udara ---> abu (tetap udara +
air)
abu
(murni dasar + air) + arang ---> logam (murni dasar + phlogiston) + udara
tetap
logam
(murni dasar + phlogiston) + air <---> kapur + udara terbakar
(phlogiston)
logam
(murni dasar + phlogiston) + asam ---> garam (murni dasar + asam) + udara
terbakar
Dan kita sekarang dapat menerjemahkan beberapa kata kimia
kuno:
udara
= sebuah gas (udara umum, tentu saja, dikenal sebagai campuran gas sejak awal)
tetap
udara = karbon dioksida (Arang adalah karbon hampir murni)
terbakar
udara = hidrogen
dephlogisticated
udara = oksigen
udara
kotor (udara mephitic) = nitrogen
abu
= oksida (besi karat dan sinder riasan dua oksida besi yang berbeda)
endapan
per se = oksida merkuri
Teori phlogiston berkembang sepanjang abad ke-18, karena
banyak percobaan sedang dilakukan yang perlu dijelaskan. Sebagian besar
percobaan yang dilakukan oleh Antoine Lavoisier (bapak kimia modern) dan para
pengikutnya (yang Antiphlogistians). Mereka akan datang dengan keberatan
terhadap teori phlogiston, dan Phlogistians (biasanya Priestley) akan
memodifikasi teori agar sesuai dengan percobaan baru. Seperti tahun-tahun
berlalu, Phlogistians lebih dan lebih menjadi Antiphlogistians, sampai
Priestley hanya yang tersisa.
Hanya ada beberapa teori phlogiston yang masuk akal. Namun, dengan percobaan yang lebih
mendalam maka ahli
kimia yakin bahwa phlogiston tidak benar, hal ini dibuktikan dengan adanya eksperimen kuantitatif. Para Antiphlogistians
mengukur berat setiap zat yang terlibat dalam percobaan, bahkan gas. Ketika
besi berkarat hilang sepenuhnya, karat sebenarnya lebih berat daripada besi
asli. Ketika luka bakar arang, karbon dioksida yang dihasilkan (tetap udara)
lebih berat daripada arang asli. Jadi, dalam setiap kasus phlogiston harus memiliki
berat negatif. Hal ini yang menyebabkan
sebagian besar Phlogistians meninggalkan teori mereka.
Para Phlogistians adalah
ilmuwan serius yang membantu menyelesaikan beberapa pertanyaan dasar kimia dengan menemukan beberapa percobaan penting. Selama hampir seluruh abad
ke-18, teori phlogiston lebih memuaskan daripada alternatif teori lain. Para Antiphlogistians
menyimpulkan bahwa pembakaran adalah ketika zat digabungkan dengan oksigen
(udara dephlogisticated Priestley). Tapi, mereka tidak tahu mengapa zat
digabungkan dengan oksigen, atau bahkan mengapa semua zat tidak hanya membakar.
Phlogiston teori menjelaskan mengapa, karena beberapa zat yang kaya phlogiston dan dibakar. Barulah kemudian
bahwa penjelasan yang lebih memuaskan ditemukan.
Pada tahun 1967, George Ernst Stahl
mengajukan Teori Phogiston mengenai
pembakaran. Berdasarkan ide dariJ.J Becher,
teori phlogiston menyatakan bahwa ketika membakar substansi, substansi tersebut
akan kehilangan phlogiston yang merupakan bahan tak terlihat dan akan bercampur
di udara. Ketika sebuah lilin menyala dan ditutupi dengan tabung kaca terbalik,
api perlahan-lahan mati dan keluar sebagai udara yang jenuh dengan phlogiston.
Masalah utama dari teori ini merupakan kenaikan masa logam setelah dibakar yang
menyebabkan gugurnya teori ini. Teori ini mendominasi ilmu kimia selama 80
tahun lebih yang kemudian digantikan dengan Teori Antonie Lavoisier.
Teori Phlogiston tetap dominan
sampai Antoine-Laurent
Lavoisier menunjukkan bahwa pembakaran memerlukan gas yang
memiliki berat badan ( oksigen ) dan dapat
diukur dengan cara menimbang pembuluh tertutup. Penggunaan pembuluh
tertutup juga menegasikan daya apung yang menyamar berat dari gas
pembakaran. Observasi ini memecahkan paradoks berat badan dan mengatur
panggung untuk baru teori kalori pembakaran.
source:
etc