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EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA QUÍMICA:

Química Antigua y media

Hombre primitivo y el fuego

Los humanos empezaron a practicar Química con la transformación de las cosas materiales, en los tiempos prehistóricos, comenzando con el uso del fuego. Los primitivos usaron el fuego para producir aquellas transformaciones químicas como el quemar madera, el cocimiento de los alimentos, etc. Se considera como primer químico, aquel que supo producir y mantener el fuego.

En los pueblos tan antiguos como los sumerios, asirios y babilonios, ya se extraía varios metales de las minas, tales como oro, cobre y plata (2 000 AC) y el hallazgo de láminas de arcilla con inscripciones han revelado que los babilonios estaban familiarizados con la fabricación del vidrio 700 años antes de Jesucristo.

Alrededor del año 2 200 AC, los chinos propusieron que la materia se componía de cinco elementos: metal, madera, tierra, fuego y agua. También propusieron (1 200 AC) la hipótesis del Yin-Yan, para explicar los cambios que ocurren en la naturaleza. Los cambios son el resultado de la mezcla de dos elementos opuestos, un yan, que se considera positivo, y un yin, que se considera negativo. Inventaron la pólvora y estaban familiarizados con el proceso de fermentación, en la producción de cerveza.

Los cinco elementos de los chinos

El yin y el yang de los chinos

En Egipto, la Química tuvo un desarrollo tan avanzado que se ha dicho que esta ciencia se inició allí. Sin embargo, esto no era en realidad Química. Utilizaron el estaño y el cobre para fabricar bronce; fabricaron el acero; colorearon el vidrio con óxido de cobalto; fabricaron jabones, tintes, perfumes, cosméticos, venenos, etc. También, sobresalieron en las técnicas de embalsamamiento, tan efectivas que las momias de sus faraones se conservan hasta nuestros días. Fueron los primeros en fabricar la cerveza. Estos procedimientos fueron desempeñados como un arte y no en el sentido de la práctica de una ciencia como la Química.

Los egipcios y el embalsamiento

Con la civilización greco-romana, la Química sufrió un estancamiento en su parte práctica, ya que estos pueblos se dedicaron principalmente a las matemáticas y a la filosofía. Pero, en la parte teórica, hicieron algunas especulaciones acerca de la naturaleza del universo y de la materia, pero rara vez las pusieron a prueba por medio de la experimentación, a la que consideraban un trabajo manual. Entre los griegos que se destacaron tenemos a:

a. Thales: sugirió que los cambios químicos eran simplemente cambios en el aspecto de los elementos o materiales.

Tales de Mileto

b. Empédocles: propuso que la materia estaba formada por cuatro elementos: tierra, agua, fuego y aire.

Empédocles

c. Aristóteles: Fue el primero en dar idea de lo que es una reacción química, al afirmar que cada elemento resultaba de la combinación de las cuatro propiedades fundamentales, dando origen a lo caliente, seco, frío y húmedo.

Cuatro elementos y sus reacciones. Aristóteles.

Aristóteles

d. Demócrito y Leucipo: consideraron que la materia estaba formada por partículas pequeñísimas llamadas átomos, que significa no divisible, y que las sustancias result

aban de las combinaciones de éstos.

Demócrito y Leucipo

La alquimia se inició en Egipto y Mesopotamia hace aproximadamente 22 siglos. Posteriormente se esparció por Arabia, Italia y China y tuvo su máximo apogeo en Europa en la época medieval. Era una especie de culto que cultivaba con gran secreto las ideas que después se conocerían como alquimia (Khemia en árabe). Su principal objetivo era obtener la piedra filosofal, sustancia que transformaría los metales en oro (se referían a la transmutación de ciertos metales, especialmente el plomo y el mercurio en oro) y obtener el elixir de la vida que era la medicina de la eterna juventud o de la inmortalidad.

Laboratorio alquimista

En lo que a la alquimia árabe se refiere tenemos que su objetivo era producir oro por medio de reacciones de ciertos fenómenos. Trabajaban con el oro, mercurio, arsénico, azufre, sales y ácidos y se familiarizaron con lo que actualmente llamamos reacciones químicas. Creían que los metales estaban compuestos por mercurio (que le daba la propiedad de fluidez) y por azufre (que convertía en combustible a las sustancias y las corroía). Se destacaron Geber y Al Razi. Geber escribió un libro que se considera como el tratado más antiguo sobre Química propiamente dicha; tuvo experiencia con técnicas químicas y describió por primera vez el uso del ácido sulfúrico y nítrico. Al Razi clasificó a los materiales en cuerpos (piedras, vidrio, sales, etc.) y espíritus (mercurio, azufre, amoníaco, etc.); autor del libro Secreto de Secretos.

La Alquimia fue, en general, una práctica secreta debido a que los hombres la relacionaban con la magia y a causa de Dios, pues los alquimistas se creían los elegidos para ser depositarios de la verdad y por ello no debían divulgar sus conocimientos. Escribieron en un lenguaje hermético describiendo más bien operaciones qué hechos y haciendo uso de signos y símbolos. Un libro de alquimia, el Liber Mutus, no contiene ningún texto sino quince grabados, en su mayoría ininteligibles, para hacer conocer la preparación de la piedra filosofal.

A pesar de su misterioso ritual, los alquimistas, hicieron descubrimientos importantes: descubrieron elementos químicos como el antimonio, el arsénico y el bismuto; usaron el ácido clorhídrico, el nítrico y el sulfúrico y el agua regia, que es una mezcla de ácido clorhídrico y nítrico, para disolver el oro. Descubrieron el emplearon productos como el bórax, el éter, las sales de hierro y plata y el sulfuro de bario, la primera sustancia conocida que podía brillar en la oscuridad después de haber sido expuesta a la luz solar. Crearon aparatos que todavía usamos, aunque modificados: retortas, frascos de destilar, morteros, etc.

Alquimista y la transmutación de los metales

La alquimia fue la infancia de la Química. Pese a todos sus conceptos erróneos (relacionados con la magia), los conocimientos prácticos de los alquimistas, su interés por la investigación y sus métodos de trabajo prepararon el camino para el surgimiento de la Química Moderna.

Hacia el s. XVI, la alquimia sufrió un cambio en su propósito fundamental y se inclinó hacia la aplicación de los productos y procesos químicos a la medicina. Esta Química se conoció como Yatroquímica. En esta época se destacó Paracelso, al mostrar la importancia de la Química para la medicina e hizo énfasis en el uso del método experimental para llegar al conocimiento. Consideró que el cuerpo humano estaba formado por mercurio, azufre y sal, y que las enfermedades eran consecuencia de una desproporción entre estas tres sustancias.

Paracelso

En la primera mitad del s. XVII, Jean Baptista van Helmont, dejó la práctica médica para dedicarse al estudio de la Química. Utilizó la balanza en sus experimentos para demostrar que una cantidad definida de arena podía ser fundida con un exceso de álcali formando vidrio soluble, y cuando este producto era tratado con ácido, regeneraba la cantidad original de arena (sílice). Esos fueron los fundamentos de la ley de la conservación de la masa. Van Helmont demostró también, que en ciertas reacciones se liberaba un fluido aéreo. A esta sustancia la llamó gas. Así, se demostró que existía un nuevo tipo de sustancia con propiedades físicas particulares.

Jean Baptiste Van Helmont

Uno de los grandes líderes para el desarrollo de la Química como ciencia fue Robert Boyle (1627 -1691). Igual que su antecesor Roger Bacon (1214 -1294), creía que la verdadera búsqueda del conocimiento sólo se podía realizar a través de la experimentación. En 1661, apareció su obra The Sceptical Chemist (El Químico Escéptico) en la que destruyó la teoría de los cuatro elementos y precisó los conceptos de elemento, mezcla y combinación, al decir “una sustancia básica puede combinarse con otros elementos para formar compuestos y éstas pueden descomponerse en una sustancia más simple”. Puso, entonces, fin a los manejos de la alquimia y retornó a la teoría de Demócrito. Con sus estudios reavivó el interés por la teoría atómica de la materia.

Roger Bacon

Roger Bacon, detalló sus ideas sobre la adecuada organización de las ciencias. Dijo que había que reunir tantos hechos como fuera posible mediante la observación atenta a la naturaleza. El siguiente paso era ordenas esos hechos observados para formar una hipótesis o teoría razonable que explicara la existencia de los mismos. Después la hipótesis tenía que comprobarse mediante la experimentación y la aplicación de técnicas matemáticas a la ciencia. Creó así el llamado “método científico”, pero nadie le hizo caso hasta después de Newton. Es por eso que se le considera como uno de los primeros pensadores que propusieron el método científico.

Robert Boyle

A finales del s XVII, los químicos alemanes: Johann Becher y George Stahl, plantearon una sustancia hipotética que representaba la inflamabilidad, que usaron para explicar el fenómeno de la combustión. La teoría del flogisto planteaba que toda sustancia inflamable contiene flogisto y durante la combustión esta sustancia perdía el flogisto hasta que se detenía. El mercurio, por ejemplo aumentaba de peso durante la combustión, por lo que se le asignó al flogisto un peso negativo. A pesar de lo ilógico de esta teoría, fue aceptaba por aproximadamente 75 años. Becher y Stahl afirmaban, que la herrumbre del metal era el producto de un proceso de combustión. Todos los materiales inflamables contienen flogisto, una sustancia incolora, inodora, insípida y desprovista de peso que se liberaba durante la combustión.

M.W. LOMONOSSOFF (1711-1765), químico ruso, realizó experimentos sobre la calcinación de los metales en vasos cerrados, con empleo sistemático de la balanza; atribuyó la combustión a una combinación del cuerpo con el aire y explicó las propiedades de los cuerpos a partir de la existencia de átomos y moléculas (1743).

Joseph BLACK, (1728-1799), profesor de química e investigador inglés, descubrió el gas carbónico o dióxido de carbono al que llamó «aire fijo» por ser fijado por la cal y el primer “aire artificial” identificado por los químicos.

Joseph Black

Karl Wilhelm SCHEELE (1742-1786), químico sueco, es el investigador más extraordinario de todos los tiempos. Sus experimentos con el dióxido de manganeso le llevaron al descubrimiento del oxígeno (algo antes que PRIESTLEY, si bien lo publicó posteriormente) y del cloro -al que llamó «espíritu de sal desflogisticado. En su Tratado elemental del Aire y del Fuego indica que el aire es una mezcla de dos gases distintos, el «aire ígneo» y «el aire viciado».

Joseph PRIESTLEY (1733-1804), teólogo unitario inglés, no fue químico de profesión, pero, hábil experimentador, desarrolló y perfeccionó la técnica de preparación, recogida y manipulación de los gases. Demostró que las plantas verdes convertían el aire respirado en aire respirable, preparó y estudió numerosos gases (cloruro de hidrógeno, amoníaco, dióxido de azufre, óxidos nítrico y nitroso, peróxido de nitrógeno, fosfamina, etileno, etc.), investigó el nitrógeno, y el 1 de agosto de 1774 al concentrar mediante una potente lente los rayos solares sobre el óxido mercúrico obtuvo el oxígeno, su mayor descubrimiento. Su tenaz adhesión a la teoría del flogisto le impidió progresar en la interpretación de sus valiosas investigaciones, y así designó el oxígeno como «aire desflogisticado».

Joseph Priestley

Henry CAVENDISH (1731-1810), aristócrata inglés. Se ha dicho de él que fue «el más rico de todos los sabios y el más sabio de todos los ricos». Fue el primero que utilizó la cuba de mercurio, y al hacer actuar el ácido sulfúrico y el ácido clorhídrico sobre el hierro, el cinc y el estaño descubrió, en 1766, el hidrógeno, gas ya entrevisto por PARACELSO, al que llamó «aire inflamable».

Henry Cavendish

Química Moderna y Contemporánea

Aunque la obra de experimentadores tan notables como SCHEELE, PRIESTLEY y CAVENDISH condujo a numerosísimos descubrimientos, su interpretación mediante la teoría del flogisto impedía todo progreso en el conocimiento de los fenómenos químicos. Fue Antoine Laurent LAVOlSlER (1743-1794) el que destruyó la teoría del flogisto al establecer la naturaleza verdadera de la combustión, y que en su obra Tratado elemental de Química, aparecido en 1789, creó las bases de la química moderna que, en consecuencia, ha podido ser considerada como una ciencia francesa.

Antoine Lauren Lavoisier

Lavoisier realizó el siguiente experimento: Colocó un poco de estaño en un recipiente cerrado y lo pesó todo, incluido el recipiente. Luego pesó el recipiente. Al paso del tiempo apareció un residuo en el metal. Ya era sabido, que el residuo de un metal es más pesado que el metal en sí. Sin embargo cuando Lavoisier pesó el recipiente entero, descubrió que la formación del residuo de estaño no aumentaba el total del contenido del recipiente. Esto significaba que debía de haber ganado peso a expensas de algo que estuviera en el recipiente. Así, pues, el residuo debía de haber tomado algo del aire original.

Estos experimentos probaban un punto fundamental que Lavoisier averiguó que era cierto en toda clase de reacciones químicas. Cuando una sustancia gana o pierde peso en aire, toma algo de aire y le da algo a éste. Esto lo mostró al pesar todo el sistema, vapores incluidos. El principio que demostró fue más tarde llamado “Ley de la conservación de la masa”. "La materia puede cambiar de forma, pero el peso total de la materia implicada en una reacción química sigue siendo el mismo." Concluyó que el aire estaba formado por dos gases: el oxígeno y el nitrógeno.

Ahora Lavoisier presentó una nueva teoría de la combustión, para remplazar a la más antigua del flogisto. Cuando una sustancia arde o se inflama, afirmó, se combina con oxígeno para formar un óxido.

El descubrimiento del oxígeno se debe, entonces, a tres personajes: al químico sueco Scheele, que descubrió el gar entre 1770-1773, estableció correctamente sus propiedades y lo llamó aire de fuego. Priestley en 1774, que también lo obtuvo y probablemente no sabía del descubrimiento de Scheele y que era aire desflogisticado. Lavoisier entre 1774 y 1777, trabajó con él y propuso su teoría de la combustión.

El nuevo lenguaje de la química. Los servicios de Lavoisier a la Química incluyen la acuñación de un nuevo sistema para denominar a los productos químicos. Elaboró un nuevo sistema de nomenclatura química. Este sistema está basado en los nombres de los elementos y designa a los compuestos de acuerdo con los elementos con que están formados. Así a la sal, un compuesto de sodio y cloro, se le llamó cloruro sódico. El gas formado por hidrogeno y azufre es sulfuro de hidrogeno. Un ácido que contenga azufre es ácido sulfúrico.

En 1789, Lavoisier publicó el primer texto moderno de Química. Su título fue Traité élémentaire de chimie (Tratado elemental de Química). En este libro, discutió todo el conocimiento sobre Química a la luz de su nueva teoría de la combustión y empleó su moderna nomenclatura.

La contribución de Lavoisier: Por importantes que fueran los descubrimientos de Lavoisier, sólo fueron una parte de su contribución al establecimiento de la química como disciplina científica. De la misma importancia fue la lección que enseñó: que las conclusiones sólo podían alcanzarse mediante un experimento cuidadosamente preparado y una exacta medición. En su laboratorio, el árbitro de la verdad científica era el equilibrio químico. También le dio a la química una serie de conceptos que demostrarían ser inmensamente productivos en el siglo posterior. Fue él, más que Boyle, quien trazó la distinción entre un elemento y un compuesto en el sentido moderno de los términos. De esa forma, hizo posible que los químicos empezaran a adjudicar números a los procesos químicos. Gracias a estos conceptos y a los precisos métodos de análisis de los que fue pionero, el siglo XIX se convirtió en una edad de oro de la química. Por todo esto se le considera como el Padre de la Química Moderna.

La Química como ciencia. Desde Lavoisier hasta nuestros días

Pocos años después de la muerte de LAVOISIER la teoría del flogisto no era más que un recuerdo. Los químicos, guiados por las nuevas ideas adquiridas, las aplican al análisis cuantitativo y descubren muy pronto las leyes ponderales de las combinaciones químicas.

La teoría atómica de JOHN DALTON (1808) puede resumirse en los siguientes postulados:

a. La materia está constituida por partículas diminutas e indestructibles llamados átomos.

b. Los átomos de un elemento dado son todos iguales en peso, tamaño y demás propiedades.

c. Durante las reacciones químicas los átomos pueden intercambiarse o las combinaciones de átomos pueden romperse, pero los átomos en sí permanecen invariables.

d. Átomos de dos o más elementos pueden combinarse en más de una proporción para formar un compuesto.

John Dalton

Amadeus Avogadro: fue el que desarrolló una definición de molécula. Consideró que las moléculas no sólo estaban formadas por distintos tipos de átomos, sino que también había moléculas formadas por un mismo tipo de átomos.

Amadeus Avogadro

Friedrich Wholer: químico alemán que sintetizó la urea, en 1828, a partir del cianato de amonio. Con esta síntesis acabó con la teoría vitalista, que decía que sólo los seres vivos podían sintetizar compuestos orgánicos.

Friedrich Wholer

La Clasificación periódica de los elementos establecida por DIMITRI IVANOVICH MENDELEJEV y por LOTHAR MEYER (1869) llevó a pensar que los átomos debían ser complejos, modificando profundamente las ideas que se tenían acerca de los cuerpos simples, lo cual fue comprobado en los estudios acerca de la conductividad eléctrica de los gases y en los fenómenos de radioactividad. Mendelejev es considerado el padre de la tabla periódica al ordenarla en el orden creciente de sus masas atómicas.

Henry G. Moseley: (1887 – 1915). Fue el primero en descubrir una forma precisa para determinar los números atómicos de los elementos. Ordenó la tabla periódica según el orden creciente del número atómico, orden que se utiliza en las tablas periódicas actuales.

Mendelejev

María Curie. (1867 -1934). Por lo general, un premio Nobel es el logro máximo en la carrera de un científico. María Curie obtuvo dos. En 1903, se le otorgó el premio en física por su trabajo de investigación junto con su esposo Pierre, en el fenómeno de la radiación, descubierto por Becquerel. En 1911, ganó el premio Nobel en Química por el descubrimiento del radio y del polonio. En 1935, un año después de su muerte, su hija, recibió el Premio Nobel, otorgado a Marie y su esposo por el descubrimiento de la radiactividad artificial.