Frühe Entdeckung in der Chemie – Phlogiston vs. Sauerstoff

Phlogiston – Chemie

Phlogiston? Was soll das denn bitte schön sein? Frühe Chemiker gingen davon aus, dass Stoffe bei ihrer Verbrennung einen anderen Stoff abgeben. Sie nannten diesen Stoff Phlogiston. Wer die Phlogistontheorie erfand und durch welche Theorie die Phlogistontheorie abgelöst wurde, sehen wir uns nun genauer an.

Was ist Phlogiston? – Definition

Phlogiston ist ein hypothetischer Stoff. Ende des 17. Jahrhunderts vermutete man, dass alle brennbaren Körper dieses Phlogiston enthalten. Die Phlogistontheorie war geboren. Doch schon im 18. Jahrhundert konnte diese Theorie widerlegt werden. Heute gelten die damaligen Annahmen bezüglich der Existenz von Phlogiston als wissenschaftlicher Irrtum.

Was ist die Phlogistontheorie?

Die Phlogistontheorie sollte den Verbrennungsprozess erklären. Man ging dabei von der Existenz eines grundlegenden Elements namens Phlogiston aus, das bei der Verbrennung aus allen brennbaren Stoffen entweicht und bei Erwärmung in die Stoffe eindringt.

Aber wer hat das Phlogiston eigentlich entdeckt? Die Phlogistontheorie wurde durch Georg Ernst Stahl eingeführt. Die Grundlagen dazu stammen jedoch aus einem Werk, das von Johann Joachim Becher veröffentlicht wurde.

Der Inhalt der Phlogistontheorie lautet zusammengefasst wie folgt: Phlogiston ist in ungleichen Teilen in allen Stoffen enthalten. Es fördert die Verbrennung, die Oxidation von reinen Metallen, die Gärung von organischen Stoffen und die Verwesung von Pflanzen und Tieren. Sehr viel Phlogiston enthalten Stoffe, die rückstandslos verbrennen (z. B. Kohle oder Schwefel). Metalle, wie zum Beispiel Kupfer oder Zinn, enthalten weniger Phlogiston, da sie sich bei Verbrennung in erdige, salzartige Stoffe umwandeln.

Stärken und Grenzen der Phlogistontheorie

Die Auswirkungen der Phlogistontheorie waren damals groß. Damit konnten endlich viele chemische Prozesse, wie Redoxreaktionen, Säuren, Basen oder Salze, systematisch untersucht und verstanden werden. Zum Beispiel blieb lange ungeklärt, weshalb eine Kerze in einem abgeschlossenen Gefäß nach einer gewissen Zeit erlischt. Die Phlogistontheorie brachte die Lösung: Luft kann nur eine bestimmte Menge an Phlogiston aufnehmen. Nach einer gewissen Zeit ist sie sozusagen gesättigt mit Phlogiston und der Verbrennungsvorgang der Kerze bricht ab.

Auch bei der Verbrennung von organischen Stoffen schien die Phlogistontheorie Sinn zu ergeben, da diese meist mit einer Reduzierung des Gewichts einhergehen. Als Beispiel dazu: Eine Pflanze nimmt Phlogiston auf und hat dann ein bestimmtes Gewicht. Verbrennt man die Pflanze nun, entweicht das Phlogiston wieder und die verbrannten Reste sind leichter als die Pflanze vor der Verbrennung. Diese Erklärung funktionierte auch bei einigen Nichtmetallen.

Aber warum ist die Phlogistontheorie falsch? Es gab einige Bereiche, in denen die Phlogistontheorie jedoch an ihre Grenzen stieß. Vor allem bei der Verbrennung von Metallen gelang es lange nicht, eine Erklärung dafür zu finden, wieso Metalle nach der Verbrennung ein höheres Gewicht aufweisen.

Widerlegung der Phlogistontheorie und Ablösung durch die Oxidationstheorie

Im Jahr 1771 führte ein deutsch-schwedischer Apotheker namens Carl Wilhelm Scheele diverse Verbrennungsexperimente durch. Dabei entdeckte er, dass Luft aus Feuerluft (Sauerstoff) und verdorbener Luft (Stickstoff) besteht.

Fast zeitgleich, im Jahr 1774, führte ein Wissenschaftler namens Joseph Priestly ein weiteres bedeutsames Experiment durch. Er erhitzte dabei Quecksilberoxid. Es entstand ein Gas, das den Verbrennungsprozess weitaus stärker förderte, als dies die normale Luft konnte. Er bezeichnete es als dephlogisierte Luft. Außerdem stellte er fest, dass dieses unbekannte Gas das gleiche Gas sein muss, dass von Pflanzen abgegeben wird. Joseph Priestley gilt übrigens auch als Entdecker der Fotosynthese.

Antoine Lavoisier, ein französischer Wissenschaftler, hat von Priestleys Experiment mit Quecksilberoxid gehört. Er entschied sich dazu, dieses Experiment in einer etwas abgewandelten Form zu wiederholen. In seinem Versuch erhitzte er dabei Quecksilber, bis Quecksilberoxid entstanden war. Lavoisier stellte fest, dass sich die Menge an Gas in dem verschlossenen Gefäß verringert hatte. Offensichtlich hat das Quecksilber das Gas in sich aufgenommen. Anschließend erhitze Lavoisier das Quecksilberoxid und musste feststellen, dass genau dieselbe Menge an Gas, die vorher aufgenommen worden war, wieder abgegeben wurde.

Durch dieses Experiment gelang Antoine Lavoisier die Widerlegung der Phlogistontheorie. Für ihn war nun klar: Verbrennungen haben nichts mit Phlogiston zu tun. Das entdeckte Gas muss ein völlig neues chemisches Element sein, das er oxygène nannte. Dieses Gas ist heute als Sauerstoff $(\ce{O2})$ bekannt.

Der damalige Oxidationsbegriff nach Lavoisier lautete in etwa so: Eine Oxidation stellt die Reaktion eines Stoffs mit Sauerstoff dar. Es entstehen Oxide. Bei der Verbrennung in der Chemie findet eine Reaktion mit Sauerstoff statt und Sauerstoff fördert Verbrennungen. Aufgrund dieser und vieler weiterer Entdeckungen ist Antoine Lavoisier heute als Vater der modernen Chemie bekannt.

Entdeckung des Sauerstoffs – Überblick

In diesem Abschnitt wollen wir uns die Entwicklung und die Vorstellungen rund um das Thema Sauerstoff nochmals in einem zeitlichen Ablauf ansehen.

Als Entdecker des Sauerstoffs werden sowohl Carl Wilhelm Scheele und Joseph Priestley, aber auch Antoine Lavoisier gerne genannt.

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Frühe Chemiker gingen davon aus, dass Stoffe bei ihrer Verbrennung einen anderen Stoff abgeben. Sie nannten diesen Stoff Phlogiston. Durch präzise und gut geplante Experimente konnte am Ende des 18. Jahrhunderts nachgewiesen werden, dass eine Verbrennung anders funktioniert. Stoffe, die verbrannten, wurden schwerer. Sie haben also etwas aufgenommen. Das, was sie aufnahmen, wurde als Oxygen, auch als Sauerstoff bekannt, bezeichnet.

Zur Festigung deines Wissens stehen Übungsaufgaben zum Phlogiston zur Verfügung. Viel Spaß!