Desde los primeros tiempos, los seres humanos han observado la transformación de las sustancias -la carne cocinándose, la madera quemándose, el hielo derritiéndose- y han especulado sobre sus causas. Siguiendo la historia de esas observaciones y especulaciones, se puede reconstruir la evolución gradual de las ideas y conceptos que han culminado en la química moderna"
LA PIEDRA Y EL FUEGO
Los primeros hombres que empezaron a utilizar instrumentos se servían de la naturaleza tal como la encontraban. El fémur de un animal de buen tamaño o la rama arrancada de un árbol eran magníficas garrotas. Y, ¿qué 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 seguía siendo madera.
Sin embargo, había ocasiones en que la naturaleza de las cosas sí cambiaba. Un rayo podía incendiar un bosque y reducirlo a un montón de cenizas y restos pulverizados, que en nada recordaban a los árboles que había antes en el mismo lugar. 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 substancias (acompañadas, como a veces descubrían los hombres, de cambios fundamentales en su estructura) constituye el objeto de la ciencia que hemos dado en llamar Química. Y una alteración fundamental en la naturaleza y en la estructura de una substancia es un cambio químico.
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 seguía siendo madera.
Sin embargo, había ocasiones en que la naturaleza de las cosas sí cambiaba. Un rayo podía incendiar un bosque y reducirlo a un montón de cenizas y restos pulverizados, que en nada recordaban a los árboles que había antes en el mismo lugar. 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 substancias (acompañadas, como a veces descubrían los hombres, de cambios fundamentales en su estructura) constituye el objeto de la ciencia que hemos dado en llamar Química. Y una alteración fundamental en la naturaleza y en la estructura de una substancia es un cambio químico.
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, muy distinto al de las piedras corrientes, impulsaban a cogerlos. Indudablemente, el primer uso que se dio a los metales fue el ornamental, fin para el que servia casi cualquier cosa que se encontrara: piedrecillas coloreadas, perlas marinas…
Sin embargo, 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 su relieve más atractivo
Sin embargo, 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 su relieve más atractivo
Teoría de los Cuatro elementos
Los filósofos son llamados physiologoi, (físicos) por Aristóteles, el tema central durante esta etapa es la naturaleza, muchos de ellos se enfrascaron en la búsqueda de un principio o elemento común de todas las cosas existentes.
Para Tales de Mileto (h. 639 ó 624 - h. 547/6 a.C.) este principio es el agua, el se sustenta en que el agua se encuentra en las plantas y los animales y en el hecho de que el agua es una sustancia bastante mudable.Anaximenes (¿588-524 a.c?), contemporáneo de Tales, dedujo que el principio fundamental era el aire, el dio un paso adelante de Tales y explico cómo a partir del aire se producen todas las cosas, por condensación y rarefacción, asi el aire condensado formaba sólidos y líquidos y el aire enrarecido, fuego.Heráclito (540-475a.C) Afirmo que la realidad es cambio constante por esto la sustancia primordial es el fuego, una llama crece o vacila pero siempre es fuego, para el en este incesante cambio y en esa constante identidad, la materia revelaba su unidad esencial.
Aristóteles (384-322 a.C), afirmo que cada uno de los 4 elementos posee 2 de las siguientes características, seco, húmedo, frio, caliente, entonces la tierra es fría y seca, el agua fría y húmeda, el aire húmedo y caliente, el fuego caliente y seco, el aire se opone a la tierra y el fuego al agua, además ninguno de ellos es inmutable sino que al adquirir otras características pueden cambiar.
Para Tales de Mileto (h. 639 ó 624 - h. 547/6 a.C.) este principio es el agua, el se sustenta en que el agua se encuentra en las plantas y los animales y en el hecho de que el agua es una sustancia bastante mudable.Anaximenes (¿588-524 a.c?), contemporáneo de Tales, dedujo que el principio fundamental era el aire, el dio un paso adelante de Tales y explico cómo a partir del aire se producen todas las cosas, por condensación y rarefacción, asi el aire condensado formaba sólidos y líquidos y el aire enrarecido, fuego.Heráclito (540-475a.C) Afirmo que la realidad es cambio constante por esto la sustancia primordial es el fuego, una llama crece o vacila pero siempre es fuego, para el en este incesante cambio y en esa constante identidad, la materia revelaba su unidad esencial.
Aristóteles (384-322 a.C), afirmo que cada uno de los 4 elementos posee 2 de las siguientes características, seco, húmedo, frio, caliente, entonces la tierra es fría y seca, el agua fría y húmeda, el aire húmedo y caliente, el fuego caliente y seco, el aire se opone a la tierra y el fuego al agua, además ninguno de ellos es inmutable sino que al adquirir otras características pueden cambiar.
LA ALQUIMIA
Una de las preocupaciones más ancestrales y obsesivas del hombre era la transformación de los cuerpos con el consiguiente paso de uno a otro, por lo cual la química en sus formas mágicoexperimentales -alquimia- constituía una de las ciencias más antiguas a la que se entregó con pasión. Poco a poco la Alquimia fue perdiendo su carácter ideal para ser, en un gran número de sus supuestos cultivadores, charlatanería y engaño, llegándose a prohibir por Reyes y Papas. A principios del siglo XVI los esfuerzos de muchos alquimistas se dirigen a preparar drogas y remedios para curar enfermedades.
Tres fueron los objetivos fundamentales que persiguieron los alquimistas. Por un lado intentaron la transformación de metales innobles, como el plomo y el cobre en metales preciosos, como la plata y el oro. Además, trataron de crear una sustancia que fuera capaz de curar todas las enfermedades. Finalmente se aplicaron a descubrir el elixir de la inmortalidad.
Todo se resumía en la búsqueda de la piedra filosofal, considerada como la única sustancia capaz de conseguir la transmutación, la panacea universal y la inmortalidad. La creencia más extendida afirmaba que esta sustancia, puesta en un metal innoble como el hierro, mediante el proceso de fusión, sería transformada en oro.
Todo se resumía en la búsqueda de la piedra filosofal, considerada como la única sustancia capaz de conseguir la transmutación, la panacea universal y la inmortalidad. La creencia más extendida afirmaba que esta sustancia, puesta en un metal innoble como el hierro, mediante el proceso de fusión, sería transformada en oro.
La alquimia buscó su apoyo en la ciencia de la astrología, pues desde los tiempos antiguos existía la creencia de que cada metal se encontraba bajo el influjo de un cuerpo celeste; por ejemplo, el hierro se correspondía con Marte, la plata con la Luna, el oro con el Sol, y así sucesivamente. De esta manera, cada metal era asignado con un símbolo igual que el de su planeta correspondiente.
La alquimia parte de la teoría de que los tres elementos fundamentales pueden ser combinados en distintas proporciones para formar nuevos cuerpos.
La alquimia parte de la teoría de que los tres elementos fundamentales pueden ser combinados en distintas proporciones para formar nuevos cuerpos.
Los alquimistas, en su afán de conseguir nuevos materiales, desarrollaron diversas técnicas químicas, tales como la filtración y la destilación. Asimismo, crearon nuevas aleaciones, descubrieron elementos desconocidos hasta entonces y obtuvieron por métodos químicos los ácidos y las bases más comunes.
Habitualmente, los alquimistas eran también médicos y poseían conocimientos de astrología y filosofía. El más célebre de ellos fue, sin duda, el suizo Paracelso, considerado como el iniciador de la medicina hermética y la terapéutica química. Otros importantes alquimistas fueron Zósimo el Panopolita, autor de varios textos sobre esta disciplina, Bolos de Mendes, que enunció el principio de la Unidad de la materia primera, Marcus Graecus o Roger Bacon. Cada uno de ellos iniciaba en el arte a sus discípulos, transmitiéndoles su experiencia.
Los conocimientos fueron registrados por e mediante el empleo de símbolos y figuras; generalmente, estas obras se escribían bajo seudónimo. Por otra parte, la carencia de un patrón idéntico para el uso de los signos y símbolos dificulta en gran medida el estudio de la alquimia.
Uno de los textos mentales en el ámbito de la alquimia es la Tabla de Esmeralda, escrita en un lenguaje incomprensible para aquellos que no están iniciados en el arte hermético.
Habitualmente, los alquimistas eran también médicos y poseían conocimientos de astrología y filosofía. El más célebre de ellos fue, sin duda, el suizo Paracelso, considerado como el iniciador de la medicina hermética y la terapéutica química. Otros importantes alquimistas fueron Zósimo el Panopolita, autor de varios textos sobre esta disciplina, Bolos de Mendes, que enunció el principio de la Unidad de la materia primera, Marcus Graecus o Roger Bacon. Cada uno de ellos iniciaba en el arte a sus discípulos, transmitiéndoles su experiencia.
Los conocimientos fueron registrados por e mediante el empleo de símbolos y figuras; generalmente, estas obras se escribían bajo seudónimo. Por otra parte, la carencia de un patrón idéntico para el uso de los signos y símbolos dificulta en gran medida el estudio de la alquimia.
Uno de los textos mentales en el ámbito de la alquimia es la Tabla de Esmeralda, escrita en un lenguaje incomprensible para aquellos que no están iniciados en el arte hermético.
La Transmutación de los Metales
El origen de esta actividad resulta incierto; al parecer deriva de la unión filosofía griega con la práctica de de los antiguos egipcios en la elaboración de sustitutivos del oro.
La alquimia en la Grecia antigua
Los primeros alquimistas vivieron varios siglos antes de la fecha de composición de dichos manuscritos. Ya en el siglo IV a. C., en Grecia, los filósofos elaboraron las primeras teorías sobre la materia y la práctica de las artes químicas. En este sentido, hay que mencionar la aportación de Demócrito (h. 460 - 370 a. C.), autor de una hipótesis según la cual todos los cuerpos estaban formados por átomos, las porciones más pequeñas e indivisibles de la materia.
La alquimia en la actualidad
Hoy en día no abundan los textos que puedan ser considerados en sentido estricto como libros de alquimia; a lo largo del tiempo se han redactado numerosas obras que poco tienen que ver con la verdadera alquimia.
En la actualidad, diversos procedimientos curativos como la aromaterapia o la homeopatía -basada en la administración de dosis mínimas de las mismas sustancias que, en mayores cantidades, provocan una enfermedad análoga a la que se combate— toman en cuenta las posibles consecuencias médicas y la trascendencia de la alquimia.
En todo caso, los alquimistas nunca llegaron a desarrollar métodos propiamente científicos, ya que esta pseudo ciencia nunca se desvinculó de lo mágico, lo sobrenatural y lo metafísico. Sus teorías sucumbieron ante el nacimiento de la ciencia moderna, basada en el método experimental.
Sin embargo, tenemos que llegar al siglo XVII para que la Química comience a surgir como una ciencia experimental. En el siglo XVII destacan como aportaciones importantes a la química, los trabajos del holandés Juan Bautista VAN HELMONT (1577-1644) sobre los diversos componentes del aire que le llevaron al descubrimiento del dióxido de carbono, y sobre todo los trabajos de Robert BOYLE (1627-1691) que además de establecer la ley de los gases ideales que lleva su nombre, define, en su obra The Sceptical Chymist (El Químico Escéptico) aparecida en 1661, por primera el concepto de elemento químico.Centrados ya en el periodo de la Ilustración, hay varios hechos destacados en el campo de la química que cabe reseñar. En primer lugar el interés por la química de los gases con la teoría del flogisto el desarrollo de la Química Neumática. En segundo lugar, según avanza la centuria, se perfeccionan las técnicas y aumenta el número y la importancia de los que se dedican a esta ciencia, como por ejemplo, Cavendish y Lavoisier.
Con Lavoisier se inicia la gran revolución química del siglo XVIII, motivada por dos razones fundamentales: el uso sistemático y preciso de la balanza, como aplicación de la ley de la conservación de la masa, y el reconocimiento de la función del oxígeno en los procesos de calcinación, combustión y respiración, que no es sino manifestaciones de un mismo fenómeno, la oxidación.
Teoría del Flogisto
Desde los tiempos más antiguos las ideas acerca de la combustión han procedido de una detallada observación del fuego. A partir de 1650 el interés por este fenómeno radicaba en la posibilidad de encontrar nuevas aplicaciones al fuego y, por medio de la máquina de vapor, obligarle a realizar los trabajos duros de la tierra. Este creciente interés llevó a los químicos a una nueva conciencia del fuego.
Según las antiguas concepciones griegas, todo lo que puede arder contiene dentro de sí el elemento fuego, que se libera bajo condiciones apropiadas. Las nociones alquímicas eran semejantes, salvo que se concebían los combustibles como algo que contenía el principio de "azufre" (no necesariamente el azufre real).
En 1702, Georg Ernest Stahl (1660-1734), desarrolló la teoría del flogisto para poder explicar la combustión. El flogisto o principio inflamable, descendiente directo del "azufre" de los alquimistas y más remoto del antiguo elemento "fuego" era una sustancia imponderable, misteriosa, que formaba parte de los cuerpos combustibles. Cuanto más flogisto tuviese un cuerpo, mejor combustible era. 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. El aire era indispensable para la combustión, pero con carácter de mero auxiliar mecánico.
Las reacciones de calcinación de los metales se interpretaban a la luz de esta teoría del siguiente modo: el metal, al calentarse perdía flogisto y se transformaba en su cal. Es precisamente aquí donde falla la teoría del flogisto. ¿Cómo la cal es más pesada que el metal correspondiente, pese a que éste ha perdido flogisto?. Este problema sin resolver no era tan serio en el siglo XVIII como nos parece hoy a nosotros. Mientras la teoría del flogisto explicase los cambios de aspecto y las propiedades, cabía ignorar las variaciones en la masa. Fue Lavoisier quien demostró la inexistencia del flogisto.
Ley de conservación de la masa
La combustión, uno de los grandes problemas de la química del siglo XVIII, despertó el interés de Lavoisier porque éste trabajaba en un ensayo sobre la mejora de las técnicas del alumbrado público de París. Comprobó que al calentar metales como el estaño y el plomo en recipientes cerrados con una cantidad limitada de aire, estos se recubrían con una capa de calcinado hasta un momento determinado en que ésta no avanzaba más. Si se pesaba el conjunto (metal, calcinado, aire, etc.) después del calentamiento, el resultado era igual al peso antes de comenzar el proceso. Si el metal había ganado peso al calcinarse, era evidente que algo del recipiente debía haber perdido la misma cantidad de masa. Ese algo era el aire. Por tanto, Lavoisier demostró que la calcinación de un metal no era el resultado de la pérdida del misterioso flogisto, sino la ganancia de algo muy material: una parte de aire.
La experiencia anterior y otras más realizadas por Lavoisier pusieron de manifiesto que si tenemos en cuenta todas las sustancias que forman parte en una reacción química y todos los productos formados, nunca varía la masa. Esta es la ley de la conservación de la masa, que podemos enunciarla, pues, de la siguiente manera:
"En toda reacción química la masa se conserva, esto es, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos"
La experiencia anterior y otras más realizadas por Lavoisier pusieron de manifiesto que si tenemos en cuenta todas las sustancias que forman parte en una reacción química y todos los productos formados, nunca varía la masa. Esta es la ley de la conservación de la masa, que podemos enunciarla, pues, de la siguiente manera:
"En toda reacción química la masa se conserva, esto es, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos"
LA QUÍMICA DE LOS GASES
EL DESCUBRIMIENTO DEL DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)
Joseph Black (1728-1799)
El asalto definitivo al conocimiento de los gases fue emprendido por J. Black, médico escocés, al descubrir el anhídrido carbónico (dióxido de carbono). Black estaba estudiando las posibilidades del bicarbonato de magnesio para neutralizar el exceso de acidez en el estómago. Comprobó que se liberaba una sustancia gaseosa cuando dicha sustancia se ponía en contacto con ácido vitriólico (ácido sulfúrico). Se le llamó "aire fijo", ya que parecía que se encontraba fijo en el bicarbonato en forma sólida. Black demostraría más tarde la presencia del "aire fijo" en los productos de la fermentación y en el aire espirado.
El descubrimiento contradecía todas las creencias sobre la inercia del aire y se abría con ello la sospecha de que en muchas reacciones se liberasen sustancias gaseosas.
Joseph Black (1728-1799)
El asalto definitivo al conocimiento de los gases fue emprendido por J. Black, médico escocés, al descubrir el anhídrido carbónico (dióxido de carbono). Black estaba estudiando las posibilidades del bicarbonato de magnesio para neutralizar el exceso de acidez en el estómago. Comprobó que se liberaba una sustancia gaseosa cuando dicha sustancia se ponía en contacto con ácido vitriólico (ácido sulfúrico). Se le llamó "aire fijo", ya que parecía que se encontraba fijo en el bicarbonato en forma sólida. Black demostraría más tarde la presencia del "aire fijo" en los productos de la fermentación y en el aire espirado.
El descubrimiento contradecía todas las creencias sobre la inercia del aire y se abría con ello la sospecha de que en muchas reacciones se liberasen sustancias gaseosas.
Aunque el hidrógeno ya fue obtenido por Boyle y por otros químicos, nadie lo había caracterizado ni probado su individualidad. Se conocía que podía obtenerse hidrógeno por la acción de un ácido sobre un metal, reacción que utilizó Cavendish para determinar el peso específico del hidrógeno.
El nitrógeno es más que probable que fuese encontrado independientemente por tres científicos, y por métodos científicos: Daniel Rutherford (1749-1819), discípulo de Black, Scheele y Cavendish. Ninguno de ellos hizo públicos sus resultados. Los tres coincidieron al evaluar de forma bastante aproximada la proporción de nitrógeno en el aire, aunque avanzaron poco en la comprensión de su naturaleza.
Pese a las reivindicaciones que hubo en su momento, no cabe duda que fuera Schelle el primero que caracterizó al oxígeno entre 1770 y 1773. Mediante el calentamiento de óxido de mercurio, carbonato de plata y otras sustancias, Scheele recogió un gas, al que inicialmente llamó "aire vitriólico", caracterizado por ser inodoro e insípido y, sobre todo, por alimentar la combustión de forma más activa que el aire ordinario. Scheele también descubrió el cloro, el molibdeno y el tungsteno.
