De vergeten verklaring van verbrandingsprocessen: Flogiston

De wetenschap maakt continue veranderingen door, waarbij oude inzichten vervangen worden door nieuwe. Zo zijn er in het verleden al vele oude, nu ondenkbare, theorieën vervangen door theorieën die wij nu aannemen als waarheid. Een van deze oude theorieën is de flogistontheorie, waarbij de stof flogiston de verbranding en het roesten van materialen verklaarde enkele honderden jaren geleden.

Flogiston

De flogistontheorie werd ontworpen ongeveer halverwege de 17e eeuw, als verklaring van verbrandings- en oxidatieprocessen. Hierbij werd de bedachte stof “flogiston” verantwoordelijk geacht voor het verbranden of roesten van stoffen. Het idee hierachter was dat flogiston een stof was die “opgesloten” zat in alle materialen die konden branden, het verbrandingsproces zelf was niets meer dan het vrijkomen van deze flogiston-stof. Het residu dat achterbleef werd geacht het materiaal in zijn werkelijke vorm te zijn: het flogiston was er immers aan onttrokken. Om de stof weer terug te krijgen in de oorspronkelijke vorm was het noodzakelijk om een brandbaardere stof samen met het residu te verhitten. Flogiston zou hierbij vrijkomen uit de brandbaardere stof en zich weer gaan hechten aan het residu wat dan weer terug zou komen in de herkenbare vorm van voor het verbrandingsproces. Flogiston werd geacht een stof te zijn die niet “vrij” in de lucht wilde zijn, maar zich liever hechtte aan materialen (waarbij deze brandbaar werden). De stof heeft geen kleur, geur, smaak of massa. In een afgesloten ruimte bleek dat een verbranding snel stopte, waarin men de verklaring vond dat lucht slechts een beperkte hoeveelheid flogiston kon opnemen.

Onhoudbaarheid van de theorie

De theorie kon een hoop verbrandingsprocessen verklaren, zodat deze theorie destijds plausibel bleek. Ondanks dat het slechts bij een enkele stof, zoals lood, lukte om de stof terug te brengen in de oorspronkelijke staat door er “flogiston” bij te brengen, werd dit onvermogen niet gebruikt om de theorie omver te werpen, maar als duiding dat men zelf nog niet handig genoeg was om dit voor elkaar te krijgen. De flogiston theorie werd steeds lastiger vol te houden door diverse experimenten die de theorie in principe ontkrachtten. Toch bleef de theorie door allerlei hulphypothesen die er aan toegevoegd werden nog lang stand houden: totdat uiteindelijk bleek dat hij te complex geworden was en dat sommige hulphypothesen elkaar direct tegenspraken. Zo bleek bijvoorbeeld dat diverse soorten metaal, zoals magnesium, na oxidatie juist zwaarder worden in plaats van lichter. Als hulphypothese werd toen bijvoorbeeld bedacht dat flogiston lichter was dan lucht en dus de stof zwaarder zou achterlaten na verbranding. Ook dit werkte echter niet overal, de theorie begon te rammelen.

Het wachten was echter nog op een andere theorie die kon dienen als vervanging voor de flogiston theorie. Deze werd gevonden door Lavoisier, die ontdekte dat verbranding een stof nodig had uit de lucht die wel gewicht had: zuurstof.

Verschil zuurstof en flogistontheorie

Het is ontzettend makkelijk om met de kennis van nu naar de flogistontheorie te kijken en deze te veroordelen. Toch was het in het begin van de theorie een plausibele verklaring voor diverse processen: in feite verschilt het niet zo heel veel van de huidige verklaring waarbij zuurstof een rol speelt. Flogiston kan eigenlijk worden gezien als het negatief van zuurstof, door een aantal kleine eigenschappen van flogiston om te draaien kan het woord flogiston zelfs vervangen worden door zuurstof om de theorie kloppend te maken. Zo wordt er bijvoorbeeld gezegd dat lucht die verzadigd is met flogiston geen verbranding meer kan ondersteunen: als we dit omdraaien, lucht waar geen flogiston meer in zit kan geen verbranding ondersteunen, zien we dat het feitelijk om zuurstof gaat.