Οι ατομικές τηγανίτες και η ιστορία του οξυγόνου

Γνωρίζατε ότι οι επιστήμονες δεν πίστευαν στο οξυγόνο; Το οξυγόνο στον αέρα βοηθάει τα πράγματα να καούν. Αλλά οι χημικοί συνήθιζαν να πιστεύουν ότι οτιδήποτε μπορούσε να καεί περιείχε ένα μυστηριώδες στοιχείο που ονομάζεται phlogiston .

Το στοιχείο που ζύγιζε λιγότερο από το μηδέν

Οι επιστήμονες νόμιζαν ότι η κόκκινη καυτή λάμψη ενός φλεγόμενου μετάλλου ήταν απόδειξη διαφυγής φλογιστόνης. Αποφάσισαν μάλιστα ότι, επειδή το μέταλλο ζυγίζει περισσότερο μετά την καύση, το phlogiston πρέπει να ζυγίζει λιγότερο από το μηδέν! (Τώρα γνωρίζουμε ότι το επιπλέον βάρος προέρχεται από το οξείδιο που σχηματίζεται στο μέταλλο όταν θερμαίνεται.)

Περισσότερες ανοησίες phlogiston

Ο Joseph Priestly (1733-1804) ήταν ο πρώτος επιστήμονας που παγίδευσε οξυγόνο – αλλά δεν κατάλαβε τι. Ολοκληρώθηκε. Οι φλογίστες νόμιζαν ότι όταν τοποθέτησαν ένα αναμμένο κερί κάτω από ένα ποτήρι, αυτό έβγαζε φλογίστονα έως ότου ο αέρας στο ποτήρι κορέστηκε πλήρως με φλογίστον.

Έτσι, όταν ένα κερί έκαιγε ακόμη πιο έντονα στον «αέρα» που συνέλεξε ο Priestly, σκέφτηκε ότι ο αέρας δεν πρέπει να περιέχει καθόλου φλογίστονα. Ονόμασε το δείγμα οξυγόνου του "αποφλογιστικοποιημένος αέρας"!

Φυσικά, αυτό ήταν ακριβώς ανάποδα. Από το μυστήριο του περιοδικού πίνακα:

«Ο αέρας που ο Priestly πίστευε ότι ήταν γεμάτος φλογίστον, στην πραγματικότητα είχε αδειάσει από οξυγόνο. Ο αέρας που νόμιζε ότι είχε αδειάσει εντελώς από φλογιστόν, ήταν στην πραγματικότητα γεμάτος οξυγόνο.»

Αντίο phlogiston, γεια σου οξυζενέ

Ήταν ο Γάλλος επιστήμονας Antoine Lavoisier (1743-1794) που τελικά τακτοποίησε τα πράγματα και έβαλε το phlogiston στη σωστή του θέση (τα βιβλία της ιστορίας). Πώς το έκανε;

Ο Λαβουαζιέ ήθελε να μάθει τι πραγματικά συνέβη όταν ένα μέταλλο θερμάνθηκε. Αφαιρέθηκε κάτι από το μέταλλο και απελευθερώθηκε στον αέρα (όπως πίστευαν οι φλογιστές) ή ίσχυε το αντίστροφο – αφαιρέθηκε κάτι από τον αέρα και τραβήχτηκε στο μέταλλο;

Είχε την ιδιοφυή ιδέα να μετρήσει τον όγκο του αερίου στη συσκευή του πριν και μετά τη θέρμανση του μετάλλου. Το αποτέλεσμα? Ο Λαβουαζιέ διαπίστωσε ότι όταν ζέσταινε μέταλλο, ο όγκος του αέρα γύρω του μειώθηκε. Λίγο από τον αέρα είχε συνδυαστεί με το μέταλλο!

Στη συνέχεια, ο Λαβουαζιέ θέρμανε τις κηλίδες που είχαν σχηματιστεί στο μέταλλο και μέτρησε πόσο αέριο απέδιδαν. Φυσικά, ήταν ακριβώς η ίδια ποσότητα που είχε φύγει από τον αέρα και είχε πάει στο μέταλλο προηγουμένως.

Ο Λαβουαζιέ είχε αποδείξει ότι ούτε ο φλογιστόν ούτε ο αποφλογιστικοποιημένος αέρας ήταν αληθινοί. Μετονόμασε τον αποφλογιστικοποιημένο αέρα σε "οξυγόνο".

(Νερό + phlogiston) + (Water − phlogiston) =Νερό;

Ακόμη και πριν από την ανακάλυψη του Lavoisier, οι επιστήμονες είχαν αρχίσει να καταλαβαίνουν ότι το νερό ήταν ένας συνδυασμός δύο ξεχωριστών πραγμάτων.

Ο Henry Cavendish (1731-1810) είχε ανακαλύψει ότι δύο μέρη αυτού που ονόμαζε «εύφλεκτος αέρας» [υδρογόνο] σε συνδυασμό με ένα μέρος «αποφλογιστικού αέρα» [οξυγόνο] παρήγαγαν νερό.

Αλλά η αδυναμία του Κάβεντις να δει πέρα ​​από το φλογίστον τον έκανε λίγο τουρσί.

"Σκέφτηκε ότι ο εύφλεκτος αέρας (υδρογόνο) ήταν στην πραγματικότητα νερό συν φλογίστον , και ότι ο αποφλογιστικοποιημένος αέρας (οξυγόνο) ήταν στην πραγματικότητα νερό μείον φλογιστόν . Τι συμβαίνει όταν προσθέτετε water-plus-phlogiston προς water-minus-phlogiston ? Τα συν και τα πλην φλογιστόνια «ακυρώνονται» μεταξύ τους και μένεις μόνο με νερό!»

 Το μυστήριο του περιοδικού πίνακα

Ευτυχώς ο Lavoisier – ο απομυθοποιητής του phlogiston – μπόρεσε να βάλει τα πράγματα σε τάξη. Έφτιαξε νερό πυροδοτώντας οξυγόνο με λίγο από τον «εύφλεκτο αέρα» του Κάβεντις.

Τώρα που είχε αποδείξει ότι το φλογίστον δεν υπήρχε, ο Λαβουαζιέ συνειδητοποίησε ότι ο εύφλεκτος αέρας πρέπει να είναι και ο ίδιος στοιχείο. Ονόμασε αυτό το αέριο, "υδρογόνο" (ελληνικά, για γεννήτρια νερού).

Ατομικές τηγανίτες

Οι Γάλλοι επιβράβευσαν τον Λαβουαζιέ για τις υπηρεσίες του στην επιστήμη κόβοντάς του το κεφάλι. (Ήταν λίγο τρελαμένοι με τη γκιλοτίνα τότε.) Αποφασίσαμε να τιμήσουμε τον μεγάλο επιστήμονα φτιάχνοντας ατομικές τηγανίτες.

Χρειάζεστε

• Ζύμη για τηγανίτες
• Πρωτόνια λευκής σοκολάτας
• Τσιπς μαύρης σοκολάτας "νετρόνια"
• Μικρά γλυκά π.χ. M&Ms (όλα το ίδιο χρώμα) – «ηλεκτρόνια»
• Σάλτσα σοκολάτας (και μια οδοντογλυφίδα για να την απλώσετε σε τροχιές)

(Στην πραγματικότητα χρησιμοποιούσαμε κόκκινα και πράσινα σταφύλια ως πρωτόνια και νετρόνια, αλλά δυσκολευτήκαμε να τα χωρέσουμε όλα στον πυρήνα του ατόμου οξυγόνου μας.)

{Δείτε τις πλήρεις οδηγίες εδώ.}

Αρχικά, φτιάξαμε δύο μικρές τηγανίτες υδρογόνου.

Κάθε άτομο υδρογόνου έχει ένα πρωτόνιο στο κέντρο του και ένα ηλεκτρόνιο που περιφέρεται γύρω από τον πυρήνα.

Στη συνέχεια φτιάξαμε μια μεγάλη τηγανίτα για το άτομο οξυγόνου μας.

Το οξυγόνο έχει 8 πρωτόνια και 8 νετρόνια στον πυρήνα του.

Το οξυγόνο έχει επίσης 8 ηλεκτρόνια – ένα ζεύγος στην πρώτη του τροχιά και 2 ακόμη ζεύγη στη δεύτερη τροχιά του. Η δεύτερη τροχιά περιέχει επίσης 2 μεμονωμένα ηλεκτρόνια.

Για να φτιάξουμε το μόριο του νερού μας, βάζουμε τις 2 μικρές τηγανίτες δίπλα στη μεγάλη τηγανίτα, ευθυγραμμίζοντας τα 2 σετ μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων.

Στην πραγματικότητα, τα ηλεκτρόνια είναι πραγματικά μακριά από τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Εάν ένα πρωτόνιο ήταν τόσο μεγάλο όσο ένα σταφύλι, θα έπρεπε να περπατήσετε μια ώρα προτού αποθέσετε το ηλεκτρόνιό σας!

Αφού καταναλώσαμε τις ατομικές τηγανίτες μας, προχωρήσαμε στην κατασκευή του πραγματικού. Επιστρέψτε σύντομα για να μάθετε πώς φτιάξαμε το οξυγόνο και το υδρογόνο από το νερό!

Πόροι

The Mystery of the Periodic Table – Ένα υπέροχο ζωντανό βιβλίο για την ιστορία της χημείας – ένα υπέροχο διάβασμα δυνατά για όλες τις ηλικίες.

CSIRO  – Ιστότοπος της εθνικής επιστημονικής υπηρεσίας της Αυστραλίας. Συνάντησα ατομικές τηγανίτες μέσω του (δωρεάν) τους Science by Email πρόγραμμα.

Chemistry, a Volatile History – Συναρπαστική σειρά ντοκιμαντέρ του BBC με ολόκληρο επεισόδιο στο phlogiston blind-alley. Το είδαμε πριν από μερικά χρόνια και θα θέλαμε να το ξαναδούμε. Το YouTube έχει κλιπ. Παρακαλώ ενημερώστε με αν το βρείτε ολόκληρο κάπου διαθέσιμο!

***

Συνδέομαι με ευγνωμοσύνη εδώ:

Science Sunday at Adventures in Mommydom

After School Link Up στο Planet Smartypants

Εβδομαδιαία σύνοψη σε Weird, Unsocialized Homeschoolers

The Hip Homeschool Hop

The HomeEd Linkup Week 7 at Adventures in Home Schooling

Science Σάββατο στο Suzy Homeschooler

{Αυτή η ανάρτηση περιέχει συνδέσμους συνεργατών της Amazon .}