Historien om studiet av forbrenning

Forbrenning, brann og flamme har blitt observert og spekulert om fra tidligste tider. Hver sivilisasjon har hatt sin egen forklaring på dem. Grekerne tolket forbrenning i form av filosofiske doktriner, hvorav den ene var at et bestemt “brennbart prinsipp” var inneholdt i alle brennbare legemer, og dette prinsippet rømte da kroppen ble brent for å reagere med luft. En generalisering av konseptet ble gitt av phlogiston-teorien, formulert i det 17.århundre. Behandlet først som en rent metafysisk kvalitet, ble phlogiston senere oppfattet som en materiell substans som hadde vekt og noen ganger negativ vekt. Den utilstrekkelighet av phlogiston teorien ble tydelig bare i slutten av det 18. århundre, da det viste seg ute av stand til å forklare en rekke nye fakta om forbrenning som ble observert for første gang som et resultat av økende nøyaktighet i laboratorieforsøk.

Den engelske naturfilosofen Sir Francis Bacon observerte i 1620 at en lysflamme har en struktur på omtrent samme tid Som Robert Fludd, en engelsk mystiker, beskrev et forsøk på forbrenning i en lukket beholder der han fastslått at en mengde luft ble brukt opp derved. En tysk fysiker, Otto von Guericke, ved hjelp av en luftpumpe han hadde oppfunnet i 1650, viste at et lys ikke ville brenne i en beholder hvor luften hadde blitt pumpet. Robert Hooke, en engelsk forsker, foreslo i 1665 at luft hadde en aktiv komponent som ved oppvarming kombinert med brennbare stoffer ga opphav til flamme. En annen ide tilskrev flammens høye temperatur til rask bevegelse av aktive luftpartikler ,og det ble lært at svovel blandet med nitre kan brenne i fravær av luft (nitre er en oksygenforbindelse som frigjør oksygen til svovelet).

den første tilnærmingen av forbrenningens sanne natur ble hevdet av den franske kjemikeren Antoine-Laurent Lavoisier: han oppdaget i 1772 at produktene av brent svovel eller fosfor—i virkeligheten deres aske-oppveide de opprinnelige stoffene, og han postulerte at den økte vekten skyldtes at de hadde kombinert med luft. Interessant var det allerede kjent at metaller transformert av varme til metallisk aske veide mindre enn metallisk aske, men teorien var at i visse tilfeller hadde phlogiston i metaller en negativ vekt og, ved å rømme under forbrenning, forlot asken av metallet tyngre enn det hadde vært med phlogiston i den. Senere Konkluderte Lavoisier at den” faste “luften som hadde kombinert med svovelet var identisk med en gass oppnådd av den engelske kjemikeren Joseph Priestley ved oppvarming av kvikksølvens metalliske aske; det vil si at “asken” oppnådd når kvikksølv ble brent, kunne gjøres for å frigjøre gassen som metallet hadde kombinert. Denne gassen var også identisk med den som ble beskrevet Av den svenske kjemikeren Carl Wilhelm Scheele som en aktiv brøkdel av luft som vedvarende forbrenning. Lavoisier kalte gassen ” oksygen.”

Lavoisiers teori om at forbrenning var en reaksjon mellom det brennende stoffet og gass oksygen, kun tilstede i begrenset grad i atmosfæren, var basert på vitenskapelige prinsipper, hvorav det viktigste var loven om bevaring av materie (Etter Einsteins relativitetsteori, materie og energi): den totale mengden materie i universet er konstant. Selv gamle filosofer hadde gjettet denne loven, og det ble underbygget i det 17.århundre. Lavoisier klargjorde også begrepet “element” i en moderne generalisering, at det var et stoff som ikke kunne brytes ned, og dette støttet også hans teori. Kort tid etter var studier av gasser Av den engelske kjemikeren John Dalton, Og Den første tabellen med atomvekter Som Dalton samlet, samt mange nye gasser oppdaget av andre forskere, viktige for å støtte Ikke Bare Lavoisiers forbrenningsteori, men hans helt nye system for kjemi basert på nøyaktig måling. Funnene av nitrogen og hydrogen i siste halvdel Av det 18. århundre, lagt til tidligere funn av karbondioksid og karbonmonoksid, og oppdagelsen av at sammensetningen av luft er bemerkelsesverdig konstant selv om det er en blanding, alle støttet Lavoisiers teori. Den riktige forklaringen på forbrenning, kanskje den eldste anerkjente kjemiske reaksjonen, sies vanligvis å ha vært en nøkkelstein i utviklingen av moderne vitenskap.

fra 1815 til 1819 engelsk kjemiker Sir Humphry Davy eksperimenterte på forbrenning, inkludert målinger av flammetemperaturer, undersøkelser av effekten på flammer av sjeldne gasser og fortynning med forskjellige gasser; han oppdaget også katalytisk forbrenning-oksidasjon av brennbare stoffer på en katalytisk overflate ledsaget av frigjøring av varme, men uten flamme.

Til tross for disse funnene manglet den materialistiske forbrenningsteorien et klart konsept av energi og derfor av den kritiske rollen som energihensyn spiller i en nøyaktig forklaring på forbrenning. Det Var Den Amerikanskfødte engelske kjemikeren Benjamin Thompsons eksperimenter med varme i 1798 som avslørte bevis for begrepet varme som en bevegelse av partikler. Utvikling av en kinetisk teori om gasser, basert på premisset om at varme resultater fra bevegelse av molekyler og atomer, av termodynamikk, og av termokjemi, alt i det 19. århundre, endelig belyst energi aspekter ved forbrenning.

Undersøkelse av brennende hastigheter, eksperimenter på rekkefølgen av hendelser i forbrenning av gassblandinger, og studier av nedbryting av gassmolekyler ved varme (termisk dissosiasjon), i siste halvdel av det 19.århundre, spilte en viktig rolle i forfining av teorier om forbrenningsmekanismen. Studier av lys fra flammer førte til analyse i spektroskopet, en enhet som skiller en blanding av lysbølger inn i komponentbølgene, og til spektralanalyse generelt, inkludert teorier om atom – og molekylære spektra, som igjen bidro til en forståelse av flammens natur. Bunsenbrenneren var også av betydning i studiet av flammestruktur. Fremgang i industrien var en kraftig stimulans i søket etter avklaring av flammefenomener. Eksplosjonsfare i kullgruver hadde trukket oppmerksomheten mot flammeutbredelse så langt tilbake som 1815, da Davy oppfant sin sikkerhetslampe. I 1881 ble detonasjon oppdaget, og dette førte i begynnelsen av det 20.århundre til en detonasjonsteori basert på antagelsen om at en gass oppfører seg som en væske under visse forhold. Etter 1930-tallet ble kjemisk kinetikk en uunnværlig del av flammeutbredelsesteorien.