Коррозия железа

Коррозия железаПо Шталю, флогистон — это материальная субстанция, которая содержится в большем или меньшем количестве в каждом горючем теле и высвобождается в процессе горения. Действительно, и уголь, и сера хорошо горят. После того как тело (например, кусок дерева, угля или неблагородного металла) сгорит, остаётся зола, которая полностью освобождена от флогистона.

Шталь справедливо утверждал, что ржавление (сейчас бы мы сказали «окисление») металла подобно горению. «Металл покрывается окалиной, — говорил он, — потому что из него выделяется флогистон.

Окалина такой же остаток от металла, как зола — от сгоревшего дерева». Поэтому он считал, что металлы содержат флогистон, а в ржавчине его нет. Тогда становилось понятным, как из руды при её обжиге с углём появляется металл.

В те времена для выплавки металла применяли древесный уголь. Современный школьник легко напишет уравнение реакции восстановления железной руды (например, оксида железа Fe203, читается «феррум-два-о-три») углём (С): 2Fe203 (оксид железа) + ЗС (углерод) = 4Fe (железо) + 3С02 (углекислый газ). Числа перед формулами поставлены для того, чтобы число атомов каждого вида в исходных веществах и в продуктах реакции было одинаковым — ведь атомы не исчезают и не появляются.

Но химики времён Шталя таких уравнений не знали, не было и современной химической символики. Шталь рассуждал иначе: в руде флогистона мало, а в горючем угле его много, и при совместном нагревании флогистон переходит из угля к руде.

В результате уголь превращается в золу, в которой флогистона нет вовсе, а руда превращается в металл, в котором флогистона стало много.

Таким образом, металл — сложное вещество, состоящее из окалины («земли» или «извести») и флогистона. Перенос флогистона осуществляет воздух — в этом и заключается его роль в процессах горения и ржавления.

Воздух может растворить лишь определённое количество флогистона — как вода может растворить лишь определённое количество соли.

Более того, Шталь на основании своей теории сделал правильный вывод, что процесс дыхания подобен горению и ржавлению, то есть сопровождается потерей флогистона. Фактически теория флогистона была первой научной теорией в химии, объединившей в себе множество самых разнообразных процессов окисления и восстановления (как сказал бы современный химик).

Только знаки у Шталя были противоположны современным; в соответствии с его теорией процесс выглядит так: вещество — флогистон = окисленное вещество (потеря флогистона), окисленное вещество + флогистон = = исходное вещество (приобретение флогистона), тогда как на самом деле происходит следующее: вещество + кислород = окисленное вещество (процесс окисления), окисленное вещество — кислород = исходное вещество (процесс восстановления). Если окисление проводить кислородом, а восстановление углём, то процессы, происходящие, например, при прокаливании на воздухе меди и последующем её восстановлении древесным углём, запишутся так: 2Сu (медь) + O2 (кислород) = 2СuО (оксид меди, чёрный порошок), 2СuО + С = 2Сu + СO2. Но такие записи появились лишь спустя два века после создания теории флогистона.

Критика теории флогистона началась с самого начала, но с неверных позиций.

Так, Герман Бургаве говорил, что горение и ржавление — разные процессы, так как в первом мы видим огонь, а во втором никакого огня нет. Шталь возражал тем, что при горении флогистон улетучивается так быстро, что успевает нагреть воздух и стать видимым (то есть пламя — это и есть флогистон?

). При ржавлении же флогистон улетучивается из металла медленно, поэтому никакого пламени не видно.

Немало химиков во всех странах приняли теорию флогистона.

Многие факты, открытые в XVIII веке, объяснялись с точки зрения этой теории.

Например, М. В. Ломоносов в 1745 году наблюдал выделение «горючего пара» (впоследствии его назвали водородом) при растворении неблагородных металлов в кислотах. Он считал, что этот очень лёгкий газ представляет собой не что иное, как флогистон.

Английский химик Джозеф Пристли (1733-1804) считал, что газ, полученный после пропускания воздуха через раскалённый уголь, является «флогистированным воздухом» (сейчас этот горючий газ называют угарным газом или оксидом углерода СО). Однако теория флогистона встретилась с рядом трудностей.

Действительно, если горящее дерево или уголь теряют флогистон, то оставшаяся зола, понятно, весит меньше. Но почему же тогда железо, потеряв флогистон и превратившись в ржавчину, весит больше (это обнаружили ещё алхимики)?

Неужели существует два вида флогистона — тот, который в дереве (с положительным весом), и тот, который в металле (с отрицательным весом, так что его потеря только увеличивает вес окалины)? Шталя такие вопросы не смущали.

Он считал, что флогистон имеет вес, но является легчайшей из всех тел материальной субстанцией.

Поэтому, перейдя в тело (например, в железную руду), флогистон «разрыхляет» вещество, делает его более пористым и потому уменьшает его вес — как бы тянет его вверх (железо легче руды). Покинув же тело (чистое железо), флогистон его вес увеличивает (окалина тяжелее железа), потому что поры в железе «схлопываются», и оно становится тяжелее.

Сейчас такие доводы звучат очень странно, но в те времена теория Ньютона о массе и всемирном тяготении ещё не получила широкого признания. Так что всё выглядело вроде логично.

И вообще, для химии времён Шталя характерно малое внимание к количественным измерениям и даже пренебрежение ими.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.

О химии и химиках
  • Репетитор – это не обязательно

    06.09.2017

    Очень примечательным и ободряющим для российских граждан является тот факт, что во всем мире репетиторство развивается не менее бурными темпами, чем в России. Ведь когда на законодательном уровне было закреплено единый... 
    Читать полностью

  • Чудеса для разминки

    02.02.2017

    Если чего-нибудь не раздобудешь, неважно. Пропусти опыт и переходи к следующему. Но описание пропущенного опыта прочитай: когда-нибудь, при удобном случае, к нему можно и вернуться. Для первого опыта нужны два вещества, которые,... 
    Читать полностью

  • Варим яйцо в бумажной кастрюле

    02.02.2017

    Возьмите лист плотной бумаги, сверните из него колпачок. Стыки проклейте быстросохнущим клеем и скрепите скобами степлера. В эту бумажную емкость налейте воды, положите сырое яйцо. Согните из проволоки держатель (его можно... 
    Читать полностью

  • Свеча из мыла

    02.02.2017

    Когда мы рассуждали о том, почему мыло моет, то упоминали особое устройство его молекулы: «голова» и длинный «хвост», причем «голова» стремится к воде, а «хвост», напротив, от воды отталкивается… Рассмотрим... 
    Читать полностью

  • Главные принципы домашнего физика

    01.02.2017

    Правило первое (самое главное). Сначала демонстрация опыта, потом – его объяснение и применение закона! Именно такая последовательность привлекает максимальное внимание, и вызывает главный вопрос исследователя – «Почему?» Правило... 
    Читать полностью