Existen diferentes opiniones sobre cuándo el ser humano empezó a saber utilizar el fuego. Según la arqueología, el hombre sabía utilizar el fuego hace unos 300 años. El poder del fuego ha dejado una profunda impresión en la humanidad. El uso del fuego ha traído grandes cambios a la vida humana. Por ejemplo, el fuego puede usarse para iluminar, hornear alimentos, calentar el cuerpo, ahuyentar a las bestias salvajes, proteger la seguridad, etc. . La química también se desarrolló con el uso del fuego. La comprensión del fuego por parte de la humanidad ha pasado por una larga historia, desde mitos hasta leyendas, pasando por la teoría del flogisto y, más tarde, hasta la teoría de la combustión.
El uso humano del fuego ha pasado por los siguientes pasos:
Primero, utilizar fuego natural. Erupciones volcánicas, bombardeos relámpagos, caídas de meteoritos, soldaduras secas prolongadas, combustión espontánea de carbón y árboles, etc. , puede formar fuego natural. Este proceso se repitió muchas veces, lo que permitió a las personas ver el poder y el papel del fuego, y gradualmente aprendieron a usarlo, posiblemente introduciendo fuego en las cuevas y, a menudo, colocando leña en el interior para formar un fuego que no se extinguía fácilmente para que la gente lo usara.
En segundo lugar, perfora la madera para hacer fuego. Haga fuego perforando madera y frotándola, luego encienda materiales inflamables para obtener yesca y encender la yesca.
En tercer lugar, utiliza pedernal, hoz y yesca para hacer fuego. Cuenta la leyenda que los pueblos primitivos arrojaban piedras a sus presas cuando cazaban, y al chocar las piedras estallaban chispas. Con el tiempo, aprendieron a golpearse unos a otros con piedras y luego a encender plantas para hacer fuego. Posteriormente, este método se mejoró en muchos aspectos, convirtiéndose en una herramienta sistemática para hacer fuego con pedernal, hoz y yesca.
Como la gente sabía utilizar el fuego, gradualmente aprendieron a quemar cerámica, fundir metales y fabricar vidrio.
Teoría del flogisto
Se ha estado explorando la naturaleza del fuego durante mucho tiempo. La teoría europea del flogisto dominó en el siglo XVIII y ha estado circulando durante más de 100 años.
Leonardo da Vinci, un científico italiano durante el Renacimiento, señaló una vez que cuando una sustancia arde, no puede arder sin aire fresco. Esto está muy cerca de la conclusión de que "el aire favorece la combustión".
En 1630, el médico francés Rey descubrió que el estaño y el plomo aumentaban de peso tras quemarse con aire.
Fueron los alemanes Becher y el Dr. Stahl quienes propusieron el flogisto. Todos creen que la combustión se debe a la acción del flogisto, porque todas las sustancias combustibles contienen flogisto, y al quemarse, el flogisto entra y sale, por lo que la fórmula debe ser la siguiente:
Flogisto combustible = ceniza
Sin embargo, se ha descubierto que la mayoría de las sustancias se vuelven más ligeras después de quemarse, pero no los metales. Después de quemarse, su peso aumenta, por lo que la teoría del flogisto tiene la siguiente fórmula:
Metal + partículas de fuego (flogisto) = cenizas
Estas dos fórmulas son contradictorias, lo que significa que conducen a La paradoja de la teoría del flogisto. Posteriormente, algunos teóricos propusieron diversas teorías para resolver esta paradoja. Uno de ellos decía que el flogisto tiene un peso negativo, por lo que cuando el metal se quema, el peso negativo se escapa, por lo que el peso de la ceniza aumenta.
Aunque la teoría del flogisto es descabellada, puede explicar la mayoría de los fenómenos químicos conocidos en aquella época, y ha sido popular durante 100 años. El conocimiento químico acumulado durante este período liberó de la alquimia la teoría del suministro de combustible químico. La teoría del flogisto se basa en la imagen de la química, que invierte la relación química real y provoca muchos errores.
La teoría del flogisto también deja vacíos los conceptos de "elementos" y "fuerzas". ¿Por qué arde la materia? Debido al flogisto. En cuanto a por qué los seres vivos están vivos, por su "vitalidad". Por qué las sustancias se combinan: debido a la "afinidad química". Y así sucesivamente, parece que se responden todas las preguntas, pero en realidad no se responde nada. Esta es esencialmente la misma teología que "todo está arreglado por Dios", por lo que, de hecho, la ciencia todavía está aprisionada en la teología, pero la voluntad de Dios es reemplazada por cosas imaginarias.
El descubrimiento del oxígeno
Después del siglo XVII, el hombre fue descubriendo gradualmente muchos gases y comprendiendo la compleja composición del aire. Por ejemplo, el CO2 fue descubierto en 1755 y se conoce la siguiente fórmula:
Caliza - aire fijo (CO2) = cal cáustica
Soda - aire fijo (CO2) = álcali cáustico
p>Y Cavendish y más tarde Lemery descubrieron el hidrógeno; Scheler descubrió el nitrógeno y así sucesivamente. Pero fue el descubrimiento del oxígeno lo que revolucionó la química.
El descubrimiento del oxígeno hay que atribuirlo a Priestley y Scheler.
Priest nació en un pueblo rural cerca de Fairhard, Inglaterra, en 1733. Tenía unos ingresos exiguos y vivía en la pobreza.
Fui acogido con mi tía Sarah cuando era niño. Ingresó a la escuela a los 12 años, se graduó con honores en el seminario en 1755 y se convirtió en sacerdote en Salfi. Escrito en 1767:>Ese mismo año, fue elegido miembro de la Royal Society de Londres.
En 1774, comenzamos a investigar el uso de condensadores para calentar diversos productos químicos. El 1 de agosto del mismo año, Priest utilizó un condensador para calentar cenizas de mercurio (HgO). Puso cenizas de mercurio en un recipiente de vidrio, lo calentó con un condensador y descubrió que se liberaba gas. Al principio pensó que el gas era aire normal, pero luego su curiosidad le llevó a estudiarlo seriamente.
Después de investigar, Priestley descubrió que la vela ardía en el gas que él creó y la llama era muy brillante. Más tarde, expuso ratones a este gas y descubrió que al principio eran normales, pero después de un tiempo se volvieron muy activos. Intentó inhalar el gas él mismo y lo encontró particularmente cómodo física y mentalmente.
Priestley se equivocó al explicar el gas que descubrió. Como creía en la teoría del flogisto, pensó que el aire que obtenía era el llamado "aire libre de flogisto" y descubrió el oxígeno, pero lo negó. La teoría errónea del flogisto le hizo partir de una premisa retorcida, unilateral y errónea y avanzar por un camino teórico equivocado, de modo que cuando la verdad tocó la punta de su nariz, aún no la había obtenido. Sus experimentos con velas deberían haber llevado fácilmente a la conclusión de que el oxígeno ayuda a la combustión, pero no lo logró. En cambio, intentó interpretar viejas teorías con nuevos resultados experimentales, perdiendo la oportunidad de presentar la verdad.
Otro científico que descubrió el oxígeno al mismo tiempo fue Scheele de Suecia. Scheele trabajó como aprendiz en una farmacia en sus primeros años. Antes de 1773, utilizó su tiempo libre para realizar numerosos experimentos y estudiar sistemáticamente el fenómeno de la combustión. Su obra "Fuego y Aire" se completó en 1775 pero no se publicó hasta 1777. Hay dos formas principales de producir oxígeno: una es calentar algunos compuestos que contienen oxígeno, como nitrato de potasio, cloruro de mercurio, carbonato de plata, etc. El segundo tipo se prepara haciendo reaccionar manganato (MnO2) con ácido sulfúrico.
Scheleer descubrió el oxígeno, pero cometió el mismo error que Priestley al explicar su descubrimiento porque también creía en el flogisto. Creía que era un proceso en el que los componentes del fuego y el gas del aire se combinaban con el flogisto del combustible. El fuego era un compuesto de fuego y gas combinado con el flogisto. Interpretó ciegamente la errónea teoría del flogisto, sin intentar nunca sacar conclusiones prácticas de sus hallazgos.
El químico francés Lavoisier realmente estudió teóricamente el proceso de combustión y su teoría supuso una revolución en la química.
Teoría de la combustión de Lavoisier
Lavoisier nació el 26 de agosto de 1743. Se graduó con honores en la escuela Matlin a la edad de 18 años. En 1761 ingresó al Ponzona College para estudiar derecho y se graduó en 1763. Aunque estudió derecho, no le interesaba. Toma una siesta en el despacho de abogados todos los días en el trabajo y hace experimentos de química solo cuando llega a casa. A la edad de 23 años, Lavoisier escribió un artículo que solucionaba el problema del alumbrado urbano y ganó un premio de la Academia de Ciencias.
En 1766, Lavoisier dejó su trabajo como abogado y se concentró en estudiar química. Al principio estudió las propiedades del yeso y escribió dos artículos. En 1768 fue elegido profesor asistente de la Academia de Ciencias.
En 1771, Lavoisier demostró mediante numerosos experimentos que el peso total de la materia antes y después de la reacción no cambia. Esta es la famosa ley de conservación de la masa. Su principal contribución fue demostrar que el aire no es una sustancia simple sino una mezcla de muchos gases.
El experimento de Lavoisier demostró que el aire se compone principalmente de dos partes, las que pueden sostener la combustión y las que no. Llamó a la parte que puede sostener la combustión "parte viva", a la que llamó "aeróbica" y luego cambió su nombre a oxígeno.
El estudio de la composición del aire por la lava es diferente al de Priest y Scheele. Se caracteriza por una rigurosa investigación cuantitativa utilizando balanzas y sellos. A través de la investigación, después de que metales como carbón, aluminio y mercurio se queman en un recipiente de vidrio sellado, la masa total permanece sin cambios, independientemente de si la masa de la ceniza aumenta o disminuye. A partir de esto, creía que la combustión es sólo un fenómeno de reacción química de la materia y que no existe ningún "flogisto". El llamado "flogisto" es algo que se inventó porque la gente no entendía el fenómeno de la combustión.
En el proceso de estudio de la combustión, Lavoisier también estudió otros componentes del aire, como dióxido de carbono, nitrógeno, etc., y señaló que nuestro equipo experimental no se puede separar de la interferencia del aire y debe cerrarse para cuantificarlo estrictamente.
Después de estudiar en detalle el proceso de oxidación, Lavoisier propuso la teoría de la combustión oxidativa, que anuló la teoría del flogisto que había dominado el pensamiento de la gente durante más de 100 años y supuso una revolución en la química. Sin embargo, su teoría no fue aceptada inicialmente y algunos lo acusaron de robar la investigación de Priestley. En 1785, la teoría de la combustión de Lavoisier fue apoyada por el famoso científico Laplace y finalmente fue reconocida.
¿Por qué el cielo es azul?
El cielo que vemos suele ser azul, especialmente después de una fuerte lluvia, el cielo es tan azul como el agua del otoño, lo que hace que la gente se sienta relajada, feliz y con ganas de volar. ¿Por qué el cielo es azul?
La atmósfera en sí es incolora. El color azul del cielo es una imagen creada por moléculas atmosféricas, cristales de hielo, gotas de agua y luz solar.
Cuando la luz solar entra en la atmósfera, la luz coloreada de longitud de onda larga, como la luz roja, tiene un poder de transmisión muy alto y puede penetrar la atmósfera y llegar al suelo, mientras que las longitudes de onda más cortas de color violeta, azul, y la luz cian es fácil de dispersar cuando se encuentra con moléculas atmosféricas, cristales de hielo y gotas de agua. Una luz dispersa de color púrpura, azul y cian llena el cielo, haciéndolo parecer azul.
¿Por qué el cielo es azul, no verde ni rojo?
En primer lugar, hay que entender una verdad: las cosas que nos rodean tienen color sólo porque la luz del sol brilla sobre ellas. Aunque la luz del sol parece blanca, todos los colores: rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta están presentes en la luz del sol.
Con tantos colores en el cielo, ¿por qué normalmente solo veo azul? podrías preguntar.
Si imaginas la luz como una onda, resolverás este misterio. En realidad, la luz se mueve como una ola. Imaginemos una gota de lluvia cayendo en un charco. Cuando esta gota de lluvia cae sobre el agua, crea pequeñas olas que caen en círculos más grandes y se extienden en todas direcciones. Si estas olas chocan contra guijarros u otros obstáculos, rebotan y cambian la dirección de la ola.
A medida que el sol se pone en el cielo, sigue encontrando algunos obstáculos. Porque el aire por el que debe penetrar la luz no está vacío, sino que está compuesto de muchas partículas diminutas. El noventa y nueve por ciento es nitrógeno u oxígeno, y el resto son otras partículas de gas y diminutas partículas flotantes de los gases de escape de los automóviles, el humo de las fábricas, los incendios forestales o las cenizas volcánicas. Aunque las partículas de oxígeno y nitrógeno tienen sólo una millonésima parte del tamaño de una gota de lluvia, aún pueden bloquear el paso de la luz solar. La luz rebota en estos pequeños obstáculos y cambia de dirección de forma natural.
Pero con tantos colores de luz cambiando de dirección, ¿por qué solo se ve azul? Puede que todavía no lo entiendas.
Tenemos que volver a ese charco del que acabamos de hablar.
En un charco, si una ola pequeña topa con guijarros, la superficie del agua será muy caótica pero si es una "ola grande", como el tipo de "ola grande" que provocas con las manos; al lado del charco, puede simplemente derramarse sobre la piedra y llegar sin obstáculos al borde opuesto del charco. Entonces, así como hay olas grandes y olas pequeñas, varias ondas de luz tienen diferentes "ondas", que son longitudes de onda: pero no son como las ondas de agua, su tamaño es invisible a simple vista porque son increíblemente pequeñas, ¡Sólo una centésima parte de un cabello! Hay que utilizar instrumentos de medición muy sensibles para realizar mediciones precisas.
Según la determinación de los científicos, las longitudes de onda de la luz azul y la luz violeta son relativamente cortas, equivalentes a "ondas pequeñas"; las longitudes de onda de la luz naranja y la luz roja son relativamente largas, equivalentes a "ondas grandes"; ". Cuando se encuentran obstáculos en el cielo, la luz azul y la luz violeta se "esparcen" por todas partes porque no pueden cruzar esos obstáculos, cubriendo todo el cielo - el cielo, por lo que se "esparcen" en azul.
El científico que descubrió este fenómeno de "dispersión" se llama Rayleigh. Lo descubrió hace 130 años y también es premio Nobel.
Utilizando el fenómeno de "dispersión" se pueden explicar los siguientes fenómenos astronómicos:
Por ejemplo, el cielo sobre ti es azul, pero en el horizonte, donde el cielo y la tierra se encuentran, El cielo parece casi blanco. ¿Por qué? Esto se debe a que la luz del sol viaja mucho más a través del aire desde el horizonte hasta donde estás que si cae directamente a través del aire y, naturalmente, devora más partículas a lo largo del camino. Estas grandes partículas dispersan la luz varias veces de esta manera, por lo que aparece de color blanco azulado. Se recomienda que hagas un pequeño experimento para comprobarlo: toma un vaso de agua, colócalo sobre un fondo oscuro, pon una gota de leche, luego utiliza una linterna para iluminar un extremo del vaso y acércate a él. La luz de una linterna aparecerá de color azul claro en el agua.
Si pones más leche en el agua, el agua será más blanca porque la luz es dispersada repetidamente por las muchas partículas de leche, lo que da como resultado un color blanco. Era tan blanco como el horizonte.
Cuando el sol se pone por la tarde, el cielo se vuelve rojo en lugar de azul, y el sol poniente también se vuelve rojo oscuro. Debido a las innumerables partículas que la puesta de sol encuentra en su camino hacia usted, las partes violetas y azules de los rayos del sol se dispersan en todas direcciones, dejando sólo una pequeña luz de color rojo anaranjado visible a simple vista, debido a su larga longitud de onda y "grandes olas", cruzan obstáculos en el camino.
Sin embargo, si tienes cuidado, descubrirás que durante un período de tiempo después del atardecer, el cielo será de color azul oscuro. Alguna vez fue algo extraño que preocupaba a los científicos, pero varios físicos resolvieron el misterio hace 50 años: una sustancia especial es responsable del color azul del cielo al anochecer. Esta sustancia especial se acumula formando una gruesa capa llamada capa de ozono a una altura de 20 a 30 kilómetros sobre la superficie terrestre. Este gas actúa como un filtro de color para la luz solar: intercepta las partes amarillas y naranjas de la luz solar, pero deja pasar la parte azul casi sin obstáculos. Cuando desaparece el último rayo de luz, todos los colores desaparecen en la oscuridad.
El ozono no sólo crea cielos azules al anochecer, sino que también absorbe un tipo especial de luz que no puedes ver: la luz ultravioleta, o luz ultravioleta. Seguro que has oído lo peligrosos que son los rayos ultravioleta para todos los seres vivos, incluido tú. Si permanece en la piel desnuda durante demasiado tiempo, puede quemarse con el sol. La capa de ozono en todas partes es lo suficientemente gruesa como para interceptar la mayor cantidad posible de rayos ultravioleta: algo extremadamente importante para toda la vida en nuestro planeta.
Desafortunadamente, hoy en día, esta capa protectora que amenaza la vida se está adelgazando en muchos lugares, incluso formando un gran agujero sobre la Antártida. El destructor asesino del ozono es el "freón", una sustancia que la gente usa para rociar espuma para el cabello o en refrigeradores y acondicionadores de aire para refrescarse. Se trata de una sustancia especialmente dañina para la capa de ozono, por lo que muchos países ya no utilizan este "asesino de ozono".
Hoy sabemos por qué el cielo ante nuestros ojos es azul. De hecho, desde fuera parece lo mismo: el agua de mar que cubre dos tercios de nuestro planeta también emite luz azul. Aunque en el territorio haya tierra marrón o bosques verdes, el cielo siempre es azul; desde una perspectiva cósmica, toda la tierra está envuelta en un suave velo azul. Así lo han informado los astrónomos que han visto la Tierra desde fuera de su atmósfera.
Así que es absolutamente correcto que a la Tierra se le llame "planeta azul". Su azul único es el color de la vida.