Maleriet «An experiment on a bird in the air pump» viser en familie samlet for å se en naturforsker demonstrere hvor viktig luft er for åndingen.
Maleriet «An experiment on a bird in the air pump» viser en familie samlet for å se en naturforsker demonstrere hvor viktig luft er for åndingen.

Derfor ble oksygen viktig for moderne kjemi

POPULÆRVITENSKAP: Oksygen er det vanligste grunnstoffet i jordskorpen, og det tredje vanligste grunnstoffet i universet. Oksygen har også en sentral plass i historien om hvordan kjemien ble reformert på slutten av 1700-tallet.

Publisert

I 1768 fanget kunstneren Joseph Wright of Derby et av vitenskapens sentrale øyeblikk, i maleriet «An Experiment on a Bird in an Airpump».

Bildet viser en gruppe fintfolk, trolig en storfamilie, som er samlet for å se en naturforsker demonstrere hvilken betydning luft har for åndingen.

Luft er på denne tiden fortsatt ett av fire urstoffer eller grunnstoffer, sammen med jord, ild og vann, og det er lite som tilsier at luft deltar i prosesser i kroppen – eller i laboratoriet for den del. Men mange er nysgjerrige på luft og hvilken betydning det har.

I øyeblikket som Joseph Wright har foreviget skal en kakadue utsettes for et vitenskapelig eksperiment, der luft gradvis skal pumpes ut av glassbeholderen den er plassert i.

Barna i bildet aner at det kommer til å bli ubehagelig.

Luft var avgjørende, men hvordan?

Ifølge naturfilosofen Robert Boyle, som gjorde tilsvarende eksperimenter ved Royal Society i London omtrent hundre år før maleriet til Wright, tok det kun et par minutter før en fugl plassert i en glassbeholder ville vise sykdomstegn og kaste opp. Ble ikke ny luft tilført i løpet av kort tid, ville den dø innen ti minutter.

Boyle og hans kolleger gjorde forsøk med brennende stearinlys og med insekter, mus, ender, slanger og fugler. Det var tydelig at luft på en eller annen måte var avgjørende for å opprettholde forbrenning og liv, men hva som var den konkrete årsaken til at livet opphørte når luften ble pumpet ut var de ikke sikre på.

Oppdaget deflogistisert luft

I løpet av 1700-tallet var flere naturforskere opptatt av å karakterisere luft. Utviklingen av gassoppsamlingsapparater, såkalte «pneumatiske trau», gjorde det enklere å beskrive egenskapene til ulike typer luft. Den engelske naturforskeren og teologen Joseph Priestley var en av dem som arbeidet med dette. På 1770-tallet oppdaget han blant annet det vi i dag kaller lystgass, oksygen, ammoniakk, hydrogenklorid og svoveldioksid.

Én måte å undersøke egenskapene til luft fra ulike kilder var å la dyr puste i dem. Gjennom å utsette dyr for gjærende væske som avga såkalt «bunden luft» - det som vi i dag kaller karbondioksid, oppdaget Priestley at lufta ikke var god å puste i. Dyr ble slått ut, men vant tilbake pusten da de ble flyttet på.

Én type luft skilte seg ut ved at den var spesielt god for ånding. Denne produserte Priestley ved å varme opp et rødt stoff som ble kalt rød kvikksølvkalk. Lufta som ble produsert fikk lys til å brenne med sterk flamme og mus til å leve lenger enn i vanlig luft. Kvikksølvkalk blir i dag kalt for kvikksølv(II)oksid, og lufta eller gassen som avgis når det varmes opp kaller vi for oksygen.

Priestley kalte den livgivende lufta for deflogistisert luft, fordi man på den tiden mente at forbrenning var avgivelse av et stoff som het flogiston. Jo mindre flogiston et stoff inneholdt, jo lenger kunne et stearinlys brenne, og et levende vesen puste i det.

Fra deflogistisert luft til syredanner

I de fleste historier om oppdagelsen av oksygen figurerer hele tre navn. I tillegg til engelske Priestley, finner vi svenske Carl Wilhelm Scheele og franske Antoine Laurent Lavoisier. Scheele fremstilte trolig gassen først, mens Priestley publiserte arbeidet først. Begge tolket sine funn i lys av den omtalte «flogistonteorien».

Lavoisier, som gjentok Priestleys eksperiment, tolket derimot funnene på en ny og revolusjonerende måte. For ham var forbrenning rett og slett en reaksjon med den livgivende lufta – og den nye lufta ett av mange grunnstoffer. Han kalte grunnstoffet «oksygen», som betyr «syredanner» fordi han observerte at flere stoffer kunne danne syrer sammen med oksygen – derav begrepet «surstoff».

Ideen om forbrenning som reaksjon med luft dannet grunnlaget for en ny, reformert kjemi, som Lavoisier og hans støttespillere arbeidet hardt for å få innført. Et helt nytt kjemispråk ble presentert for å fjerne alle rester av den gamle teorien om flogiston, og erstatte dem med nye, moderne og systematiske navn på grunnstoffene, slik som «oksygen» og «hydrogen», som vi fortsatt bruker.

Lavoisiers nye kjemi rommet også en mer moderne forståelse av hva et grunnstoff var. Sammen med medarbeidere bidro han til å demonstrere at både luft og vann besto av flere stoffer, og dermed ikke kunne være grunnstoffer likevel.

Som erstatning for jord, luft, ild og vann presenterte Lavoisier en tabell med 33 grunnstoffer – som skulle være endepunkter for kjemiske analyser og dermed de enkleste stoffene naturen kunne gi.

Livets luft var blitt sentrum for den moderne kjemi.