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Phlogiston altgriechisch flogiston von flogistos phlogistos deutsch verbrannt war eine von Georg Ernst Stahl 1659 1734 eingefuhrte hypothetische Substanz von der man im spaten 17 und im 18 Jahrhundert vermutete dass sie allen brennbaren Korpern bei der Verbrennung entweicht sowie bei Erwarmung in sie eindringt Die Phlogistontheorie war bei der Deutung von Reduktions und Oxidationsvorgangen und dem unterschiedlichen Potenzial verschiedener Verbindungen in moderner Sichtweise ihr Redoxpotential hierfur von Bedeutung und aus Sicht der Zeitgenossen erfolgreich In den 1770er Jahren erschienen erste Widerlegungen und man begann die Rolle des Sauerstoffs bei Verbrennungsvorgangen naher zu beschreiben und zu quantifizieren Die Phlogistontheorie die von etwa 1700 bis 1775 die vorherrschende chemische Lehre war wird daher seit der Entdeckung des Sauerstoffs zu den wissenschaftlichen Irrtumern gezahlt 1 und als uberholtes wissenschaftliches Paradigma 2 ihrer Zeit gesehen Inhaltsverzeichnis 1 Die Phlogistontheorie 2 Starken und Grenzen der Theorie 3 Die wichtigen Auswirkungen dieser Theorie 4 Ablosung durch die Oxidationstheorie 5 Literatur 6 Weblinks 7 EinzelnachweiseDie Phlogistontheorie Bearbeiten nbsp Johann Joachim Becher 1635 1682 Kupferstich vermutlich um 1675 entstanden nbsp Georg Ernst Stahl 1659 1734 KupferstichStahl ging bei seiner Phlogistontheorie von Arbeiten des Chemikers Johann Joachim Becher 1635 1682 aus der sich seinerseits auf die Lehren des Arztes und Naturwissenschaftlers Daniel Sennert 1572 1637 bezog 3 In Bechers Werk Physica Subterranea 1669 gibt es zwei eigentliche Elemente Wasser und Erde wobei letztere das eigentlich wirkende Prinzip ist Er teilt sie ein in terra fluida oder merkuralische Erde die den Stoffen Flussigkeit Feinheit Fluchtigkeit und metallische Eigenschaften verleiht terra pinguis oder fettige Erde diese entspricht der oligen Flussigkeit der Alchemisten die den Substanzen olige schweflige und brennbare Eigenschaft verleiht und terra lapidea oder glasartige Erde die fur das Prinzip der Schmelzbarkeit steht und in der Praxis zum Beispiel bei den Schlacke Ruckstanden in den Glas und Metallhutten anfallt Luft hatte bei der Bildung der Mineralien danach keinen Anteil 4 Diese drei Erden ubernahmen eine ahnliche Rolle wie die drei paracelsischen alchemistischen Prinzipien 5 die terra fluida fur das Quecksilber Mercurius Prinzip der Fluchtigkeit die terra pinguis fur den Schwefel Prinzip der Brennbarkeit Sulfur 6 und die terra lapidea fur das Salz Prinzip der Festigkeit Stahl Zymotechnica fundamentalis 1697 ersetzte nunmehr das Schwefelprinzip durch das Phlogiston Alle brennbaren Korper wurden Phlogiston enthalten und bei der Verbrennung erfolge eine Zerlegung in Phlogiston welches fluchtig sei und entweiche und den zuruckbleibenden phlogistonfreien und unbrennbaren Teil die Asche Auch die Oxidation von reinen Metallen Bildung von sogenannten Metallkalken die Garung von organischen Stoffen die Verwesung von Pflanzen und Tieren wurde nach Stahl durch das Entweichen von Phlogiston erklart Chemiker hatten beobachtet dass Kohle oder Schwefel ruckstandslos verbrannten Diese Stoffe enthielten nach damaliger Vorstellung sehr viel Phlogiston Andere Stoffe wie die Metalle Kupfer Zinn Zink wandelten sich in erdige salzige Stoffe um Dadurch lag der Schluss nahe dass diese Stoffe weniger Phlogiston enthielten Je nach Schnelligkeit und Starke der Umwandlung in salzartige Stoffe waren die Metalle unterschiedlich edel Nur Gold und teilweise Silber blieben bei Einsatz aller Chemikalien unverandert sie enthielten mithin wenig oder kein Phlogiston sie waren aus der Sicht damaliger Chemiker edel und unveranderbar Durch Erhitzen mit Kohle konnte man dem Metall das Phlogiston wieder zufuhren die Metalle wurden dabei mit Phlogiston wiederbelebt aus heutiger Sicht reduziert nbsp Robert Boyle 1626 1692 Grundsatzlich war Stahl ein Anhanger der Atomlehre wie Robert Boyle Im Gegensatz zu Boyle sah er aber die Atome verschiedenen Elementen oder Prinzipien zugeordnet Genau bestimmte er diese noch nicht doch rechnete er das Phlogiston dazu und manchmal auch einige Erden Metalloxide 7 Diese bildeten einerseits chemische Verbindungen die er Mixtum nannte zum Beispiel Schwefel oder Metalle nach Stahl aus diesen Mixta zusammengesetzte Stoffe die er Compositum nannte zum Beispiel Quecksilbersulfid und aus Composita zusammengesetzte Decomposita wozu er die Mineralien zahlte Die Eigenschaften der Teile ubertrugen sich nicht auf die der Verbindungen so enthielten Metalle Phlogiston waren aber selbst nicht brennbar Starken und Grenzen der Theorie BearbeitenDer Einfluss dieser Theorie war im 18 Jahrhundert sehr gross weil mit ihrer Hilfe Oxidations Reduktionsreaktionen Sauren Basen und Salze systematisch untersucht werden konnten Bestimmte Stoffe wie Schwefel und Phosphor verbrannten zu Gasen die sich in Wasser sauer losten Andere Salze der Natur gebrannter Kalk Metallkalke also Metalloxide reagierten mit Wasser basisch Mit Lackmus konnten Sauren und Basen nachgewiesen werden Vereinigte man solche entgegengesetzte Stoffe wie Sauren und Basen so entstanden neutrale Salze Mit Hilfe der Phlogistontheorie liessen sich die Sauren Phosphor Schwefel und Basen Metallkalke aus bestimmten Stoffgruppen besser systematisieren Zugleich bewahrte die Phlogistontheorie alte alchemistische Vorstellungen uber die vier Urelemente Erde Wasser Luft Feuer nach Empedokles oder die drei Prinzipien von Paracelsus Nach der reinen Phlogistontheorie es gab im Lauf der Zeit eine ganze Reihe Modifikationen gab es nur Stoffe die viel oder wenig Phlogiston enthielten Es gab keine Elemente im heutigen Sinne sondern alles waren zusammengesetzte Stoffe mit viel oder wenig Phlogiston nur Phlogiston war nach Stahl ein grundlegendes Element Hinzu kamen die alchemistischen Prinzipien Quecksilber flussig metallglanzend und Schwefel brennbar Robert Boyle hatte bereits in seinem Buch The Sceptical Chemist aus dem Jahr 1661 im 6 Abschnitt seines Buches die Elementvorstellung anders formuliert und im Gegensatz zur Phlogistontheorie eine klarere Vorstellung vom chemischen Element entwickelt 8 Zudem war es im 18 Jahrhundert moglich mit der Phlogiston Theorie viele damals bekannte Phanomene der Chemie zu beschreiben So erklarte diese Theorie den Befund dass in abgeschlossenen Gefassen Kerzen nach einiger Zeit erloschen Luft sollte danach nur eine bestimmte Menge aus der Kerze entweichendes Phlogiston aufnehmen konnen Auch die Erkenntnis dass ein Teil der Luft nach spaterer Erkenntnis der Sauerstoff die Verbrennung langer unterhalten kann wurde von Joseph Priestley anfangs damit erklart dass dieser Teil dephlogestierte Luft sei die somit mehr Phlogiston aufnehmen konne Die Realitat von Phlogiston schien in dieser Zeit bewiesen so gab es wenige Versuche die Ablaufe anders zu erklaren denn mit der Annahme des Phlogistons schien alles erklarbar zu sein Man hatte in dieser Periode der naturwissenschaftlichen Forschung nicht den Anspruch der restlosen Aufklarungsarbeit aller Detailkenntnisse und war durch die teilweise subjektiven Beobachtungsmoglichkeiten eingeschrankt In der Absicht ganzheitlicher Erklarungsversuche blieben die Naturwissenschaften dabei sittlich schone mit den alteren weltanschaulichen Ansichten zur Natur zu verbinden Selbst Forscher wie Joseph Priestley die den inneren Widerspruch zur Phlogistontheorie erkannten verblieben bei ihren Erklarungsversuchen auf dieser Theorie Carl Wilhelm Scheele beschreibt in seinem im Jahre 1777 erschienenen Buch Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer einen die Verbrennung fordernden Anteil der Luft und nennt diesen Feuerluft Sauerstoff Auch gibt er mehrere Moglichkeiten an wie diese Feuerluft hergestellt werden konnte beispielsweise durch das Erhitzen von Braunstein Mangandioxid mit konzentrierter Schwefelsaure H2SO4 Der Zeit gemass interpretierte er diese Vorgange im Rahmen der Phlogistontheorie Die Verbrennung organischer Stoffe verlauft ohne die damals noch unbekannten gasformigen Reaktionsprodukte meist unter Gewichtsverlust Nach der Phlogistontheorie soll dabei das vorher von den Pflanzen aufgenommene Phlogiston wieder abgegeben werden Gleiche Erklarungen sind auch fur einige Nichtmetalle wie Phosphor oder Schwefel moglich Bei Metallen gab es Probleme da diese im Allgemeinen feste Oxide bilden und somit beim Verbrennen schwerer werden Die von Boyle unternommenen Versuche wurden jedoch dadurch entkraftet dass es auf das spezifische Gewicht und nicht auf das absolute Gewicht ankame 9 Im Ubrigen waren im 18 Jahrhundert die experimentellen Moglichkeiten beschrankt so dass viele Chemiker auf Grund des unbeobachteten Verdampfens eines Teils des Oxides von Gewichtsabnahmen berichteten Die Reduktion von Metalloxiden mit Kohle zu Metallen ist durch die Aufnahme von Phlogiston aus der Kohle widerspruchslos erklart worden Im Zuge der Entdeckung gasformiger Verbindungen und mit dem Einsatz genauerer Messmethoden wurden zunehmend Probleme und Irrtumer dieser Theorie deutlich Insbesondere fehlte eine schlussige Erklarung fur die Gewichtszunahme bei Verbrennungen von Metallen Um die Theorie zu retten versuchten Befurworter dem Phlogiston Eigenschaften zuzuschreiben wie eine negative Masse so einer der letzten Verteidiger der Lehre Friedrich Albrecht Carl Gren vergleiche auch Massenwirkungsgesetz Ein grosses Problem war auch dass es nicht gelang das Phlogiston direkt nachzuweisen So wurde bei der weiteren Entwicklung der Chemie im 18 Jahrhundert der damals entdeckte Wasserstoff teilweise fur Phlogiston gehalten unter anderem von dessen Entdecker Henry Cavendish oder auch die Elektrizitat Giambatista Beccaria ausgehend von dessen Beobachtung der Reduktion von Metallkalken durch elektrische Entladungen Endgultig widerlegt wurde die Theorie erst 1785 von Antoine Lavoisier der zeigen konnte dass alle Verbrennungsphanomene ohne Einsatz von aussergewohnlichen Annahmen mit seiner Oxidationstheorie und durch das Gas Sauerstoff erklart werden konnten Die letzte starke Hypothese der Phlogiston Theorie die Erklarung der Wasserstoffentstehung bei Reaktion von Metallen mit Sauren konnte von ihm durch die Erkenntnis dass Wasser eine Verbindung von Sauerstoff und Wasserstoff ist entkraftet werden Lavoisier organisierte eine systematische Kampagne gegen die Phlogistonlehre die er in seinen Reflexions sur la phlogistique von 1786 programmatisch kritisierte sowie in seinem Lehrbuch der Chemie Lavoisiers Lehre wurde auch als antiphlogistische Chemie bekannt ein Wort das Richard Kirwan 1787 pragte einer der letzten grossen Phlogistonanhanger er kapitulierte schliesslich wie auch andere bekannte Phlogiston Anhanger wie Joseph Black Letzte noch mogliche Erklarungsversuche des Phlogistons als Warmestoff den auch Lavoisier unabhangig von der Phlogistonlehre noch fur real hielt konnten 1798 von Benjamin Thompson zugunsten der Theorie von der Bewegung der Teilchen widerlegt werden Er liess in Kanonenrohren stumpfe Stahlbohrer laufen Die Rohre wurden immer wieder aufs Neue heiss und das angeblich vorhandene Phlogiston durch Wasser abgefuhrt Die Warme konnte also nicht durch einen in den Rohren vorhandenen erschopflichen Stoff hervorgerufen worden sein Die wichtigen Auswirkungen dieser Theorie BearbeitenObgleich die Theorie die Verhaltnisse nach heutiger Kenntnis umkehrte konnte mit dieser Deutung in jener Periode der Wissenschaftsgeschichte vieles besser erklart und systematisiert werden Die Phlogistontheorie konnte ausreichend die Oxidations und Reduktionsprozesse verstandlich machen Sie regte dazu an das feinst verteilte Phlogiston aufzufangen und zu untersuchen und die Gaseigenschaften zu verstehen 10 Die Theorie ermoglichte eine Systematisierung von Stoffgruppen die Sauren und Basen bilden Wissenschaftler die sich mit dem Phlogiston auseinandersetzten nbsp Franz Carl Achard 1753 1821 nbsp Henry Cavendish 1731 1810 mit Abbildung seiner Unterschrift Titelblatt aus The Life of the Hon Henry Cavendish nbsp Friedrich Albrecht Carl Gren 1760 1798 nbsp Antoine Laurent de Lavoisiers 1743 1794 Oxidationstheorie loste die Phlogistontheorie ab nbsp Joseph Priestley 1733 1804 nbsp Carl Wilhelm Scheele 1742 1786 beschrieb 1771 1772 die Feuerluft oder spateren Sauerstoff nbsp Alessandro Volta 1745 1827 Erster Versuch einer Tabelle der neueren Meinungen verschiedener Naturforscher uber die Zusammensetzung einfacher StoffeTaschenbuch fur Scheidekunstler und Apotheker auf das Jahr 1791 Zwolftes Jahr Weimar 11 Feuer Phlogiston Wasser Heisse Luft Phlogistisierte Luft Inflammable Luft Luftsaure Metall Metallkalkheute Warme Wasserstoff Sauerstoff Sauerstoff Stickstoff Wasserstoff Kohlendioxid Elemente MetalloxidAchard Freye Feuermaterie Ein besonderer Stoff Mit Feuermaterie verbundenes Wasser Elementarluft Brennbares und Saure Elementarluft und eine besondere Saure Metallische Erde und Phlogiston Metallische ErdeCavendish Freye Feuermaterie Ein besonderer Stoff Reine und inflammable Luft entbranntes Wasser Salpetersaure mit Phlogiston Metallische Erde und Phlogiston Metallische Erde mit WasserGren Freye Warme und Lichtmaterie Gebundene Warme und Lichtmaterie Warmematerie und Wasser Reine Luft mit Phlogiston Warmestoff Wasser Brennstoff Saure Vitriol Salz oder Pflanzensaure Eine eigene phlogistisierte Saure Metallische Erde und Phlogiston Metallische ErdeLavoisier Freye Feuermaterie Dephlogistierte und inflammable Luft Feuermaterie und Sauerstoff Durch Feuermaterie veranderte Salpetersaure Sauerstoff und Kohlenstoff einfacher Stoff Metall und SauerstoffPriestley Freye Feuermaterie Elementarstoff Elementarstoff Reine Luft und Brennbares Phlogiston an eine feine Erde gebunden Modificierte Vitriol und Salpetersaure Metall Erde und inflammable Luft Metallische ErdeScheele Phlogiston und Feuerluft Elementarstoff Elementarstoff Reine Luft und Brennbares Abanderung der Salpetersaure Metall Erde und Phlogiston Metallische Erde und WasserVolta Freye Warmematerie Gebundene Warme mit Luftsaure Elementarstoff Mit Brennbarem ubersattigte Luftsaure Brennbare und Lebensluft Metallische Erde Ablosung durch die Oxidationstheorie BearbeitenDie Phlogistontheorie wurde Ende des 18 Jahrhunderts durch die Oxidationstheorie des Chemikers Antoine Lavoisier abgelost Zunachst entwickelte man u a auch Lavoisier 12 die Kalorische Theorie auch sie ist eine uberholte Theorie der Warme Sie postulierte eine kalorische Substanz die unsichtbar sei kein Gewicht besitze und sich zwischen den Molekulen aufhalte sowie Korpergrenzen durchdringe Die kalorische Substanz entwickelte in sich selbst eine Abstossungskraft was erklarte dass sie den Ausgleich von hoher zu niedriger Konzentration suche d h vom warmeren zum kalteren Korper fliesse 13 Sie wurde 1783 von Antoine Lavoisier eingefuhrt wobei dieser auf Arbeiten von Joseph Black aufbaute Georg Ernst Stahl und seine nachfolgenden Vertreter der Phlogistontheorie d h alle Phlogistoniker sahen im Phlogiston eine Substanz die beim Verbrennen freigesetzt werde Man bezeichnete etwa die Umwandlung von Metallen durch Erhitzen an Luft auch als Verkalken es hiess das Metall verliere Phlogiston Umgekehrt werde das Phlogiston beim Erhitzen eines Erzes mit Kohle eben von letzterer unter Bildung eines glanzenden Metalles aufgenommen werden Lavoisier uberzeugte sich als Skeptiker im Laufe seiner Experimente dass die Stoffe beim Verbrennen Oxidation Sauerstoff binden Durch die Korrektur der Theorie auf Basis der Ergebnisse seiner genauer gewordenen Experimente konnte er im Widerspruch zur herrschenden Meinung die heute anerkannte Deutung der Wirklichkeit ausbauen Schliesslich liessen sich aus diesem geanderten Verstandnis weitere Gesetzmassigkeiten ableiten so zum Beispiel das von Joseph Louis Proust formulierte Gesetz der konstanten Proportionen 1797 oder das von John Dalton im Jahre 1805 erkannte Daltonsche Gesetz nbsp Joseph Louis Proust 1754 1826 gezeichnet von Ambroise Tardieu 1788 1841 um 1795 nbsp John Dalton 1766 1844 Fur die Erkenntnisentwicklung war die Stahlsche Phlogistontheorie eine Innovation Zum einen begriff er dass das Verbrennen eines Stoffes aus einer Reaktion zwischen zwei materiell verschiedenen Substanzen modern gesprochen aus einem chemischen Prozess bestand zum anderen erkannte er durch die von ihm eingefuhrten Experimente gleichzeitig deren Reversibilitat oder Wechselseitigkeit Ein Stoff A gibt das Phlogiston ab ein anderer Stoff B nimmt es auf Verbrennung modern gesprochen Oxidation Andererseits kann Stoff B das aufgenommene Phlogiston wieder an Stoff A abgeben Reduktion Stahl entdeckte die wechselseitige Bedingtheit dieser Verbrennungs Oxidations und Reduktionsvorgange Zum Widerspruch mit dieser Theorie fuhrten bei den nachfolgenden Vertretern der Phlogistontheorie insbesondere die Vernachlassigung der gasformigen Reaktionspartner dieser reversiblen Prozesse 14 Das beobachtete Phanomen welches sich auf die Gewichtszunahme der Metalle wahrend der Verbrennung bezog wurde letztlich von Lavoisier in einer Reihe verschiedener Versuche bestatigt und erklart Als Joseph Priestley im Jahre 1774 ein Gas entdeckte welches vor allen andern fahig war die Verbrennung zu unterhalten erhielt die Kritik an der Phlogistontheorie indirekt eine weitere Unterstutzung Lavoisier zeigte dass Priestleys Gas eines der Elemente der Luft war und nannte es Oxygene Sauerstoff Von jetzt an war die Bedeutung der Luft wahrend der Verbrennung eindeutig Bei der Verbrennung werde nicht Phlogiston abgegeben sondern Luft oder vielmehr deren Bestandteile absorbiert Die Verbrennung war keine Zersetzung sondern eine Verbindung welche vor sich geht indem ein gewisses Element der Luft mit dem brennbaren Korper fixiert wird Dieser nimmt an Gewicht zu indem er verbrennt oxidiert und die Gewichtszunahme ist genau dem Gewicht des hinzugetretenen gasformigen Korpers gleich 15 Lavoisier untersuchte die Gewichtsveranderungen verschiedener Stoffe bei Oxidation und bei Reduktion und entdeckte dass das gerade aufgefundene Element Sauerstoff dabei die entscheidende Rolle spielt Vergeblich versuchten die Verteidiger der Phlogistontheorie so Henry Cavendish Joseph Priestley und Carl Wilhelm Scheele selbst die Theorie Stahls zu bewahren indem sie dieselbe modifizierten und behaupteten die Rolle der Luft bestehe darin brennbaren Korpern das Phlogiston zu entziehen 16 Lavoisier wies dadurch nach dass sich beim Verbrennen von Metallen oder Schwefel diese mit Sauerstoff vereinigen dabei so viel Sauerstoff verbraucht wird wie in den entstandenen Oxiden enthalten ist man um Metalle aus den Oxiden wiederzugewinnen nicht Phlogiston hinzufugen sondern den Sauerstoff entfernen muss Betrachtet man die Kritik an der Phlogistontheorie etwa mit den Begriffen von Joseph Priestleys dephlogisticated air oder Antoine Laurent de Lavoisiers oxygene so lassen sich beide Konzepte unschwer mit dem modernen Konzept der Redoxreaktion oder dem Lewis Saure Base Konzept verbinden Sauren sind Stoffe die Kationen 17 abspalten oder Anionen oder Elektronen aufnehmen konnen also Oxidationsmittel die bei einer chemischen Reaktion dadurch reduziert werden Ruckubersetzt in die Theorie des Phlogistons entsprache dies einer Phlogistonaufnahme Es sind somit Elektrophile und entsprechen elektrochemisch dem Pluspol Anode oder dem oxygene oder der dephlogisticated air 18 Fur Basen gelten dann die reziproken Annahmen Hier bedeutete dies in der Ruckubersetzung eine Phlogistonabgabe Literatur BearbeitenGilman McCann Chemistry Transformed The Paradigmatic Shift from Phlogiston to Oxygen Ablex Pub 1978 ISBN 0 89391 004 X Peter Laupheimer Phlogiston oder Sauerstoff Wissenschaftliche VG 1992 ISBN 3 8047 1212 6 William H Brock Viewegs Geschichte der Chemie Vieweg Braunschweig 1997 ISBN 3 540 67033 5 Irene Strube Rudiger Stolz Horst Remane Geschichte der Chemie Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin 1986 ISBN 3 326 00037 5 S 54 ff Gunther Bugge Hrsg Das Buch Der Grossen Chemiker Band 1 6 Auflage 1 Auflage 1929 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index php title Phlogiston amp oldid 236094186