Química Inorgánica

1992/10/01 Bandres Unanue, Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Kimika

XVII. A mediados del siglo XX la alquimia comenzó a sufrir los primeros ataques severos, en los que la pensamiento cartesiano influyó mucho. Los hombres de la ciencia, sumergidos en este pensamiento, no reconocían que una sustancia podía ser más perfecta que otras. Los cartesianos pensaban, por ejemplo, que los metales, una vez creados por Dios, continuarían con sus propiedades para siempre y para siempre. Por lo tanto, los cambios de los alquimistas no eran más que desmayos, por lo que debían ser rechazados.

Por otra parte, aquellos químicos iniciales, dejando de lado el esoterismo, empezaron a trabajar lo que hoy conocemos como química industrial. Es decir, con los ensayos por encima de la magia y de la lógica sobrenatural, el pensamiento cartesiano ofrece una metodología a la inmutabilidad de los elementos de la naturaleza que se discutían en aquella época.

En este ambiente unos alquimistas, al principio, se fueron incorporando a la nueva corriente. Glamber, por ejemplo –1603-1668–, abandonando la alquimia, partió del nuevo camino. Kunckel, su contemporáneo, por primera vez negó racionalmente las propiedades de la “piedra de los filósofos”. Pero mientras tanto otros (Helvetius, Ashmol, etc.). un largo), abordaban la alquimia tradicional. En definitiva, el XVIII. A principios del siglo XX el pensamiento tradicional seguía vivo, pero los trabajos de los innovadores comenzaron a dar sus primeros descubrimientos.

Uno de esos descubrimientos, por decirlo de alguna manera, es el de los gases. El estudio y el conocimiento químico de los gases, al no verse frente a sólidos y líquidos, estaba muy retrasado. Los alquimistas conocían bien la dificultad de manipular gases. En el amoniaco, por ejemplo, aunque su olor sea fuerte y penetrante y se suelte fácilmente en la fermentación de la orina, XVI. No se dieron cuenta hasta finales del siglo XX.

El fenómeno de la combustión también, XVII. Hasta bien entrado el siglo XX no comenzó a estudiarse. Esta época, llamada “la era de los gases”, es el XVIII. Se extiende hasta finales del siglo XX y es una de las etapas más ricas de la ciencia química. Para empezar, Becher —1635-1602— destiló carbón, obteniendo un alquitrán mediante la condensación de “gas de hulla” y “humos”. Este gas es, junto con el aire, uno de los primeros estudiados, ya que, a pesar de estar presente en la combustión o respiración del azufre o de la madera, estos procesos eran muy conocidos y poco estudiados.

Los primeros estudios de gases los realizó Van Helmoto, 1577-1644. También la palabra, el gas, la adaptó él. Sacó la palabra de la palabra griega “caos” propuesta por Parazeltso. Antes el concepto de gases se expresaba con la palabra aire, ya que éste era el único gas investigado. Por ello, cuando se detectó la presencia de gases distintos se denominaban con la palabra aire y según sus propiedades. Por ello “aire fijo”, “aire inflamable”, etc. se conocían. Van Helmoto, despreciando la palabra aire, separó tres gases muy similares: el “gas carbónico” que aparece en la combustión del carbón vegetal, el “gas forestal” que aparece en la fermentación del mosto y el “gas blando” de la corrupción de las materias orgánicas. Por otro lado, distinguió entre aire, gas y vapor.

También hay que mencionar a Robert Boyle, 1672-1691, Robert Hooke, 1635-1703, y John Mayow, 1641-1679. Los tres se dieron cuenta de que el aire era necesario para la combustión. Boyle toma gas por primera vez en una campana o botella previamente inundada. Mayow descubrió la afinidad entre la combustión y la respiración animal.

Conocían algunos ácidos, álcalis y sales de los alquimistas, pero sus investigaciones se remontan al XVIII. Tendrían que esperar hasta el siglo XX. XVII. Por ejemplo, las sales conocidas en el siglo XX eran las que aparecían espontáneamente en la naturaleza: “vitriolo verde” (sulfato de hierro), “vitriolo azul” (sulfato de cobre), “sal marina” (cloruro sódico), “alumbra” (doble sulfato de aluminio y potasio), “nitratos” y “flechas” (nitrato potásico y sodio), “magnesia blanca” (carbonato base de magnesio) y “caliza” (carbonato de calcio). Pero, XVIII. Hasta el siglo XX, por ejemplo, no se distinguían entre “potasa” y “sosa”.

Los minerales metálicos sólo se trabajaban como fuente de metales y no se sabían si eran óxidos o sales. No obstante, XVII. Durante el siglo XVIII se estudiaron bastante bien las sales y en ese trabajo Glauber —1604-1670— ocupa un lugar especial.

En este ambiente XVIII. Entramos en el siglo XX. En aquel siglo estaba vigente la teoría del “flogisto”. Desgraciadamente XIX. Esta teoría, que duró hasta el siglo XIX, fue un obstáculo para el desarrollo de la química, pero no podemos obviarla. Según esta teoría todos los cuerpos eran una combinación de tres elementos: la combinación de un principio de tierra vítrea, tierra terrible y comburente, el llamado "flogisto". Este flogisto participaba en todos los materiales que se encienden (madera, azufre, aceite, fósforo, etc.). Cuando éstos se calientan, pierden el flogisto que da luz y se quedan sin flogisto, se convierten en polvo amorfo. Sin embargo, una vez tratado este polvo con carbón, adquieren un montón de flogisto y pasan de nuevo a su estado inicial.

Toda esta teoría aparece en el libro de Stahl titulado “Experimenta, observationes, animadversiones chymicae y physicae”. Este libro fue publicado en 1697. Pero, XVIII. Para poder expresar los fenómenos que se veían a lo largo del siglo XX, el concepto de flogisto tuvo que soportar multitud de apéndices y se le tuvieron que atribuir propiedades contradictorias. Por último, Lavoisier descartó la teoría del flogisto poniendo las bases de la química actual.

Química de Gases S. Hales —1677-1761— tuvo su importancia. Éste, al margen de los cargos eclesiásticos, cultivó la ciencia. Entre otras cosas, introdujo la diferencia cuantitativa en los ensayos de gases. En su libro titulado “Vegetable statiks” (publicado en 1727) se dice que el aire era un elemento y que era cegado por las plantas para alimentarse. A través de la pirogenación logró una serie de gases y, al parecer, sin que él lo descubriera, obtuvo oxígeno, nitrógeno, anhídrido carbónico, nitrógeno y algunos de sus óxidos. Los otros nombres a mencionar son: G. F. Rouelle —1703-1770— (profesor de Lavoisier y Diderot), H. Cavendish (1731 1810), C. W. Scheele —1742-1786— (tras superar mil obstáculos, no pudo utilizar dinero ni balanza en sus ensayos).

En 1770 aisló el “aire inflamable” (hidrógeno), dos años después el nitrógeno y al año siguiente el “aire de fuego”, el oxígeno. Este trabajo fue publicado en 1777, tres años después de Priestley. Por ello, ha habido algunos debates sobre el descubrimiento del oxígeno. Por último, tenemos al Priestley, 1783-1804. Hijo de una familia de clase baja, fue pastor protestante, pero pronto se dedicó a la ciencia. En 1772 se publicaron sus trabajos, en los que se explica el “aire fijo” que aparece en las quemas, se investigó la solubilidad del agua y se descubrió el “agua de seltz artificial”. Por su parte, sin conocer los trabajos de Scheele, identificó y aisló el “aire inrespirable”, es decir, el nitrógeno. En un informe enviado a la Royal Society en 1775, descubrió que existía “aire de vida”, es decir, oxígeno (según el nombre de Lavoisier).

En el área de ácidos, álcalis y sales de nuevo tenemos que mencionar a Rouelle. Éste publicó por primera vez el concepto de composición de sales. Demostró que algunas sustancias (caliza o magnesia blanca) aceptadas como cuerpos simples hasta su época eran realmente sales. La sal estableció que podía ser neutra, ácida y básica y denominó a estos últimos álcalis. Incluye Joseph Black, Baumé, etc. un largo período de tiempo introdujo sus avances en esta materia.

Los metales también tuvieron un gran impulso en el XVIII. En el siglo XX. Brandt encontró cobalto, Manggraf zinc, Wood platino, Cronstedt níquel, Gahn manganeso, Hjelm molibdeno, Müller telurio. En el País Vasco de 1784 los hermanos Fausto y Juan José Elhuyar en el Seminario de Bergara aislaron por primera vez el wolframio con el mineral cultivado conocido como wolframita.

La química orgánica dio un gran paso en este siglo. La innovación de gran importancia fue la investigación de cuerpos extraídos de plantas y animales: almidón, azúcares, grasas, leches, etc. En 1720 se sintetizó el éter y aunque inicialmente el método se conservó sin indicar, fue publicado en 1730.

XVIII. En la segunda mitad del siglo XX la química estaba llena de contradicciones: las teorías vigentes no coincidían con lo que se encontraba en la realidad. La existencia de gases, los datos sobre la combustión, las propiedades de los cuerpos vacíos encontrados y otras tantas cosas, no tenían expresión lógica. Se veía la necesidad de un trabajo de síntesis, es decir, de la congestión y composición de todo lo que se conocía en este campo, que sería realizado por el hombre más prestigioso en el campo de la química de este siglo: Antoine Laurent Lavoisier.

Lavoisier nació en 1743 en París en familia de buen nivel. Tras sus estudios, trabajó en química con cuerpo y alma, en 1785 ingresó en la Academia y cuatro años después fue nombrado director. En 1793 la Academia fue clausurada por los revolucionarios y al año siguiente sus responsables fueron denunciados. En lugar de huir Lavoisier, siguió sus investigaciones confiando en la Convención y en su reputación científica. Tras ser juzgado por el tribunal revolucionario y proclamado por el juez "La revolución no necesita sabios", condenó a muerte. El 8 de mayo de 1794 fue asesinado a uno de los hombres más grandes de la química.

Para empezar, Lavoisier investigó y resumió toda la ciencia química que llegó hasta él. Tanto a mediados de siglo como sin cuestionar la existencia del flogisto, se discute su utilidad y pronto se empieza a pensar que su carácter era de un cuerpo (hidrógeno o). Por lo tanto, en todo caso, sería como cualquier otro elemento.

Debido al éxito de las matemáticas en la física, en aquel siglo se impuso una tendencia entre las ciencias: que habría que introducirse también en la química. Por otra parte, se admitía que la teoría gravitatoria de Newton se cumplía en todos los campos y, por tanto, se pensaba que debería guiar el mecanismo de las reacciones químicas a escala molecular.

Antes de encontrar oxígeno, Lavoisier observó los cambios de peso que se producen en las combustiones y calcinaciones de metales. Pensó que parte del aire quedaba fijado en el metal como calor. Una vez localizado el oxígeno, siguió con sus trabajos y demostró que el aumento de peso del metal era igual al de reducción de peso del aire utilizado en el ensayo. Con ello, y tras demostrar que el agua no se transforma en tierra (es decir, que el flogisto no pesaba y estudiaba algunas propiedades del oxígeno), Lavoisier concluyó que había que descartar la teoría del flogisto, al tiempo que propuso una teoría sobre la combustión y la respiración.

En esta teoría se dice que el oxígeno participa en todas las combustiones, pero se aceptaba la existencia de calóricos. El calórico estaba entre las moléculas de la fracción o sustancia. Este fluido debería tener unas características muy especiales. Entre otras cosas, estaría fuera de la influencia de las tres fuerzas fundamentales que soportaban todas las demás materias, es decir, la tracción, la repulsión y la presión atmosférica no tendrían ninguna influencia sobre ella. Sin embargo, a pesar de no acertar totalmente en este campo, dio una gran importancia al tratamiento del calor, lo que supuso un gran impulso.

Lavoisier quería entrar en el campo de las matemáticas químicas, pero encontró un obstáculo. Desde el punto de vista matemático, mientras la materia debía ser divisible hasta el infinito, en la realidad no lo era para él: mientras las moléculas eran divisibles, los átomos no. Lavoisier aceptaba esto sin pruebas. Por tanto, y resumidamente, la materia era divisible, pero sólo hasta un límite, y a cada sustancia le correspondía un tipo de molécula diferente. Desgraciadamente, debido al nivel de los intentos de la época, tuvo que reconocer: ... nuestros intentos todavía están lejos de poder ver la divisibilidad de la materia”.

Aclarado el concepto de materia, Lavoisier entró en el campo del “elemento”. Por supuesto, el concepto que tenía era diferente al que tenía actualmente vigente, pero podemos decir que fue una primera aproximación. Con sus palabras: “Para que una materia tome el título de elemento no basta con que sea simple, indivisible o indescomponible. Para ello tiene que estar abundante y extendida en la naturaleza y participar en la composición de muchos cuerpos. Por tanto, aunque el oro fuera una sustancia simple, no se dirá que es un elemento”.

Al parecer, en él el concepto de elemento aristotélico seguía siendo firme, pero, sin embargo, algunos cuerpos aceptados hasta su momento como elementos, como el aire (porque se conocían distintos tipos de aire), la tierra o el agua (que se conocía como una combinación de oxígeno e hidrógeno) no serían elementos. Pero el fuego seguía, como dijo Lavoisier, “calóricos”. Sin embargo, la química se enriqueció entonces con muchos elementos reales: oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, azufre, carbono, etc.

Por su parte, Lavoisier en su obra “Traité élémentaire de chimie” utilizó la nomenclatura química, dotando a la química de esta rica herramienta. A esto hay que añadir que introdujo un método experimental estructurado en el campo de la química. Por lo tanto, de una serie de observaciones aleatorias realizadas por la química, de la existencia de ciertos fenómenos diferentes y de ciertas manifestaciones que debían ponerse de acuerdo con unas teorías no fundadas previamente aceptadas y deseadas, Lavoisier pasó a ser una verdadera ciencia.

Tras ver la existencia del oxígeno, Lavoisier demostró la afinidad química básica entre la combustión y la respiración. Es decir, tras poder medir la cantidad real de oxígeno que se toma en la respiración y la cantidad de anhídrido carbónico y acuoso que aparecen en este proceso, pudo dar una primera y verdadera expresión del fenómeno que se produce en los pulmones.

Las ideas de Lavoisier no fueron aceptadas inmediatamente y muchos químicos, sobre todo los técnicos, siguieron con sus ideas ancestrales. Sin embargo, poco a poco se extendieron en Francia, Alemania o Suecia, en una palabra por toda Europa y, tras su muerte, cuando la “Académie des Sciencies” de París los hizo suyos, se aceptaron más rápido que rápido.