Deeltjesmodel

Het waren de Griekse denkers die zich er het eerst echt gingen in verdiepen vanaf de 6e eeuw voor Christus. Het woord “denkers” is hierbij van zeer groot belang. Ze hielden immers niet van proefondervindelijk onderzoek. Alles waaraan men zijn handen kon vuil maken, was slavenwerk. Men zag, men dacht na en men trok dan conclusies.

In de middeleeuwen werd aan wetenschap gedaan door de alchimist. Aan de opvattingen van Aristoteles werd in wezen niets veranderd, alleen de elementen werden vervangen door “principes”: zwavel, kwik en zout. Als iets brandbaar was, bevatte het zwavel. Kwik wees op het metaalkarakter en soms op de vloeibaarheid. De zouten waren wat achterbleef na verbranding.
Voor hen bevatte goud een zeer zuiver kwik, dus dachten zij dat ze uit koper en ijzer goud konden maken, omdat die naast kwik nog onzuiverheden bevatten. Zij redeneerden dus zo slecht nog niet, maar hun cruciale fout was dat zij het verschil niet zagen tussen element en verbinding. Wetenschappelijk gezien hebben zij niet zoveel verwezenlijkt, maar zij zetten wel de toon voor het uitvoeren van experimenten.

Lijnrecht daar tegenover waren er de Grieken die een voorliefde hadden voor alles wat mooi en harmonisch was. Zij beschouwden de natuur als een harmonisch geheel, waarin alle stoffen gemaakt werden uit één oerstof. Volgens Thales van Milete was die oerstof “water” omdat er op een droge vlakte uit het niets iets kan groeien na een regenbui. Water komt in veel vormen voor en water omgeeft al het land. Het lijkt ons nu wat belachelijk maar deze eerste stap was belangrijk omdat hij de natuurlijke verschijnselen wilde verklaren vanuit één basisprincipe, omdat hij dit wou doen zonder de hulp van de godenwereld in te roepen, omdat hij uitging van feiten en logisch redeneren en omdat hij de weg vrij maakte voor de filosofen achter hem.

De Siciliaan Empedocles ging anders te werk. Hij bekeek de eigenschappen van de stoffen en kwam tot 4 kenmerken die
samen aanleiding gaven tot 4 elementen.

Toen kwam Aristoteles. Hij heeft de wetenschap uit de oudheid verzameld en geordend. Hij kon zich wel vinden in de 4 elementen van Empedocles en voegde er een 5e aan toe. Hij nam immers 3 bewegingen waar: naar boven (lucht en vuur), naar beneden (water en aarde) en in een kring. Het 5e element moest dus in een kring draaien en dat was overduidelijk datgene waaruit de sterren zijn gemaakt: de ether. Aether of ether was de Griekse god van de atmosfeer. Het was ook de stof die de goden inademden. Aristoteles was zo’n groot denker en op vele gebieden een autoriteit dat men zijn ideeën tot aan de renaissance als onbetwistbaar aanzag, wat de ontwikkeling van de experimentele fysica zeker niet ten goede kwam en wat ook nooit zijn bedoeling geweest is. 2000 jaar lang hebben zijn ideeën stand gehouden.

Aan de ene kant hadden we Democritos die oa. schreef: "Volgens de gangbare opvattingen bestaat er zoetheid en bitterheid, warmte en koude, geuren en kleuren, maar in werkelijkheid bestaan slechts de atomen en de lege ruimte waarin die atomen bewegen. De dingen die wij waarnemen worden als werkelijkheid beschouwd, doch de enige werkelijkheid zijn de atomen en de lege ruimte." Voor Democritos hadden de atomen geen eigenschappen die door de mens konden worden waargenomen.

Vanaf de 16e eeuw komt er een lichte kentering. In de personen van Simon Stevin (1548-1620) en Galileo Galileï (1564-1642) kreeg de natuurwetenschap er een proefondervindelijk tintje bij. Zij durfden de proef voor de theorie te plaatsen, bv met de valbeweging en de slinger. Men neemt een eerste start om de elementen van Empedocles aan te vallen.

Het was de Ier Robert Boyle die als eerste echt komaf maakte met een aantal van vorige theorieën. Hij was ervan overtuigd dat "alle materie uit vaste deeltjes bestaat, met elk een kenmerkende vorm (cfr. atomen), die zich met elkaar verbinden tot groepen (cfr. moleculen)". Jammer is wel dat hij nog altijd via verbranding tot geheimen van een stof probeerde door te dringen. Voor hem was verbranden = ONTbinden. Hij is er ook nog altijd zeker van dat het koken van water aarde geeft.
Uiteindelijk komt men tot een compromis: de stoffen bestaan uit kleine deeltjes en bezitten daarbij nog een aantal eigenschappen zonder gewicht, de imponderabilia:
o een lichaam dat brandbaar was, bevatte het “phlogiston”, dat na verbranding verdween,
o toen men waarnam dat een stuk ijzer warm werd door er op te slaan, stelde men dat het stuk “warmtestof” bevatte, dat aan de oppervlakte gekomen was,
o de “elektrische fluïde” trad naar buiten bij het wrijven op een glasstaaf.

We zijn ondertussen in de 18e eeuw aanbeland. Eerder bij toeval ontdekte Priestley dat water geen element is. Men kon het namelijk verkrijgen uit 2 andere stoffen, namelijk uit lucht en waterstof.

Lavoisier was eigenlijk de eerste die via het experiment de aanval lanceerde op de phlogistontheorie en alles wat erbij hoorde. Het grootste verschil met zijn voorgangers was dat hij zuiver glaswerk gebruikte en heel precies mat.. Om geen last te hebben van roet, gebruikte hij de zuivere warmte van de zon door brandglas (of dus een bolle lens) te gebruiken. De “aarde” die de meesten terugvonden na het koken van water, was na zijn experiment niet te zien. Het moest dus van het glaswerk afkomstig zijn. Het eerste waanbeeld was dus gesneuveld.
Het volgende dat hij aanpakte was het fenomeen van de verbranding. Na herhaaldelijke proeven met precieze massameting, toonde hij aan dat verbrandingsproducten zwaarder waren dan hun oorspronkelijke ingrediënten. Dat zou betekenen dat het phlogiston een negatieve massa zou hebben. Na verder experimenteren ontdekte hij het verband tussen lucht en verbranding en stelde uiteindelijk dat verbranding geen ontbinding is, maar een verbinding met bestanddelen van de lucht. Verbranden = VERbinden. Hij ontdekte verder ook dat water bestaat uit waterstof en zuurstof en dat lucht bestaat uit zuurstof en stikstof. Beide zijn dus geen elementen.
Uiteindelijk poneerde hij de belangrijke grondwet van de chemie: “Geen stof kan vernietigd of geschapen worden”. Jammer dat hij tegelijkertijd ook een soort belastingontvanger was en dat dat hem zijn hoofd kostte tijdens de Franse Revolutie.