פלוגיסטון

פלוגיסטון (מיוונית: φλογιστόν; נגזר מן המילה φλόξ, "להבה") הוא שמו של חומר היפותטי חסר צבע, חסר טעם וריח, שעל פי "תאוריית הפלוגיסטון", נמצא בכל גוף בר בעירה ומשתחרר במהלך הבעירה. ההיפותזה בדבר קיומו הוכחה כשגויה.

עיקרי התאוריה

את תאוריית הפלוגיסטון הגה יוהאן יואכים בכר במאה ה-17, כדי להסביר את תופעת הבעירה, והיא שלטה במדע הכימיה מאמצע המאה ה-17 עד אמצע המאה ה-18. לפי התאוריה, כל גוף בר בעירה מכיל את הפלוגיסטון, אשר בתנאים מסוימים הופך לאש. כלומר, כל חומר בר בעירה מכיל בתוכו את האש, אולם במעין מצב צבירה שהוא כלוא בו, ואילו הבעירה היא מעבר האש למצב חופשי. לחלקיקי הפלוגיסטון יש מסה והם יכולים לעבור מחומר לחומר.

הפרכת התאוריה

למרות שהצליחה לאחד תופעות כימיות רבות, להסבירן ולספק ניבויים איכותיים וכמותיים, תאוריית הפלוגיסטון הוחלפה על ידי תאוריית החמצן של אנטואן לבואזיה, במאמרו "הרהורים על הפלוגיסטון" (Reflexions sur le Phlogistique) מ-1783. אחת הבעיות הראשונות בתאוריות הפלוגיסטון היה פרדוקס הקאלקס. הבעיה נבעה מכך שבתהליך הקלצינציה, שבו קולים מתכת בכלי סגור, התוצר שקל יותר מהמתכת המקורית. לפיכך, מתבקש שמשקלו של הפלוגיסטון שלילי! המדען רוברט בויל הסביר זאת בכך שחלקיקי פלוגיסטון מן האש חודרים דרך הכלי ועוברים אל המתכת. למעשה, כאשר מחממים את המתכת, חמצן אטמוספירי נקשר למתכת, ומכאן העלייה במשקלה. לבואזיה הראה, באמצעות ניסויים מבוקרים, כי ההסבר של תאוריית הפלוגיסטון לעלייה במשקל המתכת הוא לקוי. לבואזיה שם פיסת בדיל בכלי אטום, הוציא ממנו את רוב האוויר על ידי חימום קל, שקל את הכלי עם המתכת, וחימם אותו באש. לאחר מכן שקל לבואזיה שנית את הכלי, וגילה כי לא חלה עלייה במשקל המערכת (בניגוד לתאוריית הפלוגיסטון, שלפיה חימום המתכת מלווה במעבר של חלקיקי פלוגיסטון אליה). לאחר מכן הוא פתח את הכלי ושקל אותו שנית, ומצא שיש הפרש בין משקל הכלי המקורי למשקל החדש. משקל המתכת לבדה אכן עלה, ובכמות זהה לעלייה המאוחרת במשקל הכלי. לבואזיה טען ששני ההפרשים הללו נובע מהאוויר (ולאחר מכן מן החמצן) שנספג למתכת. אולם, המשקל הכולל של המערכת (האוויר, הכלי והמתכת) נותר קבוע. תאוריית החמצן של לבואזיה סיפקה הסבר משכנע לתהליכים כאלה, כמו גם לאחרים, ולכן נחשבה לתאוריה עדיפה. ניתן לייחס את הצלחתה של תאוריית החמצן גם לעובדה שלבואזיה פיתח מערכת טקסונומית חדשה ומקיפה לחומרים, שזכתה לפופולריות. אימוצה של מערכת זאת חייב את הנחת קיומו של החמצן. תאוריית החמצן שהציע לבואזיה עברה שינויים מרחיקי לכת מאז הוצעה לראשונה, אבל הכימיה המודרנית עדיין שותפה לחלק גדול מהנחות היסוד שלה.

נדרש זמן עד שביטול הפלוגיסטון הפך לנחלת הכלל. הכימאי ג'וזף פריסטלי המשיך לדבוק בתאוריית הפלוגיסטון עד סוף ימיו. הנרי קוונדיש פקפק בנכונות השינוי בפרדיגמה, אך מרבית הכימאים בני אותה תקופה דחו את תאוריית הפלוגיסטון והעדיפו את הסבריו של לבואזיה.