az égés vizsgálatának története

az égést, a tüzet és a lángot már a legkorábbi időktől megfigyelték és spekulálták. Minden civilizációnak megvan a maga magyarázata. A görögök az égést filozófiai tanok szerint értelmezték, amelyek közül az egyik az volt, hogy egy bizonyos “gyúlékony elv” minden éghető testben megtalálható, és ez az elv elmenekült, amikor a testet égették, hogy reagáljon a levegővel. A koncepció általánosítását a 17.században megfogalmazott flogiston-elmélet biztosította. Eleinte tisztán metafizikai minőségként kezelték, a flogisztont később olyan anyagi anyagként fogták fel, amelynek súlya, néha negatív súlya van. A flogiston-elmélet elégtelensége csak a 18.század végén vált nyilvánvalóvá, amikor nem tudta megmagyarázni az égéssel kapcsolatos számos új tényt, amelyeket először figyeltek meg a laboratóriumi kísérletek növekvő pontosságának eredményeként.

az angol természetfilozófus Sir Francis Bacon 1620-ban megfigyelte, hogy a gyertyalángnak körülbelül ugyanabban az időben van szerkezete, mint Robert Fludd, egy angol misztikus, leírt egy zárt tartályban történő égési kísérletet, amelyben megállapította, hogy ezáltal bizonyos mennyiségű levegő elhasználódott. Egy német fizikus, Otto von Guericke egy 1650-ben feltalált légszivattyú segítségével bebizonyította, hogy egy gyertya nem éget el egy tartályban, ahonnan a levegőt pumpálták. Robert Hooke, egy angol tudós 1665-ben azt javasolta, hogy a levegőnek legyen egy aktív komponense, amely melegítéskor éghető anyagokkal kombinálva lángot okoz. Egy másik elképzelés a láng magas hőmérsékletét az aktív levegő részecskék gyors mozgásának tulajdonította, és megtudták, hogy a nitrogénnel kevert kén levegő hiányában éghet (a nitrát oxigénvegyület, amely oxigént bocsát ki a kénbe).

az égés valódi természetének első közelítését Antoine-Laurent Lavoisier francia kémikus állította fel: 1772—ben felfedezte, hogy az égetett kén vagy foszfor termékei—valójában hamuik-meghaladják a kiindulási anyagokat, és feltételezte, hogy a megnövekedett súly a levegővel való kombinálásuk miatt következett be. Érdekes módon már ismert volt, hogy a hő által fémhamuvá átalakított Fémek súlya kisebb, mint a fémhamué, de az elmélet az volt, hogy bizonyos esetekben a fémekben lévő flogiston negatív súlyú volt, és égés közben elszökve a fém hamuja nehezebb maradt, mint a benne lévő flogistonnal. Később Lavoisier arra a következtetésre jutott, hogy a kénnel kombinált “rögzített” levegő megegyezik az angol vegyész által kapott gázzal Joseph Priestley a higany fémhamu melegítésekor; vagyis a higany elégetésekor kapott “hamu” felszabadíthatja azt a gázt, amellyel a fém Egyesült. Ez a gáz megegyezett a svéd kémikus által leírtakkal is Carl Wilhelm Scheele mint az égést fenntartó levegő aktív frakciója. Lavoisier a gázt “oxigénnek” nevezte.”

Lavoisier elmélete, miszerint az égés az égő anyag és a légkörben csak korlátozott mértékben jelen lévő gáz oxigén közötti reakció, tudományos elveken alapult, amelyek közül a legfontosabb az anyag megőrzésének törvénye volt (Einstein relativitáselmélete után az anyag és az energia): az univerzumban az anyag teljes mennyisége állandó. Még az ókori filozófusok is kitalálták ezt a törvényt, amelyet a 17.században igazoltak. Lavoisier is tisztázta az “elem” fogalmát egy modern általánosításba, hogy ez egy olyan anyag, amelyet nem lehet lebontani, és ez is alátámasztotta elméletét. Nem sokkal ezután John Dalton angol vegyész gázokkal kapcsolatos tanulmányai, valamint a Dalton által összeállított atomsúlyok első táblázata, valamint számos más tudós által felfedezett új gáz fontos szerepet játszott nemcsak Lavoisier égési elméletének, hanem a pontos mérésen alapuló teljesen új kémiai rendszerének alátámasztásában. A nitrogén és a hidrogén felfedezése a 18.század második felében, kiegészítve a szén-dioxid és a szén-monoxid korábbi felfedezéseivel, valamint azzal a felfedezéssel, hogy a levegő összetétele rendkívül állandó, bár keverék, mind alátámasztották Lavoisier elméletét. Az égés megfelelő magyarázata, talán a legrégebbi elismert kémiai reakció, általában azt mondják, hogy a modern tudomány fejlődésének kulcsa volt.

1815—től 1819-ig Sir Humphry Davy angol kémikus kísérletezett az égéssel, beleértve a lánghőmérséklet mérését, a ritka gázok lángra gyakorolt hatásának vizsgálatát és a különböző gázokkal való hígítást; felfedezte a katalitikus égést is-az éghető anyagok oxidációját katalitikus felületen, hő felszabadulásával, de láng nélkül.

e felfedezések ellenére az égés materialista elméletéből hiányzott az energia világos fogalma, ezért az energia megfontolások kritikus szerepe az égés pontos magyarázatában. Az amerikai születésű angol kémikus, Sir Benjamin Thompson 1798-ban végzett hőkísérletei bizonyítékokat tártak fel a hő fogalmára, mint a részecskék mozgására. A gázok kinetikus elméletének kifejlesztése, amely azon a feltevésen alapult, hogy a hő a molekulák és atomok, a termodinamika és a termokémia mozgásából származik, mind a 19.században, végül tisztázta az égés energetikai vonatkozásait.

az égési sebességek vizsgálata, a gázkeverékek elégetésének eseményeinek sorrendjével kapcsolatos kísérletek, valamint a gázmolekulák hő általi lebontásának (termikus disszociáció) tanulmányozása a 19.század utolsó felében létfontosságú szerepet játszott az égési mechanizmusra vonatkozó elméletek finomításában. A lángok által kibocsátott fény vizsgálata a spektroszkópban végzett elemzéshez vezetett, amely egy olyan eszköz, amely elválasztja a fényhullámok keverékét a komponenshullámoktól, és általában a spektrális elemzéshez, beleértve az atomi és molekuláris spektrumok elméleteit, amelyek viszont hozzájárultak a lángok természetének megértéséhez. A Bunsen-égő szintén fontos volt a lángszerkezet tanulmányozásában. Az ipar fejlődése erőteljes ösztönzést jelentett a lángjelenségek tisztázásának keresésében. A szénbányák robbanási veszélyei már 1815-ben felhívták a figyelmet a láng terjedésére, amikor Davy feltalálta biztonsági lámpáját. 1881-ben detonációt fedeztek fel, ami a 20.század elején egy detonációs elmélethez vezetett, amely azon a feltételezésen alapult, hogy a gáz bizonyos körülmények között folyadékként viselkedik. Az 1930-as évek után a kémiai kinetika a lángterjedés elméletének nélkülözhetetlen részévé vált.