Förbränningens mysterier

Min NO-lärare hängde upp stålull i en balansvåg och tände på. Metalltrasslet brann kvickt, och den sidan av vågen tyngdes ned. Förbränning är en reaktion med luftens syre, fick jag lära mig, och jublade lite inombords. Självklart! Det var så tydligt att det blev tyngre. Jag kunde med egna ögon se att här hände något som ökade massan. Sedan kunde vi räkna på det, och förklara precis vilka ämnen som var iblandade och hur atomerna sattes ihop med varandra till nya föreningar.

Jag var övertygad. Det passade så bra. Kemin funkade, allt klaffade, och fastän vi inte kunde se atomerna kunde vi förstå vad som hände med dem.

Men så enkelt är det ju aldrig från början. Lärarna i skolan sitter inne på hundratals år av experimenterande och vet vilka försök som är tydligast och lättast att få att funka i klassrummet. Vi får en nätt och prydlig förklaring, utnyttjar alla de tidigare famlande och fumlande försöken att pussla ihop saker, och glömmer hur svårt det var från början.

Flogistonteorin verkade ju rätt bra, på sin tid. Tanken var att allt brännbart innehöll ett ämne som kallades flogiston, och förbränning innebar att flogistonet avskildes och försvann. Var och en som har tänt en brasa har sett veden försvinna. Gå upp i rök, som det ju heter. Det är ju något som försvinner från materialet vi matar in i elden, och resterna som blir kvar är under idealiska förhållanden bara en minimal mängd gråvit aska. Ved skulle då vara till ganska stor del flogiston, och bara lite lite askämnen.

Hur vet du att det är fel? Jamen, koldioxid! säger du. Visst visst. Men har du sett koldioxid? Med egna ögon? Testat att det är det som händer?

Alltihop var ett ganska mödosamt arbete. Det handlade om att samla och lägga ihop många små ledtrådar och lista ut vad som låg bakom. Ett experiment skulle läggas till ett annat och slutsatser dras. Det resultat som håller för vidare prövning vaskas fram och blir kvar. Men ibland blir det lite rester kvar av det gamla, trots allt.

Så blev det också för Antoine Lavoisier, som redde ut det där med förbränning. Han tog Scheeles eldluft och listade ut att detta var den aktiva komponenten i vår vanliga luft. Dessuom innehåller vanlig luft rätt stor del av något som bara kväver eld, och inte underhåller den. Sedan finns det ännu en sorts luft, som kan brännas ihop med eldluften, och då bildas vatten. (Vatten är inte ett grundläggande element!)

Helt klart behövdes en ny terminologi för kemin. Kasta ut allt det gamla trasslet! sa Antoine Lavoisier. Ut med krångliga termer från medeltidens alkemi, ut med resterna av antikens elementlära, in med ett nytt språk som motsvarar det vi faktiskt vet! Han föll tillbaka på en idé från Robert Boyle, att ett grundämne är något som inte kan sönderdelas till enklare beståndsdelar.

Men vad skulle de här ämnena kallas? Särskilt intresserad var Antoine Lavoisier i det ämne som var inblandat i förbränning. Under sina fortsatta undersökningar hade han kommit fram till att detta ämne ingick i syror, så han drog slutsatsen att det var den princip som gjorde dem sura. Gaser i sin tur, tänkte han sig, var helt enkelt en bas kombinerat med värmeämnet caloric (det här var innan man hade kommit på vad värme är). Så syret fick sitt namn inte från sin egenskap att underhålla förbränning, utan för att det bildar syror: oxygene är ordagrant syra-alstrare.

Det är lite synd, för vi vet ju nu att det inte alls är syre som gör syror sura. Det är väte, eller snarare vätejoner, som är grejen. Ännu en sådan sak som var svår att lista ut, och tog lång tid att bena ut. Men vi sitter fast med ordet, som liksom kapslar in ett ögonblick i vetenskapshistorien när det verkade rimligt att de här ämnet var nyckeln till allt surt. Kol brändes och bildade en gas som kunde lösas i vatten och var kolsyra, det var helt uppenbart.

Antoine Lavoisier var djupt involverad i det franska samhället, såklart, och den där revolutionen kom lite i vägen för hans fortsatta gärning. 1794 blev han halshuggen. Men han hade gjort ett starkt arbete med att övertyga Europas kemister om att lämna flogistonteorin, och boken om de kemiska ämnena hade redan kommit ut. Redan 1795 utkom skriften Försök till svensk nomenklatur för chemien där den svenska termen syre lanserades. Så vi sitter vackert med det här ordet, trots att det baseras på en felaktig uppfattning.

Hydrogen, vatten-alstrare, var ett mycket bättre ord, och har visat sig hålla riktigt väl. Väte är ju ämnet som bildar vatten när det brinner.

För övrigt tycker jag att Ørsted gjorde en genialisk grej när han myntade de danska orden <a href=”https://da.wikipedia.org/wiki/Brint”>brint och ilt för vätgas och syrgas. De skulle ha använt de orden som namn på grundämnena, för att väte kan brinna och att syre är eldämne stämmer fortfarande. Tydligen har de övergått till hydrogen och oxygen i skolböcker och liknande. Betydligt tristare ord.

Hur som helst. Det finns ju andra intressanta och krångliga aspekter på det där med förbränning. Hur fascinerande är det inte att paret Lavoisier — Antoine var gift med Marie-Anne som också var hans vetenskapliga medarbetare — utforskade andning.

Det var tämligen klart redan innan Lavoisier att samma sorts luft som underhöll eld också behövdes för andning. Det hade gjorts massor av försök med detta. När Priestley framställde sin ”avflogistonerade luft” testade han gasen genom att stänga in en mus i den. Han observerade att en mus i samma mängd vanlig luft brukade tuppa av efter en kvart, men i hans nya gas klarade den sig i en timme och släpptes ut lika pigg som innan den stängdes in.

Paret Lavoisier, ihop med andra kompetenta människor omkring sig, identifierade att det som hände vid andning var samma sorts process som när ämnen brinner. (Jag läste om det i den här intressanta artikeln.) Syre förbrukas, och koldioxid (”chalky aeriform acids”) avges. Den värme som utvecklas motsvarar också värmen från till exempel ett ljus som brinner och förbrukar samma mängd syre. Slutsatsen var att andning involverar förbränning! Briljant.

Men vad är det som brinner? Vad gör kroppen egentligen? Det är något som händer i lungorna, och avger värme till kroppen, föreslog Lavoisiers medarbetare. Lite diffust. Men så skulle det förbli i över hundra år. För kroppen och dess processer är något ännu mycket krångligare och svårare att bena ut än vad luft och eld består av.

Vetenskap är ett otroligt invecklat bygge. Varje tid fogar mödosamt till sina pusselbitar. Om de tidigare delarna inte passar eller går att foga ihop med de nya, då måste man göra smärtsamma omtolkningar. Men de äldre lagren, de ligger liksom mer och mer tillstampade och avslipade. Den grunden ruckar inget på, längre. Vi kan lita på det utan att detaljkolla varje del, eftersom så mycket annat är beroende av att de bitarna finns på plats. Allt skulle rasa om något där var fel. De mer nyligen ditfogade bitarna, de kan krympa och svälla och behöva jobbas med lite för att vi ska kunna lita på dem helt, men bygget i sig står kvar även om någon av dem rasar.

——————-

Vill du läsa mer finns en det en fin inledning av en hyllad vetenskapshistoriker i den här utgåvan av Antoine Lavoisiers Elements of Chemistry på Archive.org.

Ett citat av Antoine Lavoisier själv:

The impossibility of separating the nomenclature of a science from the science itself, is owing to this, that every branch of physical science must consist of three things; the series of facts which are the objects of the science, the ideas which represent these facts, and the words by which these ideas are expressed. Like three impressions of the same seal, the word ought to produce the idea, and the idea to be a picture of the fact. And, as ideas are preserved and communicated by means of words, it necessarily follows that we cannot improve the language of any science without at the same time improving the science itself; neither can we, on the other hand, improve a science, without improving the language or nomenclature which belongs to it. However certain the facts of any science may be, and, however just the ideas we may have formed of these facts, we can only communicate false impressions to others, while we want words by which these may be properly expressed.

Om åka

Fysiker, sf-fantast, allmän entusiast.
Det här inlägget postades i Forskare, Klassiska experiment, Kommunikation. Bokmärk permalänken.

2 kommentarer till Förbränningens mysterier

  1. A.R.Yngve skriver:

    Jag försökte förklara för min son vad flammor egentligen är, rent vetenskapligt, och ja’ ba’ ”Öööhh…” liksom.

Lämna ett svar till A.R.Yngve Avbryt svar

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut /  Ändra )

Google-foto

Du kommenterar med ditt Google-konto. Logga ut /  Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut /  Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut /  Ändra )

Ansluter till %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.