BREVE HISTORIA DE LA QUIMICA

BREVE HISTORIA DE LA QUIMICA

ISAAC ASIMOV

1. LA ANTIGUEDAD

LA PIEDRA Y EL FUEGO

Los primeros homdres que empezaron a utilizar instrumentos se servian de la naturaleza tal como la encontraban. El femur de animal de buen tamaño o la rama arancada de un arboleran magnificas garrotas. Y ¿ que mejor proyectil que una piedra? Con el paso de los milenios, los hombres primitivos aprendieron a tallar las piedras, dándoles un borde cortante o una forma que permitiera asirlas fácilmente. El siguiente paso consistió en unir la piedra a un astil de madera tallado para este propósito. Pero, de todas formas, sus piedras talladas seguían siendo piedras, y su madera tallada seguia siendo madera. Sin emdargo, en ocaciones la naturalesa si cambiaba. por ejemplo un rayo podia incendiar un bosque y eso reduciria loa arboles .La carne conseguida mediante la caza podía estropearse y oler mal; y el jugo de las frutas podía agriarse con el tiempo, o convertirse en una bebida extrañamente estimulante. Este tipo de alteraciones en la naturaleza de las sustancias (acompañadas, como a veces descubrían los hombres, de cambios fundamentales en su estructura) constituyen el objeto de la ciencia que hemos dado en llamar Química. La posibilidad de benifisiarse de algunos fenomenos quimicos se hizo realidad cuando el homdre fue capaz de producir y mantener el fuego.

Tras este descubrimiento el hombre se convirtio en unquimico practico al idear metodos para que la madera o otro material, se combinase con el aire a una velocidad suficiente y producir asi luz y calor. El calor generado por el fuego servía para producir nuevas alteraciones químicas: los alimentos podían cocinarse, y su color, textura y gusto cambiaban. El barro podía cocerse en forma de ladrillos o de recipientes. Y, finalmente, pudieron confeccionar cerámicas, piezas barnizadas e incluso objetos de vidrio. Los primeros materiales que usó el hombre eran universales, en el sentido de que se encuentran en cualquier parte: madera, hueso, pieles, piedras... De todos ellos la piedra es el más duradero, y los útiles de piedra tallada son los documentos más claros de que disponemos actualmente para conocer aquel dilatado periodo.por eso hablamos de la edad de piedra. Aún estaba el hombre en esta época de la piedra tallada cuando, unos 8.000 años a. de C, en la región que ahora conocemos como Oriente Medio, se introdujo un cambio revolucionario en la producción de alimentos: hasta ahora el hombre obtenía la comida cazando, igual que cualquier otro animal. Pero a partir de este momento aprendió a domesticar y cuidar animales, disponiendo así siempre de comida abundante y segura. Y lo mas importante aprendio a cultivar plantas. Como consecuencia de la acumulación de alimentos que trajeron consigo la cría de animales y la agricultura, se registró un importante aumento de la población. La agricultura exige fijr el lugar de residencia, y nuestros antecesores construyeron viviendas, y empezaron a desarrollarse poco a poco las primeras ciudades. Esta evolucion determina literalmente el comienzo de la ( civilisacion). Esta Nueva Edad de la Piedra o Neolítico se caracterizó por un cuidadoso pulido de la piedra. La alfarería fue otro de los factores que contribuyeron al desarrollo. los logros del Neolítico superior se extendieron fuera de la región de Oriente Medio el año 4000 a. de C. aparecen características de esta cultura en el oeste de Europa. Pero en esta época las cosas ya estaban suficientemente maduras en Oriente Medio -Egipto y Sumeria, lo que hoy es Iraq- para que se produjesen nuevos cambios.

El hombre empezaba a servirse de unos materiales relativamente raros. Alentado por las útiles propiedades de estos materiales, aprendió a sobrellevar las incomodidades de una búsqueda tediosa y unos procedimientos complicados. A estos materiales se les conoce por el nombre de metales.

LOS METALES

Los primeros metales debieron de encontrarse en forma de pepitas. Y con seguridad fueron trozos de cobre o de oro, ya que éstos son de los pocos metales que se hallan libres en la naturaleza. El color rojizo del cobre y el tono amarillo del oro debieron de llamar la atención, y el brillo metálico, mucho más hermoso y sobrecogedor que el del suelo circundante, incomparablemente distinto del de las piedras corrientes, impulsaban a cogerlos. el primer huso que se dio a los metales fue el ornamental, fin para que servia casi cualquier cosa se encontrara por ejemplo piedresillas coloreadas y perlas. los metales presentan una ventaja sobre los demás objetos llamativos: son maleables, es decir, que pueden aplanarse sin que se rompan (la piedra, en cambio, se pulveriza, y la madera y el hueso se astillan y se parten). Esta propiedad fue descubierta por casualidad, indudablemente, pero no debió pasar mucho tiempo entre el momento del hallazgo y aquel en que un cierto sentido artístico llevó al hombre a golpear el material para darle formas nuevas que pusieran más de relieve su atractivo. Los artífices del cobre se dieron cuenta de que a este metal se le podía dotar de un filo cortante como el de los instrumentos de piedra, y que el filo obtenido se mantenía en condiciones en las que los instrumentos de piedra se mellaban. Posteriormente vieron cómo un filo de cobre romo podía volver a afilarse con más facilidad que uno de piedra. Solamente la escasez del cobre impidió que su uso se extendiera más, tanto en la fabricación de herramientas como en la de objetos ornamentales.

El cobre se hizo más abundante cuando se descubrió que podía obtenerse a partir de unas piedras azuladas. Cómo se hizo este descubrimiento, o dónde o cuándo, es algo que no sabemos y que probablemente no sabremos jamás. El cobre se hizo más abundante cuando se descubrió que podía obtenerse a partir de unas piedras azuladas. Cómo se hizo este descubrimiento, o dónde o cuándo, es algo que no sabemos y que probablemente no sabremos jamás. El cobre se hizo más abundante cuando se descubrió que podía obtenerse a partir de unas piedras azuladas. Cómo se hizo este descubrimiento, o dónde o cuándo, es algo que no sabemos y que probablemente no sabremos jamás. En cualquier caso, el cobre fue lo suficientemente abundante como para que se utilizara en la confeccion de herramientas en los centros mas avanzados de la civilisacion. en una tumba ejipsia sea encontrado un sarten con una antiguedad aproximada de 5.200 años a. de c. en el tercer milenio a. de c. se descubrio una variedad de cobre especialmente dura, obtenida al calentar juntos minerales de cobre y de estaño. a este mineral de cobre y estaño se le llamo cobre hacia el año 2000 a. de c. ya era lo bastante comun para ser utilizad en la confeccion de armas y corazas. El acontecimiento histórico más conocido de la Edad del Bronce fue la guerra de Troya, en la que soldados con armas y corazas de bronce disparaban flechas con punta de este metal contra sus enemigos. La suerte iba a favorecer de nuevo al hombre de la Edad del Bronce, que descubrio un metal a un mas duro: hierro. Por desgracia era demasiado escaso y precioso como para poder usarlo en una gran cantidad de armaduras. en un principio las únicas fuentes de hierro eran los trozos de meteoritos, naturalmente muy escasos. Ademas, no habia ningun procedimiento para extraer hierro de las piedras. El problema radica en que el hierro está unido mucho más firmemente, formando mineral, de lo que estaba el cobre. Se requiere un calor más intenso para fundir el hierro que para fundir el cobre. El fuego de leña no bastaba para este propósito, y se hiso neccesario utilizar fuego de carbon natural,mas intenso , pero solo arde en condiciones de buena ventilacion. El secreto de la fundición del hierro fue por fin desvelado en el extremo oriental de Asia Menor, y al parecer en una época tan temprana como 1.500 años a. de C. Los hititas, que habían levantado un poderoso imperio en Asia Menor, fueron los primeros en utilizar corrientemente el hierro en la confección de herramientas.

El hierro puro (hierro forjado) no es demasiado duro. Sin embargo, un instrumento o una armadura de hierro mejoraba al dejar que una cantidad suficiente de carbón vegetal formara una aleación con ese metal. Esta aleación -que nosotros llamamos acero- se extendía como una piel sobre los objetos sometidos a tratamiento y les confería una dureza superior a la del mejor bronce, manteniéndose afilados durante más tiempo. Un ejército protegido y armado con hierro duro podía enfrentarse a otro ejército pertrechado de bronce con muchas probabilidades de vencer. Estamos en la Edad del Hierro.

grecia: los elementos

Hacia el año 600 a. de C, el sutil e inteligente pueblo griego dirigía su atención hacia la naturaleza del Universo y la estructura de los materiales que lo componían. Los eruditos griegos o «filósofos» (amantes de la sabiduría) estaban más interesados en el «por qué» de las cosas que en la tecnología y las profesiones manuaales. en resumen fueron los los primeros que -segun nuestras noticias- se enfrentaron con lo que ahora llamamos teoria quimica. El primer teórico fue Tales (aproximadamente 640-546 a. de C). Quizá existieron griegos anteriores a Tales, e incluso otros hombres anteriores a los griegos, capaces de meditar correcta y profundamente sobre el significado de los cambios en la naturaleza de la materia. Tales fue un filosofo griego nacido en Mileto, region situada en el egeo, en la costa del oeste lo que ahora es Turquia.

Tales debió de plantearse la siguiente cuestión: si una sustancia puede transformarse en otra, como un trozo de mineral azulado puede transformarse en cobre rojo, ¿cuál es la naturaleza de la sustancia? ¿Es de piedra o de cobre? ¿O quizá es de ambas cosas a la vez? ¿Puede cualquier sustancia transformarse en otra mediante un determinado número de pasos, de tal manera que todas las sustancias no serían sino diferentes aspectos de una materia básica? Para Tales la respuesta a la última cuestión era afirmativa, porque de esta manera podía introducirse en el Universo un orden y una simplicidad básica. Quedaba entonces por decidir cuál era esa materia básica o elemento2. Tales decidió que este elemento era el agua. De todas las sustancias, el agua es la que parece encontrarse en mayor cantidad. El agua rodea a la Tierra; impregna la atmósfera en forma de vapor; corre a través de los continentes, y la vida es imposible sin ella. La Tierra, según Tales, era un disco plano cubierto por la semiesfera celeste y flotando en un océano infinito. La tesis de Tales sobre la existencia de un elemento a partir del cual se formaron todas las sustancias encontró mucha aceptación entre los filósofos posteriores. No así, sin embargo, el que este elemento tuviera que ser el agua. En el siglo siguiente tales, el pensamiento astonomico llego poco a poco a la conclusion de que el cielo que rodea a la Tierra no es una semiesfera, si no una esfera completa. La Tierra, tambien esferica, estaba sus pendida en el centro de la cavidad formada por la esferta celeste. Los griegos no aceptaban la noción de vacío y por tanto no creían que en el espacio que hay entre la Tierra y el distante cielo pudiera no haber nada. Y como en la parte de este espacio que el hombre conocía habia aire, parecía razonable suponer que también lo hubiese en el resto.

Tal pudo haber sido el razonamiento que llevó a Anaxí-menes, también de Mileto, a la conclusión, hacia el 570 a. de C, de que el aire era el elemento constituyente del Universo. Postuló que el aire se comprimía al acercarse hacia el centro, formando así las sustancias más densas, como el agua y la tierra (fig. 2). Por otra parte, el filósofo Heráclito (aproximadamente 540-475 a. de C), de la vecina ciudad de Éfeso, tomó un camino diferente. Si el cambio es lo que caracteriza al Universo, hay que buscar un elemento en el que el cambio sea lo más notable. Esta sustancia, para él, debería ser el fuego, en continua mutación, siempre diferente a sí mismo. La fogosidad, el ardor, presidían todos los cambios3.

Grecia los atomos

Otro importante tema de discusión encontró un amplio desarrollo entre los filósofos griegos: el debate sobre la divisibilidad de la materia. Los trozos de una piedra partida en dos, incluso reducida a polvo, siguen siendo piedra, y cada uno de los fragmentos resultantes puede volver a dividirse. Estas divisiones y subdivisiones ¿pueden continuar indefinidamente?

El jonio Leucipo (aproximadamente 450 a. de C.) parece que fue el primero en poner en tela de juicio la suposición aparentemente natural que afirma que cualquier trozo de materia, por muy pequeño que sea, siempre puede dividirse en otros trozos aún más pequeños. Leucipo mantenía que finalmente una de las partículas obtenidas podía ser tan pequeña que ya no pudiera seguir dividiéndose. Su discípulo Demócrito (aproximadamente 470-380 a. de C.)> afincado en Abdera, ciudad al norte del Egeo, continuó en esta línea de pensamiento. Llamó átomos, que significa «indivisible», a las partículas que habían alcanzado el menor tamaño posible. Esta doctrina, que defiende que la materia está formada por pequeñas partículas y que no es indefinidamente divisible, se llama atomismo. Demócrito supuso que los átomos de cada elemento eran diferentes en tamaño y forma, y que eran estas diferencias las que conferían a los elementos sus distintas propiedades. Las sustancias reales, que podemos ver y tocar, están compuestas de mezclas de átomos de diferentes elementos, y una sustancia puede transformarse en otra alterando la naturaleza de la mezcla. Todo esto tiene para nosotros un indudable aire de modernidad, pero no debe olvidarse que Demócrito no apeló a la experimentación para corroborar sus afirmaciones. (Los filósofos griegos no hacían experimentos, sino que llegaban a sus conclusiones argumentando a partir de los «primeros principios».) la teoría atomista se hizo impopular y apenas se volvió a tener en cuenta hasta dos mil años después de Demócrito. Sin embargo, el atomismo nunca murió del todo. Epicuro (342-270 a. de C.) lo incorporó a su línea de pensamiento, y el epicureismo se granjeó muchos seguidores en los siglos siguientes.

2. la alquimia

Alejandria

En la época de Aristóteles, Alejandro Magno de Macedonia (un reino situado al norte de Grecia) conquistó el vasto Imperio Persa. El imperio de Alejandro se disgregó después de su muerte en el año 323 a. de C., pero los griegos y macedonios mantuvieron el control de grandes áreas de Oriente Medio. Durante varios siglos (el «Período Helenístico») tuvo lugar una fructífera mezcla de culturas. uno de los generales de Alejandro, estableció un reino en Egipto, cuya capital fue la ciudad de Alejandría (fundada por Alejandro). En Alejandría, Ptolomeo y su hijo (Ptolomeo II) levantaron un templo a las Musas (el «Museo») que cumplía el mismo fin de lo que hoy llamaríamos un Instituto de Investigación y una Universidad.La maestría egipcia en la química aplicada se unió y fundió con la teoría griega, pero esta fusión no fue totalmente satisfactoria. En Egipto el saber químico estaba íntimamente ligado con el embalsamado de los muertos y el ritual religioso. Para los egipcios, la fuente de todo conocimiento era Thot, el de la cabeza de ibis, dios de la sabiduría. Los griegos, impresionados por la altura de los conocimientos de los egipcios, identificaron a Thot con su propio Hermes y aceptaron una buena dosis de misticismo.

Primero, retardó el progreso, ya que los que trabajaban en esta materia ignoraban -en parte o del todo-lo que los otros estaban haciendo, de modo que no podían beneficiarse de los errores ni aprender de la lucidez de los demás. En segundo lugar, permitió que charlatanes y engañadores -contando con la oscuridad del lenguaje- se presentaran a sí mismos como trabajadores serios. No podía distinguirse al embaucador del estudioso. El primer practicante de la khemeia greco-egipcia que conocemos por su nombre fue Bolos de Mendes (aproximadamente 200 a. de C), una población del delta del Nilo. En sus escritos utilizó el nombre de Demócrito, por lo que se le conoce como «BolosDemócrito» o, a veces, como «pseudo-Demócrito». Bolos se dedicó a lo que se había convertido en uno de los grandes problemas de la khemeia: el cambio de un metal en otro y, particularmente, de plomo o hierro en oro. La teoría de los cuatro elementos consideraba que las diferentes sustancias del universo diferían únicamente en la naturaleza de la mezcla elemental. Esta hipótesis podría ser cierta según se aceptase o no la teoría atomista, ya que los elementos podrían mezclarse como átomos o como una sustancia continua. Realmente parecía razonable pensar que todos los elementos eran intercambiables entre sí. Aparentemente el agua se convertía en aire al evaporarse, y retornaba a la forma de agua cuando llovía. La leña, al calentarla, se transformaba en fuego y vapor (una forma de aire), y así sucesivamente.muchos qumicos se esforzaron en hallar el medio de producir oro. La teoría de los cuatro elementos consideraba que las diferentes sustancias del universo diferían únicamente en la naturaleza de la mezcla elemental. Esta hipótesis podría ser cierta según se aceptase o no la teoría atomista, ya que los elementos podrían mezclarse como átomos o como una sustancia continua. Realmente parecía razonable pensar que todos los elementos eran intercambiables entre sí. Aparentemente el agua se convertía en aire al evaporarse, y retornaba a la forma de agua cuando llovía. La leña, al calentarla, se transformaba en fuego y vapor (una forma de aire), y así sucesivamente.

los arabes

En el siglo VII los arabes entraron en eccena. ante entonces abian permanecido aislados en su peninsula desertica, pero ahora, estimulados por la nueva religion de islam fundada por mahoma, se extendieron en todas direcciones. Sus ejércitos victoriosos conquistaron extensos territorios del oeste de Asia y norte de África. En el 641 d. de C. invadieron Egipto y, tras rápidas victorias, ocuparon todo el país; en los años siguientes Persia sufrió el mismo destino. Fue especialmente en Persia donde los árabes encontraron los restos de la tradición científica griega, ante la que quedaron fascinados. . En el año 670 d. de C, cuando sitiaron Constantinopla (la mayor y más poderosa ciudad cristiana), fueron derrotados por el «fuego griego», una mezcla química que ardía con gran desprendimiento de calor sin poder apagarse con agua, y que destruyó los barcos de madera de la flota árabe. Según la tradición la mezcla fue preparada por Callinicus, un practicante de khemeia que había huido de su Egipto natal (o quizás de Siria) ante la llegada de los árabes.

EL DESPERTAR DE EUROPA

La ciencia árabe declinó rápidamente después de Avicena. Eran tiempos difíciles para el mundo islámico y se hicieron más difíciles aún como resultado de las invasiones y victorias de los turcos y mongoles, pueblos relativamente bárbaros. La palma del Isaac Asimov – Breve Historia de la Quimica 19 liderazgo científico abandonó a los árabes al cabo de tres siglos, para no volver más, y pasó al oeste de Europa. Los europeos occidentales tuvieron su primer contacto íntimo y más o menos pacífico con el mundo islámico como resultado de las Cruzadas. La primera Cruzada fue en 1096, y los cristianos europeos conquistaron Jerusalén en 1099. Durante casi dos siglos consecutivos existió un dominio cristiano en la costa siria, como una pequeña isla en el océano musulmán. La ciencia árabe declinó rápidamente después de Avicena. Eran tiempos difíciles para el mundo islámico y se hicieron más difíciles aún como resultado de las invasiones y victorias de los turcos y mongoles, pueblos relativamente bárbaros. La palma del Isaac Asimov – Breve Historia de la Quimica 19 liderazgo científico abandonó a los árabes al cabo de tres siglos, para no volver más, y pasó al oeste de Europa. Los europeos occidentales tuvieron su primer contacto íntimo y más o menos pacífico con el mundo islámico como resultado de las Cruzadas. La primera Cruzada fue en 1096, y los cristianos europeos conquistaron Jerusalén en 1099. Durante casi dos siglos consecutivos existió un dominio cristiano en la costa siria, como una pequeña isla en el océano musulmán. La ciencia árabe declinó rápidamente después de Avicena.

Los europeos supieron que los árabes poseían libros de profundo contenido científico que habían sido traducidos de los originales griegos -los trabajos de Aristóteles, por ejemplo-, así como sus propias producciones -los trabajos de Avicena, entre otros. A pesar de la relativa aversión a manejar los trabajos de aquellos que parecían enemigos mortales e irreconciliables, surgió un movimiento para traducirlos al latín con objeto de que pudiesen utilizarlos los estudiosos europeos. El humanista francés Gerbert (aproximadamente 940-1003), futuro Papa Silvestre II en el año 999, fue uno de los primeros alentadores de este movimiento. El escolástico inglés Robert de Chester figura entre los primeros que tradujeron una obra árabe de alquimia al latín, acabando dicho trabajo en 1144. Siguieron muchos otros, y el principal traductor fue el erudito italiano Gerardo de Cremona (aproximadamente 1114-87). Pasó mucho tiempo de su vida en Toledo, que había sido tomado por las tropas cristianas en 1085. Tradujo noventa y dos trabajos árabes, algunos de ellos extraordinariamente largos. La alquimia en una orientación más mística se encuentra en trabajos atribuidos a los españoles Arnaldo de Vilanova (aproximadamente 1235-1311) y Raimundo Lulio (1235-1315), aunque no es seguro que fueran ellos los verdaderos autores. Estos escritos están profundamente apoyados en la idea de la transmutación, y se ha supuesto incluso (por tradición) que Lulio fabricó oro para el derrochador Eduardo II de Inglaterra. Pero el más importante de los alquimistas medievales no se conoce por su nombre, ya que escribió con el seudónimo de Geber, el alquimista árabe que había vivido dos siglos antes. El decubrimiento de los acidos minerales fuertes fue el adelanto mas importante de la afortunada obtencion del hierro a partir de su mena unos tres mil años antes.

El fin de la alquimia

El nuevo espíritu hizo acto de presencia en los trabajos de dos médicos contemporáneos, uno alemán, Georg Bauer (1494-1555), y otro suizo, Teophrastus Bombastus von Hohenheimm (1493-1591). Bauer es más conocido como Agrícola, que en latín quiere decir campesino (lo mismo que 'Bauer' en alemán). Se interesó en la mineralogía por su posible conexión con los fármacos. De hecho, la conexión entre la medicina y los fármacos y la combinación médico-mineralogista fue un rasgo destacado en el desarrollo de la química durante los dos siglos y medio siguientes. Paracelso, como Avicena cinco siglos antes (véase página 31), representó un desplazamiento del centro de interés de la alquimia, el oro, hacia la medicina. Paracelso mantenía que el fin de la alquimia no era el descubrimiento de técnicas de transmutación, sino la preparación de medicamentos que curasen las enfermedades. En la antigüedad lo más frecuentemente usado para estos fines eran las preparaciones con plantas, pero Paracelso estaba sinceramente convencido de la eficacia de los minerales como fármaco. Paracelso fue un alquimista de la vieja escuela, a pesar de su insistencia en contra de la transmutación. Aceptó los cuatro elementos de los griegos y los tres principios (mercurio, azufre y sal) de los árabes. Buscó incesantemente la piedra filosofal en su función de elixir de la vida, e incluso insistió en que la había encontrado. También, con más fundamento esta vez, obtuvo el metal cinc y con frecuencia se le considera su descubridor, pese a que el cinc, en forma de mineral o de aleación con cobre (latón), era conocido desde la antigüedad. Paracelso siguió siendo una figura polémica durante medio siglo después de su muerter.

Sus seguidores aumentaron el contenido místico de sus concepciones, y en algunos aspectos las redujeron a sortilegios sin sentido. A esta corrupción se unió las desventajas de un momento en el que la alquimia apuntaba cada vez más hacia una etapa de claridad y racionalidad. En 1604, un alemán llamado Johann Tholde publicó un texto más especializado (no se sabe nada más sobre su autor). Atribuyó el libro a un monje alemán, Basil Valenine, pero es casi seguro que este nombre no es sino un seudónimo. El volumen, titulado La carroza triunfal del antimonio, trata sobre los usos médicos de este metal y sus derivados. Más tarde, un químico alemán, Johann Rudolf Glauber (1604-68), descubrió un método para preparar ácido clorhídrico por medio de la acción del ácido sulfúrico sobre la sal común. En el proceso obtuvo un residuo, el sulfato sódico, que actualmente se sigue llamando «sal de Glauber».

3. la transicion:

la medida

La importancia de las mediciones cuantitativas y de la aplicación de técnicas matemáticas a la astronomía había sido reconocida desde muy antiguo. Una razón para ello es que los problemas astronómicos que ocupaban a los antiguos eran relativamente simples, y algunos de ellos podían abordarse bastante bien incluso con la geometría plana.

El científico italiano Galileo Galilei (1564-1642), que en los años 1590-99 estudió el comportamiento de los cuerpos durante su caída, protagonizó espectacularmente la aplicación de las matemáticas y las mediciones cuidadosas a la física. Los resultados de su trabajo condujeron, casi un siglo después, a las importantes conclusiones del científico inglés Isaac Newton (1642-1727). En su libro Principia Mathematica, publicado en 1687, Newton introdujo sus tres leyes del movimiento, que durante más de dos siglos sirvieron como base a la ciencia de la mecánica. Newton utilizo el calculo infinitesimal, una nueva y poderosa rama de las matematicas que el mismo ideo. con newton, la revolucion cientifica alcanzo su climax. y ya no quedad ningun problema pendiente ni de los griegos, ni de la antiguedad general. Pero este cambio de la descripción meramente cualitativa a las cuidadosas medidas cuantitativas no se registró en la química hasta un siglo después del decisivo trabajo de Newton. las técnicas matemáticas cuantitativas de Galileo y Newton fue porque el material con el que trabajaban resultaba más difícil de presentar en una forma lo bastante simple como para ser sometido a un tratamiento matemático.

la ley de boyle

Hacia el final de la vida de Van Helmont, los gases -en particular el aire, por ser el gas más corriente- alcanzaron una nueva y decisiva importancia. El físico italiano Evangelista Torricelli (1608-47) logró probar, en 1643, que el aire ejercía presión. Demostró que el aire podía sostener una columna de mercurio de setenta centímetros de altura y con ello inventó el barómetro.

Los gases, de repente, perdieron su misterio. Eran materiales, poseían peso, como los líquidos y los sólidos más fácilmente estudiados. Se diferenciaban de ellos sobre todo en su densidad mucho más baja. La presión ejercida por el peso de la atmósfera fue demostrada de modo espectacular por el físico alemán Otto von Guericke (1602-86). Inventó una bomba de aire con la que se podía extraer éste de un recipiente, de manera que la presión del aire en el exterior no llegaba a igualarse con la presión del aire interior. En 1654, Guericke preparó dos semiesferas de metal que encajaban mediante un reborde engrasado. Después de unir las dos semiesferas y extraer el aire que contenían mediante una bomba, la presión del aire exterior mantenia las semiesferas unidas. En sus experimentos, Boyle halló que el volumen de una muestra de aire variaba con la presión según una proporción inversa simple (ver figura 4), y lo descubrió vertiendo mercurio gota a gota en un tubo muy largo, de construcción especial, y dejando una muestra de aire en el extremo corto, cerrado, que se ajustaba mediante una espita. Añadiendo más mercurio al extremo largo y abierto podía incrementar la presión del aire encerrado. Si añadía suficiente mercurio como para someter el aire a una presión doble (doble peso de mercurio), el volumen del aire encerrado se reducía a la mitad. Si la presión se triplicaba, el volumen se reducía a un tercio. Por otra parte, si se reducía la presión el aire se expandía. Este fue el primer intento de aplicar mediciones exactas a los cambios en una sustancia de particular interés para los químicos1 . Boyle no especificó que la temperatura debe mantenerse constante para que dicha ley sea válida.

la nueva concepcion de los elementos

Los descubrimientos del siglo xvii relativos a la presión del aire y al fenómeno insólito que se podía llevar a cabo produciendo un vacío y dejando actuar a la presión del aire dieron importantes resultados. A varias personas se les ocurrió que podía producirse un vacío sin utilizar la bomba de aire. Supongamos que se hierve agua y se llena una cámara con el vapor, enfriando después la cámara con agua fría. El vapor que hay dentro de la cámara se condensará en gotas de agua, y en su lugar se formará un vacío. La pared movible podría empujarse «de nuevo hacia afuera, formando más vapor y permitiéndole entrar en la cámara; y podría volver a desplazarse hacia adentro si, una vez más, se condensase el vapor. Si imaginamos que la pared movible forma parte de un pistón, observaremos que el pistón se moverá hacia dentro y hacia fuera, y que este vaivén podría utilizarse, por ejemplo, para impulsar una bomba.Hacia 1700, el ingeniero inglés Thomas Savery (aproximadamente 1670-1715) construyó una máquina de vapor de este tipo. Era un invento peligroso, porque utilizaba vapor a alta presión en un época en que la técnica de las altas presiones no podía controlarse con seguridad.Pero otro inglés, Thomas Newcomen (1663-1729), asociado con Savery, ideó una máquina de vapor capaz de trabajar a baja presión (ver figura 5). Hacia finales del siglo xviii, el ingeniero escocés James Watt (1736-1819) mejoró el ingenio y lo transformó en algo realmente práctico. El resultado de todo esto fue que, por vez primera, la humanidad ya no tendría que depender más de sus propios músculos ni de la fuerza animal.

Seres digitales

Seres sociales

Somos seres visuales

En 1669, un químico alemán, Johann Joachim Becher (1635-82), trató de racionalizar más esta concepción, introduciendo un nuevo nombre. Imaginó que los sólidos estaban compuestos por tres tipos de «tierra». Una de ellas la llamó «térra pinguis» («tierra crasa»), y la intuyó como el principio de la inflamabilidad. Un seguidor de las doctrinas, más bien vagas, de Becher fue el químico y físico alemán Georg Ernest Stahl (1660-1734). Propuso un nombre aún más nuevo para el principio de la inflamabilidad, llamándole flogisto, de una palabra griega que significa «hacer arder». Desarrolló después un esquema -basado en el flogisto- que pudiera explicar la combustión.Stahl mantenía que los objetos combustibles eran ricos en flogisto, y los procesos de combustión suponían la pérdida del mismo en el aire. Lo que quedaba tras la combustión no tenía flogisto y, por tanto, no podía seguir ardiendo. Así, la madera tenía flogisto, pero las cenizas no.La teoría de Stahl sobre el flogisto encontró oposición al principio, en particular la de Hermann Boerhaave (1668-1738), un físico holandés, quien argüía que la combustión ordinaria y el enmohecimiento no podían ser diferentes versiones del mismo fenómeno. Está claro que en un caso hay presencia de llama y en el otro no. Pero para Stahl la explicación era que en la combustión de sustancias tales como la madera, el flogisto se libera tan rápidamente que su paso calienta los alrededores y se vuelve visible en forma de llama.

4. los gases

(Dioxido de carbono y nitrogeno)

La explicación de los enrevesados cambios de peso durante la combustión había que encontrarla, naturalmente, en los gases que aparecían o desaparecían mientras se formaban los compuestos. Pese al paulatino desarrollo del conocimiento de los gases desde tiempos de Van Helmont, un siglo antes (véase pág. 44) en la época de Stahl aún no se había intentado tomarlos en cuenta como no fuese para reparar en su existencia. Pensando en los cambios de peso durante la combustión, los investigadores solamente tenían ojos para los sólidos y los líquidos. Las cenizas eran más ligeras que la madera, pero, ¿qué ocurría con los vapores liberados por la materia ardiente? No se consideraban. La herrumbre era más pesada que el metal, pero, ¿había tomado la herrumbre algo del aire? No se consideraba. Antes de poder subsanar estas deficiencias era preciso que los químicos se familiarizaran más con los gases. El químico inglés Stephen Hales (1667-1761) dio un paso en la dirección correcta, a principios del siglo xvín, al recoger gases sobre el agua. Los vapores formados como resultado de una reacción química pudieron conducirse, a través de un tubo, al interior de un recipiente que se había colocado lleno de agua y boca abajo en una jofaina con agua.El gas burbujeaba dentro del recipiente, desplazando el agua y forzándola a través del fondo abierto. Al final, Hales obtuvo un recipiente del gas o gases formados en la reacción.El químico escocés Joseph Black (1728-99) dio otro importante paso adelante. La tesis que le mereció una graduación en medicina en 1754 trataba sobre un problema químico (era la época en que la medicina y la mineralogía estaban estrechamente interrelacionadas), y publicó sus resultados en 1756. Lo que hizo fue calentar fuertemente la piedra caliza (carbonato calcico). Este carbonato se descompuso, liberando un gas y dejando cal (óxido de calcio) tras de sí. El gas liberado pudo recombinarse con el óxido de calcio para formar de nuevo carbonato cálcico. El gas (dióxido de carbono) era idéntico al «gas silvestre» de Van Helmont (véase pág. 45), pero Black lo llamó «aire fijado», porque cabía combinarlo («fijarlo») de tal manera que formase parte de una sustancia sólida.

Los descubrimientos de Black fueron importantes por varias razones. En primer lugar, mostró que el dióxido de carbono puede formarse calentando un mineral, lo mismo que quemando madera; de este modo se estableció una importante conexión entre los reinos animado e inanimado. En segundo lugar, demostró que las sustancias gaseosas no sólo son liberadas por los sólidos y líquidos, sino que pueden combinarse con ellos para producir cambios químicos. Este descubrimiento quitó a los gases mucho de su misterio y los presentó más bien como una variedad de la materia que poseía propiedades en común (al menos químicamente) con los sólidos y líquidos más familiares. Por otro lado, Black demostró que cuando el óxido de calcio se abandona en el aire, vuelve lentamente a carbonato cálcico.

hidrogeno y oxigeno

hay dos químicos ingleses, ambos partidarios de la teoría del flogisto, avanzaron aún más en el estudio de los gases por esta época. Uno de ellos fue Henry Cavendish (1731-1810). Era un excéntrico acaudalado que investigó en diversos campos, pero que se guardaba para sí los resultados de su trabajo y pocas veces los publicaba. Afortunadamente, sí publicó los resultados de sus experiencias sobre los gases.

Cavendish estaba especialmente interesado en un gas que se formaba cuando los ácidos reaccionaban con ciertos metales. Este gas había sido aislado con anterioridad por Boyle y Hales, y quizá por otros, pero Cavendish, en 1766, fue el primero en investigar sus propiedades sistemáticamente. Por eso se le atribuye por lo general el mérito de su descubrimiento. Dicho gas recibió más tarde el nombre de hidrógeno. Cavendish fue el primero en medir el peso de volúmenes determinados de diferentes gases, es decir, determinó la densidad de cada gas. Averiguó que el hidrógeno es extraordinariamente ligero, con una densidad de sólo una catorceava parte la del aire. El segundo químico fue Joseph Priestley (1733-1804), ministro unitario que estaba profundamente interesado, por afición, en la química. Hacia finales de 1760 se hizo cargo de una parroquia en Leeds, Inglaterra, junto a la que, casualmente, había una cervecería. La fermentación del grano produce dióxido de carbono, que Priestley podía así obtener en abundancia para sus experimentos. Recogiendo dióxido de carbono sobre agua, observó que una parte se disolvía y daba al agua un agradable sabor ácido. Priestley empezó a estudiar otros gases a comienzos de la década 1770-79. En esa época sólo se conocían tres gases diferentes: el aire mismo, el dióxido de carbono de Van Helmont y Black, y el hidrógeno de Cavendish. Rutherford añadiría el nitrógeno como cuarto gas. Priestley, por su parte, procedió a aislar y estudiar algunos otros gases. Su experiencia con el dióxido de carbono le había enseñado que los gases pueden ser solubles en agua y, para no perderlos en sus experimentos, intentó recogerlos sobre mercurio.En 1774, el uso del mercurio en su trabajo con los gases dio lugar al descubrimiento más importante de Priestley. El mercurio, cuando se calienta en el aire, forma un «calcinado» de color rojo ladrillo (que ahora llamamos óxido de mercurio). Priestley puso algo de este calcinado en un tubo de ensayo y lo calentó con una lente que concentraba los rayos del sol sobre él. El calcinado se transformó de nuevo en mercurio, que aparecía como bolitas brillantes en la parte superior del tubo de ensayo. Además, la descomposición liberaba un gas de propiedades muy extrañas. Los combustibles ardían antes y con más brillo en este gas que en el aire.

Priestley trató de explicar este fenómeno recurriendo a la teoría del flogisto. Puesto que los objetos ardían tan fácilmente en este gas, tenían que ser capaces de liberar flogisto con extraordinaria facilidad. ¿Cómo podría ser eso, a menos que el gas fuese una muestra de aire de la que se hubiera extraído el flogisto, de tal modo que aceptaba un nuevo aporte con especial avidez? Así, Priestley llamó a este nuevo gas «aire desflogisticado». (Sin embargo, pocos años después fue rebautizado como oxígeno, nombre que aún conserva.)

El triunfo de la medida

Los numerosos e importantes descubrimientos hechos en relación con los gases tenían que ser reunidos en una teoría global, lo que ocurrió hacia finales del siglo xviii. Su autor estaba en escena. Era el químico francés Antoine Laurent Lavoisier (1743-94). Desde el principio de sus investigaciones químicas, Lavoisier reconoció la importancia de las mediciones precisas. Así, su primer trabajo importante, en 1764, trata sobre una investigación de la composición del yeso: lo calentó para extraer el agua que contenía, y midió luego la cantidad de agua liberada. Se unió así a los que, como Black y Cavendish, aplicaban la medición a los cambios químicos. Lavoisier, sin embargo, era más sistemático, y la utilizó como instrumento con el que derribar las antiguas teorías que, ya inservibles, no harían sino entorpecer el progreso de la química. Todavía había quienes, por ejemplo, aún en 1770 se aferraban a la vieja concepción griega de los elementos, y mantenían que la transmutación era posible, puesto que el agua se transformaba en tierra calentándola durante mucho tiempo. Esta suposición parecía razonable (incluso, en un principio, a Lavoisier), puesto que calentando agua durante varios días en un recipiente de cristal, se formaba un depósito sólido.

Lavoisier decidió examinar esta supuesta transmutación con algo más que una simple inspección ocular. Durante 101 días hirvió agua en un aparato que condensaba el vapor y lo devolvía al matraz, de manera que en el curso del experimento no se perdía sustancia alguna. Y, por supuesto, no olvidó la medida. Pesó el agua y el recipiente, antes y después del largo período de ebullición. El sedimento sí apareció, pero el agua no cambió de peso durante la ebullición. De forma que el sedimento no pudo haberse formado a partir del agua. Sin embargo, el recipiente, una vez extraído el sedimento resultó que había perdido peso, una pérdida. que era justamente el peso del sedimiento. Lavoisier se interesó en la combustión, primero, porque éste era el gran problema de la química del siglo xviii, y segundo, porque uno de sus primeros triunfos fue un ensayo sobre la mejora de las técnicas del alumbrado público en 1760-69. Empezó en 1772, cuando se unió a otros químicos para comprar un diamante que calentó en un recipiente cerrado hasta que desapareció.

la combustion

Lavoisier no estaba, empero, totalmente satisfecho. El aire se combinaba con los metales para formar un calcinado y con la madera para formar gases, pero no todo el aire se combinaba de esta manera, sino que sólo lo hacía aproximadamente una quinta parte. ¿Por qué ocurría de este modo? Priestley, descubridor del «aire desflogisticado» (véase pág. 63), visitó París en 1774 y describió a Lavoisier sus hallazgos. Lavoisier comprendió inmediatamente su significado, y en 1775 publicó sus puntos de vista. El aire no es una sustancia simple -propuso- sino una mezcla de dos gases en una proporción de 1 a 4. Un quinto del aire era el «aire desflogisticado» de Priestley (si bien Lavoisier, desgraciadamente, olvidó conceder a Priestley el debido mérito).

Fue Lavoisier quien dio a este gas su nombre, oxígeno, derivado de los vocablos que en griego significan «productor de ácidos», pues Lavoisier tenía la idea de que el oxígeno era un compuesto necesario de todos los ácidos. En esto, como se demostró posteriormente (véase pág. 97), estaba equivocado. Las cuatro quintas partes restantes del aire, que no podían mantener la combustión ni la vida (el aire «flogisticado» de Rutherford), constituían también un gas diferente. Lavoisier lo llamó «ázoe» (de la palabra griega que significa «sin vida»), pero posteriormente lo reemplazó el término nitrógeno. Esta palabra significa «que forma salitre», ya que se descubrió que el nitrógeno formaba parte de la sustancia de este mineral. Las cuatro quintas partes restantes del aire, que no podían mantener la combustión ni la vida (el aire «flogisticado» de Rutherford), constituían también un gas diferente. Lavoisier estaba convencido de que la vida se mantenía por algún proceso semejante a la combustión2 , puesto que lo que inspiramos es aire rico en oxígeno y pobre en dióxido de carbono, mientras que el que exhalamos está empobrecido en oxígeno y enriquecido en dióxido de carbono. Él y su colaborador, Pierre Simón de Laplace (1749-1827) -que más tarde se convertiría en un famoso astrónomo- intentaron medir el oxígeno tomado y el dióxido de carbono liberado por los animales.En 1783 Cavendish aún estaba trabajando con su gas inflamable (véase pág. 62). Quemó una muestra de éste y estudió sus consecuencias, comprobando que los vapores producidos al arder se condensaban para formar un líquido que, al investigarlo, resultó ser nada más y nada menos que agua. Lavoisier, enterado del experimento, llamó al gas de Cavendish hidrógeno («productor de agua»), y dedujo que el hidrógeno ardía por combinación con el oxígeno, y que, por tanto, el agua era una combinación de hidrógeno y oxígeno. También consideró que la sustancia de los alimentos y de los tejidos vivos contenía una combinación de carbono e hidrógeno, de manera que cuando se inhalaba aire, el oxígeno se consumía formando no sólo dióxido de carbono a partir del carbono, sino también agua a partir del hidrógeno. Esta explicación aclaraba el hecho de que parte «del oxígeno no podía medirse en sus primeros experimentos sobre la respiración3

Las nuevas teorías de Lavoisier suponían una completa racionalización de la química. Todos los misteriosos «principios» habían caído con ella. En el futuro solamente interesarían a los químicos los materiales que pudieran pesarse o medirse. Tras establecer esta base, Lavoisier comenzó a levantar la superestructura. Durante la década de 1780-89, en colaboración con otros tres químicos franceses, Louis Bernard Guyton de Morveau (1737-1816), Claude Louis Berthollet (1748-1822) y Antoine Francois de Fourcroy (1755-1808), elaboró un sistema lógico de nomenclatura que se publicó en 1787. En 1789 Lavoisier publicó un libro (Tratado elemental de Química) que aportó al mundo una visión unificada del conocimiento químico en base a sus nuevas teorías y nomenclatura. Fue el primer texto moderno de química. Entre otras cosas, el libro incluía una lista de todos los elementos conocidos hasta entonces (o, más bien, de todas las sustancias que Lavoisier consideró elementos según el criterio de Boyle, y que no pudo descomponer en otras más sencillas) (véase fig. 8). Es un mérito que hay que reconocer a Lavoisier el que de las 33 sustancias enumeradas solamente dos estaban completamente equivocadas. . Estas dos eran la «luz» y el «calórico» que, como resultó evidente en las décadas posteriores a Lavoisier, no eran sustancias, sino formas de energía. De las 31 restantes, algunas eran verdaderos elementos de acuerdo con los requisitos actuales. Éstos incluían sustancias -como el oro y el cobre- que se conocían desde antiguo, así como otras, como el oxígeno y el molibdeno, que se habían descubierto pocos años antes de la publicación del libro de Lavoisier. Ocho de las sustancias enumeradas (la cal y la magnesia, por ejemplo) no se volvieron a aceptar como elementos, puesto que ya en la época de Lavoisier se habían descompuesto en sustancias más sencillas.

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