Química Inorgánica

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

• Kimika

XVII. A mediados do século XX a alquimia comezou a sufrir os primeiros ataques severos, nos que o pensamento cartesiano influíu moito. Os homes da ciencia, mergullados neste pensamento, non recoñecían que una sustancia podía ser máis perfecta que outras. Os cartesianos pensaban, por exemplo, que os metais, una vez creados por Deus, continuarían coas súas propiedades paira sempre e paira sempre. Por tanto, os cambios dos alquimistas non eran máis que desmaios, polo que debían ser rexeitados.

Por outra banda, aqueles químicos iniciais, deixando de lado o esoterismo, empezaron a traballar o que hoxe coñecemos como química industrial. É dicir, cos ensaios por encima da maxia e da lóxica sobrenatural, o pensamento cartesiano ofrece una metodoloxía á inmutabilidad dos elementos da natureza que se discutían naquela época.

Neste ambiente uns alquimistas, ao principio, fóronse incorporando á nova corrente. Glamber, por exemplo –1603-1668–, abandonando a alquimia, partiu do novo camiño. Kunckel, o seu contemporáneo, por primeira vez negou racionalmente as propiedades da “pedra dos filósofos”. Pero mentres tanto outros (Helvetius, Ashmol, etc.). un longo), abordaban a alquimia tradicional. En definitiva, o XVIII. A principios do século XX o pensamento tradicional seguía vivo, pero os traballos dos innovadores comezaron a dar os seus primeiros descubrimentos.

Un deses descubrimentos, por dicilo dalgunha maneira, é o dos gases. O estudo e o coñecemento químico dos gases, ao non verse fronte a sólidos e líquidos, estaba moi atrasado. Os alquimistas coñecían ben a dificultade de manipular gases. No amoníaco, por exemplo, aínda que o seu cheiro sexa forte e penetrante e sóltese facilmente na fermentación dos ouriños, XVI. Non se deron conta até finais do século XX.

O fenómeno da combustión tamén, XVII. Até ben entrado o século XX non comezou a estudarse. Esta época, chamada “a era dos gases”, é o XVIII. Esténdese até finais do século XX e é una das etapas máis ricas da ciencia química. Paira empezar, Becher —1635-1602— destilou carbón, obtendo un alcatrán mediante a condensación de “gas de hulla” e “fumes”. Este gas é, xunto co aire, uno dos primeiros estudados, xa que, a pesar de estar presente na combustión ou respiración do xofre ou da madeira, estes procesos eran moi coñecidos e pouco estudados.

Os primeiros estudos de gases realizounos Van Helmoto, 1577-1644. Tamén a palabra, o gas, adaptouna el. Sacou a palabra da palabra grega “caos” proposta por Parazeltso. Antes o concepto de gases expresábase coa palabra aire, xa que este era o único gas investigado. Por iso, cando se detectou a presenza de gases distintos denominábanse coa palabra aire e segundo as súas propiedades. Por iso “aire fixo”, “aire inflamable”, etc. coñecíanse. Van Helmoto, desprezando a palabra aire, separou tres gases moi similares: o “gas carbónico” que aparece na combustión do carbón vexetal, o “gas forestal” que aparece na fermentación do mosto e o “gas brando” da corrupción das materias orgánicas. Doutra banda, distinguiu entre aire, gas e vapor.

Tamén hai que mencionar a Robert Boyle, 1672-1691, Robert Hooke, 1635-1703, e John Mayow, 1641-1679. O tres déronse conta de que o aire era necesario paira a combustión. Boyle toma gas por primeira vez nunha campá ou botella previamente alagada. Mayow descubriu a afinidade entre a combustión e a respiración animal.

Coñecían algúns ácidos, álcalis e sales dos alquimistas, pero as súas investigacións remóntanse ao XVIII. Terían que esperar até o século XX. XVII. Por exemplo, os sales coñecidos no século XX eran as que aparecían espontaneamente na natureza: “vitriolo verde” (sulfato de ferro), “vitriolo azul” (sulfato de cobre), “sal mariño” (cloruro sódico), “aluma” (dobre sulfato de aluminio e potasio), “nitratos” e “frechas” (nitrato potásico e sodio), “magnesia branca” (carbonato base de magnesio) e “calcaria” (carbonato de calcio). Pero, XVIII. Até o século XX, por exemplo, non se distinguían entre “potasa” e “eslamiada”.

Os minerais metálicos só se traballaban como fonte de metais e non se sabían si eran óxidos ou sales. No entanto, XVII. Durante o século XVIII estudáronse bastante ben os sales e nese traballo Glauber —1604-1670— ocupa un lugar especial.

Neste ambiente XVIII. Entramos no século XX. Naquel século estaba vixente a teoría do “flogisto”. Desgraciadamente XIX. Esta teoría, que durou até o século XIX, foi un obstáculo paira o desenvolvemento da química, pero non podemos obviala. Segundo esta teoría todos os corpos eran una combinación de tres elementos: a combinación dun principio de terra vítrea, terra terrible e comburente, o chamado "flogisto". Este flogisto participaba en todos os materiais que se acenden (madeira, xofre, aceite, fósforo, etc.). Cando estes quéntanse, perden o flogisto que dá luz e quedan sen flogisto, convértense en po amorfo. Con todo, una vez tratado este po con carbón, adquiren unha chea de flogisto e pasan de novo ao seu estado inicial.

Toda esta teoría aparece no libro de Stahl titulado “Experimenta, observationes, animadversións chymicae e physicae”. Este libro foi publicado en 1697. Pero, XVIII. Paira poder expresar os fenómenos que se vían ao longo do século XX, o concepto de flogisto tivo que soportar multitude de apéndices e tivéronselle que atribuír propiedades contraditorias. Por último, Lavoisier descartou a teoría do flogisto pondo as bases da química actual.

Química de Gases S. Hales —1677-1761— tivo a súa importancia. Este, á marxe dos cargos eclesiásticos, cultivou a ciencia. Entre outras cousas, introduciu a diferenza cuantitativa nos ensaios de gases. No seu libro titulado “Vegetable statiks” (publicado en 1727) dise que o aire era un elemento e que era cegado polas plantas paira alimentarse. A través da pirogenación logrou una serie de gases e, ao parecer, sen que el descubríseo, obtivo osíxeno, nitróxeno, anhídrido carbónico, nitróxeno e algúns dos seus óxidos. Os outros nomes a mencionar son: G. F. Rouelle —1703-1770— (profesor de Lavoisier e Diderot), H. Cavendish (1731 1810), C. W. Scheele —1742-1786— (tras superar mil obstáculos, non puido utilizar diñeiro nin balanza nos seus ensaios).

En 1770 illou o “aire inflamable” (hidróxeno), dous anos despois o nitróxeno e ao ano seguinte o “aire de lume”, o osíxeno. Este traballo foi publicado en 1777, tres anos despois de Priestley. Por iso, houbo algúns debates sobre o descubrimento do osíxeno. Por último, temos ao Priestley, 1783-1804. Fillo dunha familia de clase baixa, foi pastor protestante, pero pronto se dedicou á ciencia. En 1772 publicáronse os seus traballos, nos que se explica o “aire fixo” que aparece en quéimalas, investigouse a solubilidad da auga e descubriuse a “auga de seltz artificial”. Pola súa banda, sen coñecer os traballos de Scheele, identificou e illou o “aire inrespirable”, é dicir, o nitróxeno. Nun informe enviado á Royal Society en 1775, descubriu que existía “aire de vida”, é dicir, osíxeno (segundo o nome de Lavoisier).

Na área de ácidos, álcalis e sales de novo temos que mencionar a Rouelle. Este publicou por primeira vez o concepto de composición de sales. Demostrou que algunhas sustancias (calcaria ou magnesia branca) aceptadas como corpos simples até a súa época eran realmente salgues. O sal estableceu que podía ser neutra, aceda e básica e denominou a estes últimos álcalis. Inclúe Joseph Black, Baumé, etc. un longo período de tempo introduciu os seus avances nesta materia.

Os metais tamén tiveron un gran impulso no XVIII. No século XX. Brandt atopou cobalto, Manggraf zinc, Wood platino, Cronstedt níquel, Gahn manganeso, Hjelm molibdeno, Müller telurio. No País Vasco de 1784 os irmáns Fausto e Juan José Elhuyar no Seminario de Bergara illaron por primeira vez o wolframio co mineral cultivado coñecido como wolframita.

A química orgánica deu un gran paso neste século. A innovación de gran importancia foi a investigación de corpos extraídos de plantas e animais: almidón, azucres, graxas, leites, etc. En 1720 sintetizouse o éter e aínda que inicialmente o método conservouse sen indicar, foi publicado en 1730.

XVIII. Na segunda metade do século XX a química estaba chea de contradicións: as teorías vixentes non coincidían co que se atopaba na realidade. A existencia de gases, os datos sobre a combustión, as propiedades dos corpos baleiros atopados e outras tantas cousas, non tiñan expresión lóxica. Víase a necesidade dun traballo de síntese, é dicir, da conxestión e composición de todo o que se coñecía neste campo, que sería realizado polo home máis prestixioso no campo da química deste século: Antoine Laurent Lavoisier.

Lavoisier naceu en 1743 en París en familia de bo nivel. Tras os seus estudos, traballou en química con corpo e alma, en 1785 ingresou na Academia e catro anos despois foi nomeado director. En 1793 a Academia foi clausurada polos revolucionarios e ao ano seguinte os seus responsables foron denunciados. En lugar de fuxir Lavoisier, seguiu as súas investigacións confiando na Convención e na súa reputación científica. Tras ser xulgado polo tribunal revolucionario e proclamado polo xuíz "A revolución non necesita sabios", condenou á morte. O 8 de maio de 1794 foi asasinado a un dos homes máis grandes da química.

Paira empezar, Lavoisier investigou e resumiu toda a ciencia química que chegou até el. Tanto a mediados de século como sen cuestionar a existencia do flogisto, discútese a súa utilidade e pronto se empeza a pensar que o seu carácter era dun corpo (hidróxeno ou). Por tanto, en todo caso, sería como calquera outro elemento.

Debido ao éxito das matemáticas na física, naquel século impúxose una tendencia entre as ciencias: que habería que introducirse tamén na química. Por outra banda, admitíase que a teoría gravitatoria de Newton cumpríase en todos os campos e, por tanto, pensábase que debería guiar o mecanismo das reaccións químicas a escala molecular.

Antes de atopar osíxeno, Lavoisier observou os cambios de peso que se producen nas combustións e calcinaciones de metais. Pensou que parte do aire quedaba fixado no metal como calor. Una vez localizado o osíxeno, seguiu cos seus traballos e demostrou que o aumento de peso do metal era igual ao de redución de peso do aire utilizado no ensaio. Con iso, e tras demostrar que a auga non se transforma en terra (é dicir, que o flogisto non pesaba e estudaba algunhas propiedades do osíxeno), Lavoisier concluíu que había que descartar a teoría do flogisto, á vez que propuxo una teoría sobre a combustión e a respiración.

Nesta teoría dise que o osíxeno participa en todas as combustións, pero se aceptaba a existencia de calóricos. O calórico estaba entre as moléculas da fracción ou sustancia. Este fluído debería ter unhas características moi especiais. Entre outras cousas, estaría fóra da influencia das tres forzas fundamentais que soportaban todas as demais materias, é dicir, a tracción, a repulsión e a presión atmosférica non terían ningunha influencia sobre ela. Con todo, a pesar de non acertar totalmente neste campo, deu una gran importancia ao tratamento da calor, o que supuxo un gran impulso.

Lavoisier quería entrar no campo das matemáticas químicas, pero atopou un obstáculo. Desde o punto de vista matemático, mentres a materia debía ser divisible até o infinito, na realidade non o era paira el: mentres as moléculas eran divisibles, os átomos non. Lavoisier aceptaba isto sen probas. Por tanto, e resumidamente, a materia era divisible, pero só até un límite, e a cada sustancia correspondíalle un tipo de molécula diferente. Desgraciadamente, debido ao nivel dos intentos da época, tivo que recoñecer: ... os nosos intentos aínda están lonxe de poder ver a divisibilidad da materia”.

Aclarado o concepto de materia, Lavoisier entrou no campo do “elemento”. Por suposto, o concepto que tiña era diferente ao que tiña actualmente vixente, pero podemos dicir que foi una primeira aproximación. Coas súas palabras: “Para que una materia tome o título de elemento non abonda con que sexa simple, indivisible ou indescomponible. Paira iso ten que estar abundante e estendida na natureza e participar na composición de moitos corpos. Por tanto, aínda que o ouro fose una sustancia simple, non se dirá que é un elemento”.

Ao parecer, nel o concepto de elemento aristotélico seguía sendo firme, pero, con todo, algúns corpos aceptados até o seu momento como elementos, como o aire (porque se coñecían distintos tipos de aire), a terra ou a auga (que se coñecía como una combinación de osíxeno e hidróxeno) non serían elementos. Pero o lume seguía, como dixo Lavoisier, “calóricos”. Con todo, a química enriqueceuse entón con moitos elementos reais: osíxeno, hidróxeno, nitróxeno, xofre, carbono, etc.

Pola súa banda, Lavoisier na súa obra “Traité élémentaire de chimie” utilizou a nomenclatura química, dotando á química desta rica ferramenta. A isto hai que engadir que introduciu un método experimental estruturado no campo da química. Por tanto, dunha serie de observacións aleatorias realizadas pola química, da existencia de certos fenómenos diferentes e de certas manifestacións que debían porse de acordo cunhas teorías non fundadas previamente aceptadas e desexadas, Lavoisier pasou a ser una verdadeira ciencia.

Tras ver a existencia do osíxeno, Lavoisier demostrou a afinidade química básica entre a combustión e a respiración. É dicir, tras poder medir a cantidade real de osíxeno que se toma na respiración e a cantidade de anhídrido carbónico e acuoso que aparecen neste proceso, puido dar una primeira e verdadeira expresión do fenómeno que se produce nos pulmóns.

As ideas de Lavoisier non foron aceptadas inmediatamente e moitos químicos, sobre todo os técnicos, seguiron coas súas ideas ancestrais. Con todo, aos poucos estendéronse en Francia, Alemaña ou Suecia, nunha palabra por toda Europa e, tras a súa morte, cando a “Académie deas Sciencies” de París fíxoos seus, aceptáronse máis rápido que rápido.