플로지스톤 이론: 계몽주의 화학과 연금술

플로지스톤 이론: 이러한 변화는 부분적으로 계몽주의라는 새로운 환경에서 화학자들에 의한 단순한 자기 홍보였는데, 그들의 선봉장은 신비주의를 악마화하면서 합리주의, 실험, 진보를 미화했습니다. 그러나 연금술의 어떤 중심 개념(특히 금속 변환)이 입증된 적이 없다는 것도 더욱 분명해졌습니다. 이와 관련하여 독일의 의사이자 화학자인 게오르크 에른스트 스탈은 연금술을 강력하게 공격하고 확장적인 새로운 화학 이론을 제안했습니다. 스탈은 가연성 물질을 태우는 것과 금속을 소성하는 것, 즉 금속을 그것의 송아지, 즉 산화물로 바꾸는 것 사이의 유사점에 주목했습니다. 그는 두 과정 모두 플로지스톤이라고 불리는 모든 가연성 물질에 포함된 물질 유체의 손실로 구성된다고 제안했습니다. 플로지스톤은 18세기 화학사상을 지배한 광범위한 이론의 중심이 되었습니다. 플로지스톤은 한마디로 연소성을 정의하는 물질로 생각되었습니다. 금속 철이 붉은 녹이 되면 불타는 통나무처럼 플로지스톤을 잃게 됩니다. 통나무의 재와 철의 붉은 녹은 더 이상 연소성의 원리, 즉 플로지스톤을 포함하지 않기 때문에 더 이상 태울 수 없습니다. 그러나 철의 송아지는 숯과 같은 플로지스톤이 풍부한 물질이 있는 상태에서 강하게 가열되면 금속으로 다시 전환될 수 있습니다. 숯은 플로지스톤을 기부하고 송아지는 녹은 금속 철로 바뀝니다. 따라서 금속 광석의 제련(환원)도 플로지스톤의 용어로 이해할 수 있습니다. 나중에 플로지스톤학자들은 이론이 설명할 수 있는 여러 현상들에 호흡을 추가했습니다. 동물은 느린 불에 비유하여 플로지스톤을 내뿜으며 공기를 호흡하는데, 이는 그것이 소비하는 플로지스톤이 풍부한 음식물에 의해 연료가 공급됩니다. 지구의 대기는 식물이 플로지스톤을 가연성 식물 조직에 포함시키고 이 조직은 동물의 먹이로 사용될 수 있기 때문에 과도한 플로지스톤 축적을 피합니다. 공기는 연소, 하소, 또는 호흡하는 실체에서 방출되는 플로지스톤을 흡수하는 능력이 제한되어 있기 때문에 밀폐된 공간에서는 결국 연소, 하소, 또는 호흡이 중단됩니다. 플로지스톤 이론은 현상을 설명하고 추가 조사를 안내하는 데 큰 성공을 거두었고 물질주의적인 물리 이론에 대한 특정 계몽주의자들의 선호 때문에 인기를 끌었습니다(열의 추정 유체는 칼로리로 알려지게 되었고 전기, 빛 등의 다른 제안된 유체가 있었습니다). 이러한 물질주의-기계학적 경향은 뉴턴과 르네 데카르트가 18세기 화학자들에게 미친 확산되지만 강력한 영향에서도 볼 수 있습니다. 계몽주의 화학자들은 유럽의 주요 국가들에 독특한 과학 공동체와 잘 정의된 학문 (확실히 의학 및 장인 연구와 밀접하게 연합되어 있음)을 확립했습니다. 화학자의 작업장 또는 실험실 (그 자체가 르네상스 시대에 화학 예술에 적용하기 위해 만들어진 단어)은 이제 그 분야와 밀접하게 연관되어 있었고, 그곳에서 표준화된 작동 레퍼토리가 가르쳐졌습니다. 화학적 조성과 관련된 몇 가지 근본적인 문제들은 여전히 해결되지 않았습니다. 플로지스톤 학자들에게 금속의 송아지는 원소이고, 관련된 금속은 송아지와 플로지스톤의 화합물이었습니다. 그러나 금속이 플로지스톤을 잃었다고 추정될 때 살이 빠지기보다는 오히려 살이 쪘기 때문에 이것은 일부 사람들을 어리둥절하게 했습니다. 1770년대 영국의 거장 화학자(그리고 유니테리언 목사) 조셉 프리스틀리는 특정 광물을 가열하여 새로운 가스를 생산하면서 문제가 첨예화되었습니다. 촛불은 이 가스에서 아주 활기차게 타버렸고, 밀폐된 공간에서는 쥐가 숨을 쉬는 것이 일반 공기에서 할 수 있는 것보다 훨씬 더 오래 살아남았습니다. 프리스틀리의 설명은 새로운 가스가 근본적으로 탈수소화되었기 때문에 플로지스톤을 흡수하는 능력이 공기보다 훨씬 더 컸다는 것이었습니다. 사실 기체(당시에는 공기로 알려져 있음)는 비교적 새로운 화학적 관심 대상이었습니다. 1756년 스코틀랜드에서 조지프 블랙은 호흡과 연소에서 발산되는 기체를 연구하여 화학적 특성을 부여하고 특정 화학반응에 참여시켰습니다. (의학자인 블랙은 이 시대의 대부분의 학자 화학자들과 마찬가지로 화학을 의학의 한 분야로 가르쳤습니다.) 그는 새로운 기체가 석회암과 같은 특정 광물에서도 "고정된" 것으로 발견되었기 때문에 이 기체를 "고정된 공기"라고 불렀습니다. 이 기체가 일반 공기의 정상적인 구성 요소라는 그의 발견은 대기의 공기가 균질한 원소라기보다는 혼합물이라는 최초의 명백한 징후였습니다. 그 후 25세기 동안 프리스틀리, 영국의 물리학자이자 화학자인 헨리 캐번디시, 스웨덴의 약사 칼 셸과 같은 노동자들에 의해 많은 새로운 기체가 발견되고 연구되었습니다. 화학혁명: "공기"에 대한 새로운 연구는 젊은 프랑스 귀족 앙투안-로랑 라부아지에의 관심을 끌었습니다. 라부아지에는 그의 수많은 기발한 실험들을 수행하기 위해 정교한 장치들을 만들 수 있도록 부와 과학적인 재능을 모두 지휘했습니다. 1770년대 단 몇 년의 과정 동안, 라부아지에는 블랙의 방법들과 프리스틀리의 탈수된 공기에 기초한 급진적인 새로운 화학 체계를 개발했습니다. 라부아지에(Lavoisier)는 먼저 특정 금속과 비금속이 석회화나 연소 과정에서 공기로부터 기체 물질을 흡수하고, 그 과정에서 무게가 증가한다는 사실을 확인했습니다. 처음에 그는 이 기체가 반드시 블랙의 고정된 공기일 것이라고 생각했는데, 그 이유는 일반적인 공기에는 다른 화학종이 존재하지 않는다는 것을 알았기 때문입니다. 더욱이 고정된 공기는 제련 과정에서 생성되는 것으로 알려져 있었기 때문에 제련된 송아지에 존재한다고 생각하는 것이 타당해 보였습니다.