Las Ciencias y la Revolución de la Química en el XVIII

 

Rolando Delgado Castillo

Universidad de Cienfuegos

 


 

 

Al siglo XVIII se le conoce por el nombre de siglo de las luces. Semejante bautizo encuentra razón en el movimiento que invade a Europa en el terreno de las ideas, promoviendo la modernización y el rechazo a todo lo que representara el Antiguo Régimen.

 

Las monarquías, a tenor con estos nuevos aires, conducen las reformas financieras y educativas que caracterizan al despotismo ilustrado como  sistema de gobierno,  para continuar con el status quo de dominación clasista y perpetuación de sus privilegios económicos.

 

Por su parte la burguesía, aliada de los cambios que significaban el progreso social,  prosigue minando las bases del régimen monárquico. Con este propósito levanta las banderas del liberalismo político y económico y abraza como suyo el modelo racional empirista.

 

Esta atmósfera social unida a la crisis que se desarrolla hacia la segunda mitad del siglo provoca una oleada de movimientos revolucionarios que tiene su más alta expresión en la Revolución Francesa. El dominio colonial se estremece con la explosión de la Rebelión Haitiana, la Guerra de Independencia de las 13 Colonias, y la sublevación de Tupac Amaru en el Perú. Se asiste al comienzo de la llamada Era Moderna.

En el campo de los avances de la tecnología se produce en el Reino Unido la Revolución Industrial, que en un contexto socioeconómico favorable e impulsada decisivamente por la innovación de la máquina de vapor de Watt (1769) y el telar mecánico de Cartwright (1783), provoca una transformación renovadora de la industria siderurgica y textil. Este crecimiento de la industria textil a su vez demanda el desarrollo de los tintes y acabados que abren el camino de la química industrial.

 


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Desde fines del siglo anterior y principios del XVIII se viene gestando las invenciones de máquinas que aprovechan la energía del vapor para realizar el trabajo mecánico de extraer agua de las minas de carbón inglesas. El herrero Thomas Newcomen (1663 - 1729) se antecede a la Revolución Industrial cuando inventa su máquina de vapor atmosférica en 1705.   En 1763 James Watt (1736 - 1819), notable fabricante de instrumentos, asistente en la Universidad de Oxford,  al reparar una de las máquinas de Newcomen  aprecia las posibilidades de perfeccionar su eficiencia. Después de seis años de investigación, en 1769  patenta una máquina que superaba a las de su antecesor por su mayor rapidez en la carrera del pistón y por ser mucho más

 económica en cuanto al consumo de combustible.  El propio Watt en 1781 ideó la forma de usar la máquina para hacer girar un eje y por lo tanto, abrir sus aplicaciones a muchos otros usos además del bombeo.


 

Otro signo de la época que debuta con la Revolución Industrial viene dado por el comienzo indiscriminado de la tala de los bosques europeos que prácticamente desaparecerán en el próximo siglo en búsqueda del más primitivo de los combustibles, la leña. La cultura del humo y la chimenea inaugura el proceso de contaminación atmosférica que marcaría el paisaje urbanístico de las grandes urbes nacientes, al tiempo que estrena la agresión despiadada del capitalismo irracional al entorno natural del hombre, con el exponencial crecimiento de las emisiones de los gases de la combustión.  

 

A partir de ahora una creciente interrelación se establece entre la tecnología y la ciencia, pero si al siglo pasado correspondió esencialmente la Revolución de la Mecánica, al siglo XVIII toca el cambio de paradigma en el ámbito de la Química.

 

El pensamiento enciclopédico signo de la época, y la etapa de naciente formación en las Ciencias tal vez explique la inclinación abarcadora de los científicos de la época. Los grandes matemáticos incursionan con frecuencia en el campo filosófico, se esfuerzan por explicar los fenómenos en su totalidad, e intentan construir los instrumentos matemáticos requeridos para la formalización de los experimentos en el campo de la Mecánica. Un notable exponente de esta corriente es la personalidad de Jean Le Ronde d’Alambert. Comienza a los 22 años su relevante producción científica con la publicación de “Memoria sobre el cálculo integral” y cuatro años después sale a la luz su obra más importante “Tratado de Mecánica” donde desarrolla su conocido principio de D’Alambert. No ha cumplido los 30 años cuando escribe las primeras aplicaciones de las ecuaciones en derivadas parciales para abordar las causas de los vientos. Fue uno de los principales colaboradores de Denis Diderot (1713 -1784) en esa monumental obra de 35 volúmenes conocida como la Enciclopedia francesa.  

 

Se considera que las Matemáticas Puras, como sistema teórico, se deben al siglo XVIII. Y en este esfuerzo racionalizador de muchos destaca la figura del más brillante matemático del siglo XVIII, el suizo Leonhard Euler (1707-1783). En su copiosa obra realizó el primer tratamiento analítico completo del Álgebra, la Teoría de Ecuaciones, la Trigonometría y la Geometría Analítica. Además de su empresa matemática incursiona con notables aportaciones en el campo de la Mecánica, a la cual suma el estudio del movimiento de los sólidos rígidos, y de los fluidos.


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Le pusieron por nombre Jean Le Rond (1717-1783), aludiendo a la Iglesia en que lo encontraron abandonado una fría noche parisina de 1717. De adulto se autonombró D´Alambert. Ahora en todas las Universidades se estudia el principio de D´Alambert y se aplican las reglas generales para la resolución de las ecuaciones diferenciales propuestas por él a los 26 años. D´Alambert será para todos uno de los enciclopedistas que iluminó   el espíritu de la Revolución francesa de 1789. Ingresó en el año 1741 en la Academia de Ciencias de París, donde trabajó por el resto de su vida, cumpliendo en ella la función de secretario perpetuo. Su vida concluyó, luego de una vejez solitaria y cargada de dolores por una larga enfermedad, en su París, seis años antes de la Toma de la Bastilla. 


 

En la tradición de búsqueda de nuevos instrumentos matemáticos para resolver problemas de la Física se inscribe la actividad del  francés Joseph Lagrange (1736-1813). En su principal obra (1788) Mecánica Analítica, abordó el estudio de la Mecánica utilizando el Cálculo de Variaciones creado por él; sistematizó el campo de las Ecuaciones Diferenciales; y trabajó en la Teoría de Números. Durante el periodo de la Revolución Francesa, estuvo a cargo de la comisión para el establecimiento de un nuevo sistema de pesos y medidas.

 

La Dinámica de los Fluidos recibe un poderoso impulso con las aportaciones del más notable representante de la destacada familia Bernoulli, Daniel (1700 – 1782). La ecuación de Bernoulli presentada por primera vez en su Hydrodinámica cubre un amplio abanico de aplicaciones en esta disciplina. Es considerado además el primero que desarrolla  una teoría cinética de los gases y lo hace sobre conceptos atomísticos y probabilísticos.

 

Una de las tareas más importantes seguidas en la línea del desarrollo del cuadro mecánico del mundo, fue el desarrollo de la teoría de la gravitación de Newton a los movimientos planetarios en el Sistema Solar. Por entonces ciertas violaciones observadas en las órbitas de los planetas en relación con lo predicho desconcertaba a los astrónomos. Así por ejemplo estaba bien establecido que Júpiter y Saturno se adelantaban a veces, y otras se retrasaban con respecto a las posiciones que debían ocupar en sus órbitas. La relación de este comportamiento con perturbaciones gravitacionales temporales producto de las interacciones entre los planetas y con los cometas  fue explicada por el matemático francés Pierre Simon Laplace (1749 – 1827).  En 1796  adelantó una hipótesis sobre el origen del universo a partir de una nebulosa originaria.  Laplace legó un proceso de formalización matemática que constituyó un modelo en las investigaciones posteriores en los campos de la Termodinámica y el Electromagnetismo.  

 

La constante gravitacional de Newton fue determinada experimentalmente en este siglo por el físico y químico inglés Henry Cavendish (1731-1810) y lo hizo burlando la debilidad de la fuerza gravitacional con una precisión superada sólo un siglo más tarde, a través de la determinación de la fuerza atractiva que ejercían  esferas de plomo de una gran masa sobre pequeñas masas unidas a un péndulo de torsión. Cavendish resulta insuperable en materia del diseño experimental para mediciones cuantitativas de propiedades físico – quimícas  de las sustancias. Será pues una referencia obligada a lo largo de este siglo.


 

El padre de Euler aspiraba a que su hijo siguiera sus pasos y lo envió a la Universidad  para prepararle como ministro, pero la geometría trocó su destino al convertirse en su asunto favorito, transformándose con el tiempo en el matemático más prolífico de la historia. Entre 1726 y 1800 publica 866 libros y artículos lo que representa  aproximadamente una tercera parte del cuerpo entero de la investigación en la Matemática, Física teórica, y la Ingeniería Mecánica de la época. Notable resulta conocer que antes de cumplir los treinta años había perdido parcialmente la visión quedando totalmente ciego al final de su vida.


 

El desarrollo de los conocimientos teóricos y prácticos sobre la mecánica y la combustión tuvo su influencia en los avances experimentados en la tecnología de los dos procesos productivos que se convirtieron en los protagonistas principales de la Revolución: la industria textil y la industria minero-metalúrgica. Una compleja interacción se teje entre la técnica que promueve la Revolución Industrial y la naciente ciencia que la apoya y sobre cuyos adelantos se impulsa. La aplicación de nuevas tecnologías posibilitaba el rápido crecimiento de la producción textil y siderúrgica.

 

En 1764, el inventor británico James Hargreaves (1720-1778) inventó una máquina para cardar lana o algodón que preparaba la fibra para el hilado en hebras. Esta máquina de hilar, cuya invención se le reconoció a Hargreaves en 1764 y a la que le dio el nombre de su hija Jenny, hizo posible la producción automática de algodón en hebra con lo que revolucionó la industria textil.

 

El segundo paso trascendental en la revolución de la industria textil vino con el telar mecánico Edmund Cartwright (1743 – 1823). Incluso antes de comprobar en la práctica el funcionamiento de su invento presentó en 1785 la patente correspondiente y dos años después construyó en Doncaster  una segunda versión del telar mecánico. En 1789 instaló patentó su telar mecánico en 1785 antes de comprobar como su invención funcionaba en la práctica. Una segunda versión mejorada del mismo fue construida en 1787 en Doncaster. Dos años más tarde fue instalada una máquina de vapor para accionar mecánicamente su telar, con lo cual se inauguraba una época de mayor productividad y producción textil en gran escala. Sin embargo los trabajadores, viendo en peligro sus puestos de trabajo desplazados por la máquina, no dudaron en pegarle fuego a la instalación.

 

Por otro lado, la expansión de la extracción minera demandó el incremento de la fabricación de las máquinas de vapor, y esto resultaba un reto para la industria de fundición del hierro y su maquinado para la producción de los cilindros y demás piezas requeridas.

 

No es extraño entonces que en esta dinámica de necesidades en cadena, se considere la segunda mitad del siglo la época del desarrollo de las máquinas herramientas modernas. En 1774, el inventor británico John Wilkinson (1728 – 1808) patentó una taladradora horizontal que permitía conseguir superficies cilíndricas interiores. Esta máquina taladradora era esencial para la manufactura de las máquinas de vapor de Watt.  

 

En la década de 1780 el inventor francés, uno de los primeros y mas grandes autómatas de todos los tiempos,  Jacques de Vaucanson (1709 – 1782) construyó un torno industrial en el que un tornillo manual hacia avanzar el portaherramientas deslizante. Hacia 1797 el ingeniero mecánico e inventor británico Henry Maudslay (1771 – 1831) patentó el primer torno integro de metal con un husillo guía patrón, que empleaba como medidor un micrómetro que podía medir hasta la milésima de pulgada. La combinación de introducir máquinas herramientas más eficientes  y  organizar el proceso productivo siguiendo una secuencia de operaciones especializadas favoreció el incremento de la productividad del trabajo fabril.


El inventor estadounidense Eli Whitney (1765- 1825) es recordado por su invención  de la desmotadora de algodón y la revolución que produjo en

su producción agrícola. Si bien esta máquina  es expresión de importantes avances mecánicos que se producen en la época, Whitney debe reconocerse como el padre del método de producción masiva. Fue en 1798 cuando al firmar el contrato para producir 10 000 mosquetes, ideó cómo fabricarlos con la ayuda de máquinas y con un sistema organizativo que en cada puesto realizara una operación específica. El ensamblaje de las piezas intercambiables así producidas, originaba el producto final de la cadena. Se afirma que en el escenario estadounidense, la desmotadora de algodón fortaleció el  poderío económico del Sur en tanto la tecnología de Whitney contribuyó a la victoria del Norte en la Guerra Civil.


 

En el campo de la electricidad, el inicio del siglo trajo los trabajos del discípulo de Boyle, Francis Hauksbee (1660 -1713), uno de los primeros en construir máquinas electrostáticas por fricción y estudiar los fenómenos de la descarga eléctrica, incluso a través de aire enrarecido, observando el resplandor producido en los primitivos barómetros. Estos estudios fueron antecedentes de la luminiscencia eléctrica en gases enrarecidos. Por otra parte, la principal fuente de electricidad para la mayor parte de las experiencias del siglo XVIII fueron tales máquinas eléctricas por fricción. La máquina fue sometida a diferentes innovaciones como la sustitución de la esfera de vidrio que giraba rápidamente mediante un sistema móvil por un disco y el acople de un tubo metálico que permitía la transmisión de la electricidad producida hasta el lugar deseado.

 

Precisamente en esta dirección se desarrollaron las investigaciones del astrónomo y físico inglés Stephen Gray (1666 – 1736). Durante los últimos años de la década del 20, Gray demostró que los materiales conductores pueden ser electrizados si están aislados, y que esta carga eléctrica adquirida puede ser trasladada distancias considerables (200 metros) desde un extremo electrificado conectado a un hilo conductor hasta el otro extremo convenientemente dispuesto para captar la señal recibida. Es por ello que estos estudios han sido considerados la antesala de los trabajos de la telegrafía que vinieron a cristalizar en la práctica algo más de un siglo más tarde.


Henry Cavendish (1731-1810) comparó las conductividades eléctricas de soluciones equivalentes de electrólitos y expresó una primera versión de la ley de Ohm. Sus experimentos en electricidad fueron publicados un siglo después de haberlos realizado cuando Maxwell los redescubrió en 1879. Fue Cavendish el primero en determinar la constante gravitacional de Newton, junto con la masa y la densidad de la Tierra. La precisión de este resultado no fue mejorado hasta el siguiente siglo. A Cavendish corresponde también el mérito de haber determinado las constantes físicas que permitieron objetivamente diferenciar unos gases de otros. Así pudo descubrir en 1766 al gas más ligero de los conocidos, el llamado más tarde por Lavoisier, Hidrógeno.


 

El profesor de Química francés Charles Francois de Cisternay Dufay (1698-1739) abordó en la década del 30 el problema de determinar los tipos de carga eléctrica. A partir de sus estudios demuestra que hay solamente dos tipos de electricidad y le llama vítrea a aquella que se libera frotando vidrio (que se asocia luego a la carga positiva) y resinosa a aquella que se libera frotando ebonita (que corresponde a la carga negativa). Introduce el principio universal de que las cargas del mismo tipo se repelen y de diferente clase se atraen.

 

En 1746 el físico holandés Pieter van Musschenbroek (1692 – 1791), profesor de la Universidad de Leiden, publica los resultados obtenidos en el intento práctico de acumular electricidad estática en una botella y provocar su descarga conectando su borne central a tierra. Casi simultáneamente el inventor alemán Ewald Georg von Kleist (1700-1748) descubre un dispositivo similar al del holandés que pasa a la historia con el nombre de "Botella de Leiden", y que representa el antecesor de los condensadores modernos. El aparato que acumulaba o condensaba electricidad llegó a convertirse en un dispositivo útil para la experimentación. 

 

Poco después de la difusión del dispositivo construido por Musschenbroek, el Abad Jean-Antoine Nollet (1700-1770) propuso en la Academia parisina el uso de la electrificación estática como técnica de recuperación física para diferentes casos de parálisis motora. Nollet  describió en detalle el método para producir y aplicar la electricidad “friccional”. La idea de que la electrificación podría tener valor terapéutico recorrió toda Europa.  Sin embargo, los resultados de la electroterapia fueron muy contradictorios porque los médicos de la época lo aplicaron indistintamente sin distinguir las causas de la parálisis.

 

En la próxima década entran en el repertorio de nociones físicas la inducción eléctrica y la conservación de la carga. En torno a este desarrollo aparece la figura de Benjamín Franklin (1706-1790). En 1751 publica sus resultados en Londres con gran éxito.


 

Joseph Priestley, el genial físico-químico británico, fue amigo de Franklin y en su relación epistolar  le confiesa (20 años antes de los experimentos de Coulomb) su deducción  de que la atracción electrostática debía estar sujeta, de acuerdo con ciertas experiencias conducidas por Franklin, a leyes del mismo carácter matemático que las de la gravitación.  Formado para ser Ministro de una Iglesia se convierte en un brillante investigador. Por su apoyo declarado a la Revolución Francesa  una turba enardecida en 1791 le quemó la casa y sus pertenencias. Obligado a emigrar, muere diez años después en los Estados Unidos.


 

 

Benjamín Franklin no solo representa el científico que construye una teoría para explicar el fenómeno electrostático implicado en  la botella de Leiden, el experimentador incansable que propone la hipótesis de que las tormentas son un fenómeno eléctrico, el inventor del pararrayos, y el político sagaz, sino también el investigador preocupado por la creciente emisión de gases contaminantes que idea sistemas para controlar el exceso de humo de las chimeneas y el inventor de estufas más eficientes que producen más calor con menos   combustible. Benjamín Franklin fue el principal seguidor de los postulados de Isaac Newton en América.

En su Pensilvania  fue presidente de la Sociedad Abolicionista  y dos meses antes de morir firmó una petición al Congreso de los EU instando a la abolición de la esclavitud.


En el período que media entre 1746 y 1756 desarrolla importantes investigaciones que lo llevan a importantes inferencias  a partir del principio de conservación de la carga. La nueva teoría deducida por Franklin rechazaba la teoría de du Fay sobre la existencia de dos tipos de electricidad, y afirmaba que todos los cuerpos portan un fluido único que en exceso o defecto de un valor “normal” producía los efectos eléctricos. Franklin supuso que las propiedades atractivas y repulsivas observadas en diferentes materiales bajos distintas circunstancias eran debidas a las cantidades relativas de este fluido más que a diferentes tipos de fluidos. Concluyó también que este fluido se encontraba en todas las cosas, de modo que podía ser transferido de una cosa a otra.  La pérdida del fluido en un cuerpo resulta en la ganancia de la electricidad en el otro.  Este llegó a ser conocido como el principio de conservación de la carga eléctrica.  

 

También se debe a Franklin el primer convenio relacionado con la electricidad. Los materiales que ganan una carga según la teoría de Franklin eran positivos, mientras aquellos desde los que la carga se cedía eran negativos. La electricidad se mueve entonces desde el positivo (el cuerpo con mayor carga) al negativo (el cuerpo de menor carga).  La teoría del fluido único asentada en los postulados de la mecánica newtoniana, abona el camino de progresos que en el campo del electromagnetismo se alcanzan en el siguiente siglo. La creatividad de Franklin lo lleva a combinar teoría y práctica de manera que realiza numerosas invenciones entre las que se destaca el  pararrayos, la primera aplicación práctica que emerge del campo aún joven de la electricidad y que tiene la inapreciable virtud  de ahorrar incontables vidas. Franklin  no sólo fue un eminente hombre de Ciencia sino se considera uno de los fundadores de  los Estados Unidos de América.

 

El hito que inaugura la electrostática como disciplina científica viene representado por el descubrimiento de su ley fundamental en 1 777 por el físico francés Charles Coulomb (1736 - 1806). Coulomb inventa la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción entre cuerpos eléctricamente cargados y obtiene así la expresión matemática que recuerda a la ley de la gravitación universal y atrapa en lo cuantitativo el fenómeno de atracción o repulsión electrostática. La unidad de medida de la carga eléctrica, el Coulomb,  perpetúa su memoria.

 

El último tramo del siglo XVIII nos trae en materia de electricidad los trabajos de uno de los pioneros en el campo de la  biofísica, el médico italiano Luigi Galvani (1737-1798).

 

En verdad cuando Galvani empezó sus trabajos estimulando eléctricamente patas de rana, el problema de la irritabilidad animal y de si los nervios eran conductores de un “fluido nervioso” análogo al eléctrico, ya era ampliamente debatido en los círculos médicos de la Universidad de Bolonia. Galvani propuso que la rana y todos los otros seres vivos poseían una electricidad inherente y sospechó que la electricidad era transferida a las fibras musculares desde los extremos de los nervios, actuando cada fibra muscular como una minúscula botella de Leyden. La principal contribución de Galvani fue abrir el camino para el estudio de los mecanismos de la generación y propagación de las señales eléctricas en el sistema nervioso.  Al morir Galvani en 1798, el físico italiano Alejandro Volta había comenzado a cuestionar que el origen de las contracciones musculares de la rana observadas por su compatriota fuera la electricidad de naturaleza animal. Volta demostraría que usando discos de metales diferentes separados por telas humedecidas en ácido, se genera una corriente eléctrica.  Hizo así uno de los inventos más grandes del siglo.

 


Galvani  fue 33 años profesor de la Universidad de Boloña y sus trabajos son los primeros que apuntan a la existencia de fuerzas bioeléctricas en el tejido animal. Fue este cirujano, que renunciara a su cátedra universitaria cuando la invasión napoleónica para morir un año después, el primer biofísico de la historia.

La teoría del fluido eléctrico animal fue rechazada por el también italiano Alessandro Volta y el debate Galvani - Volta fue uno de los episodios notables con que nacen las ideas modernas sobre la electricidad.

La pila de Volta, la primera batería eléctrica, hizo posible la  construcción de dispositivos  para  mantener  una corriente eléctrica por un circuito dado, y abordar el problema de los nexos entre la electricidad y el magnetismo. Una vez presentados sus trabajos en la Academia francesa de la Ciencia, aceptó el título de Conde de Lombardía, territorio ocupado por las tropas napoleónicas.


 

Adelantos en la termometría y las nociones sobre el calor

 

La idea de que el calor era una forma de movimiento de la sustancia ya había sido esbozada en el siglo anterior, primero por Galilei y sus discípulos y en la segunda mitad de la centuria por Robert Boyle y Robert Hooke.

 

Las nociones elaboradas por el sabio ruso Mijail Lomonosov (1711 – 1765) sobre el calor se inscriben en el desarrollo del atomismo que desde el siglo anterior  lo relaciona con el movimiento corpuscular. Lomonosov comparte y critica la obra de Boyle, sosteniendo que la ley del irlandés sobre los gases debe sufrir una desviación notable para la región de las altas presiones debido al volumen ocupado por los átomos.  

 

Los experimentos que pretendían medir los intercambios de calor entre los cuerpos exigían el desarrollo de la termometría que habían iniciado los académicos florentinos del siglo XVII. Ya en 1702 el instrumentista francés Guillaume Amontons (1663 – 1705) había demostrado la relación entre la presión de un gas y su temperatura, proponiendo la construcción de un termómetro de gas a volumen constante. Estas ideas sugerían la existencia de una temperatura mínima.

 

El estudio sistemático de la combustión empleando las mejores balanzas y termómetros disponibles en esta época, llevó al médico holandés, profesor de la Universidad de Leiden, Hermann Boerhaave (1668-1738), considerado uno de los padres de la física – química,  a demostrar que el agua es uno de los productos de esta reacción, probar que el calor es imponderable, y realizar las investigaciones calorimétricas iniciales. En esta empresa contó en las primeras décadas de este siglo con la colaboración de un discípulo que mostraba una especial vocación y aptitud para la fabricación de instrumentos de medición y el soplado del vidrio: el eminente instrumentista de origen polaco Daniel G. Fahrenheit (1686 – 1736).

 

Fahrenheit continúa los trabajos por el sendero de la termometría. La práctica había demostrado que existían estados con temperatura constantes. Fahrenheit descubre que la temperatura de ebullición del agua es sólo constante a una presión barométrica dada y propone en 1714 la primera escala basada en dos puntos fijos: la temperatura de fusión del hielo al que asignó un valor de 32 y la temperatura del cuerpo de un hombre saludable, para la cual fijó un valor de 96.

 


A los 19 años el joven Mijail dejó su aldea natal y puso proa a Moscú cargado de avidez por los saberes. Trece años más tarde, dos antes de ser elegido académico y aún viviendo en condiciones de extrema pobreza, solicita de la Academia de Ciencias Rusa la creación de un laboratorio “para desarrollar las ciencias naturales en el Imperio Ruso y aplicarlas en la práctica”. La respuesta no se hizo esperar: “Negar la solicitud del auxiliar de catedrático pasante  Lomonosov”. Supo sobreponerse a todos los obstáculos  y  su  tesón  y  talento lo convirtieron  en  poeta  brillante, reformador de la lengua rusa, fundador de la Universidad y uno de los

más fecundos hombres de ciencia de la primera mitad del XVIII.


  

La escala centígrada nacería cuando en 1741, el profesor de astronomía de la Universidad de Uppsala Anders Celsius (1701 – 1744) construye un termómetro de mercurio que marca el cero para la temperatura de ebullición del agua y el 100 para la temperatura de fusión del hielo. Celsius se haría inmortal cuando la Novena Conferencia General de Pesos y Medidas en 1948 aprobó referir los grados de la escala centígrada como “grados Celsius”.

 

No menos trascendentes resultaron los experimentos de Fahrenheit y Boerhaave al estudiar el intercambio de calor entre iguales masas de agua y mercurio puestas en contacto a diferentes temperaturas. Resultó que la temperatura final no es en este caso el promedio aritmético de las temperaturas iniciales.

 

La interpretación de este comportamiento experimental se debe al médico y físico químico escocés Joseph Black (1728 – 1799). Los complejos vasos comunicantes que conectaran los trabajos de Boerhaave con las ideas de Black se encuentran en la influencia recibida por su mentor William Cullen (1710-1790), primer profesor de Química en Escocia y descubridor del efecto de refrigeración producido por la evaporación de los líquidos, de parte de otro importante eslabón en esta cadena de transmisión, el introductor de la enseñanza de la química moderna en las islas británicas, discípulo de Boerhaave en Leiden, Andrew Plummer (1698-1756).

 

Black admitió como correcta la hipótesis de que la sustancia termógena cedida por la sustancia caliente era obtenida por la sustancia fría, pero estas cantidades de calor iguales varían de distinta forma la temperatura de iguales masas de agua y mercurio. El agua y el mercurio, según el razonamiento de Black presentaban diferentes capacidades para el calor. A él se debe también la introducción de los conceptos del calor específico y el calor latente de vaporización de las sustancias. Estas nociones representan los primeros logros de la naciente  termodinámica. Le corresponde además el mérito, no destacado lo suficiente, de haber influido sobre su ayudante, el instrumentista de la Universidad de Edimburgo,  James Watt (1736-1819), quien con sus innovaciones a la primera máquina de vapor llevó a la práctica sus descubrimientos.

 

Cavendish, contemporáneo de Black, hizo contribuciones relevantes al desarrollo inicial de la termodinámica. Aplica nuevas técnicas cuantitativas para descifrar la interacción del calor con las sustancias, midiendo calores de fusión y evaporación de sólidos y líquidos. Es también Cavendish el primero en descubrir la existencia de composiciones en las disoluciones que ofrecen  temperaturas mínimas de congelación.

 


El médico holandés Hermann Boerhaave (1668-1738), considerado uno de los padres de la química – física, es merecedor de tal distinción ante todo por haber introducido medidas exactas en la Química, usando las mejores balanzas y termómetros disponibles en la época.  Su  introducción de la práctica clínica en la enseñanza de la  Medicina convirtió a la Universidad de Leiden en el centro médico más importante del siglo XVIII. Allí ocupó las cátedras de Medicina, Botánica y Química en un período que abarca desde 1701 hasta 1724.


 

 El repertorio de resultados experimentales conformado hacia la segunda mitad del siglo cristaliza en la concepción del carácter sustancial del calor propuesto por Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794), explicada en los siguientes términos:

 

1.      Es una sustancia sutil que no puede ser creada ni destruida, pero si fluir de un cuerpo a otro cuando estos estén en contacto.

2.      Se comporta como un fluido elástico y sus partes se repelen entre sí, pero son atraídas por las partículas que componen los cuerpos y esta atracción depende de la naturaleza de cada cuerpo.

3.      Se puede presentar en estado “sensible” o “latente” de forma que en el primer estado se encuentra rodeando a las partículas como si fuera una especie de atmósfera a su alrededor y en estado latente se halla combinado con las partículas materiales en formas semejantes a las  combinaciones químicas.

 

En 1798, las ideas sobre la naturaleza sustancial del calor son rechazadas por los experimentos conducidos por el estadounidense Benjamín Thompson (1753 – 1814) que vienen a demostrar su naturaleza cinética. Thompson escribió: “todo aquello que un cuerpo o sistema de cuerpos aislados pueda continuar suministrando sin limitación, no puede, de manera alguna, ser una sustancia material, y me parece extremadamente difícil, si no imposible, imaginar algo capaz de producirse y comunicarse, como el calor en esos experimentos, a no ser el movimiento”.

 

La comprobación de que el trabajo mecánico podía producir calor, debió fertilizar el camino para la aceptación del calor como una forma de energía y contribuir al desarrollo de la ley de conservación.

 

Sin embargo las ideas que prevalecieron en la comunidad científica de la época se corresponden con una etapa del desarrollo de las ciencias en que se introducen un conjunto de agentes sustanciales como el flogisto, el éter, y el calórico. Estas posiciones, un tanto ingenuas se basaban en el principio de no introducir la acción a distancia para explicar los fenómenos físicos al no disponer de conceptos y núcleos teóricos acerca de los campos, de las múltiples formas de energía,  y de sus transformaciones de unas formas en otras. No sería hasta mediados del próximo siglo XIX  que nuevos resultados experimentales permitieran la edificación de un cuerpo teórico acerca del calor, como energía en tránsito.  

 


 

En tanto la teoría sobre el calor iniciaba su desarrollo, la práctica de la reducción del hierro en los altos hornos había comenzado una revolución con la introducción del coque como agente reductor ya en la Inglaterra de 1711. El advenimiento de la máquina de vapor de Newcomen creó un importante mercado para el hierro y en 1758, la fundición de Abraham Darby III (1711-1763) había producido 100 cilindros para este ingenio.  En 1779 en los hornos de Coalbrookdale, como símbolo de la nueva era del hierro, se fundían las piezas del primer puente de arco de hierro sobre el rio de Severn, en la zona que se convirtiera en cuna de la Revolución Industrial.  


 Principales hitos en las ciencias de la vida.

La revelación de una gran diversidad de faunas y de flores representan un acontecimiento decisivo para las ciencias de la vida del siglo XVIII. Las colecciones descubiertas por las misiones de exploración permitieron crear los gabinetes y museos de Historia Natural. En este momento se erigieron como los principales objetivos de los naturalistas la identificación y clasificación de los organismos y la comprensión de la diversidad de los constituyentes de la vida.

En la consecución del primer propósito brilló el médico y botánico sueco Carl von Linneo (1707-1778). Linneo desarrolló la primera nomenclatura binomial para clasificar y organizar a los animales y las plantas. Fue en Holanda (adonde partió para completar su formación en el centro médico europeo de Leiden)  que publicó en 1735 su primera obra taxonómica “Systema naturae”. Una parte genérica y una parte específica debieran condensar “lo general y particular” característico para un animal o planta. Décadas más tarde, tal sistema binomial sería trasladado por Lavoisier al mundo de las sustancias químicas para enterrar definitivamente el arcaico lenguaje heredado de la alquimia.

 

Unos 15 años después en Uppsala, donde Linneo dirige la cátedra de Botánica de la  Universidad, sale a la luz su obra magna  “Philosophia botánica” en la que propone la elaboración de un sistema natural de clasificación a partir de la creación inmutable, de todas las especies.  Esta concepción  de que cada especie es un atributo invariante de la Creación va siendo progresivamente minada por los naturalistas que estudian la historia de las especies, su capacidad de adaptación y variabilidad.

 

En el progreso de la “historicidad” de la naturaleza constituye un hito la obra del naturalista francés Georges Louis Leclerc, conde de Buffon (1707-1788). En un período de cuarenta años que cubren casi completamente la segunda mitad del XVIII  Leclerc publica un tratado en 36 volúmenes de Historia Natural. En esta obra introduce las nociones de biogeografía y de cronología de la tierra que bombardean “principios incomovibles” aún en pleno siglo de las Luces como la edad de la tierra fechada por la iglesia en seis mil años, o la creación divina e inmutable de las especies. Buffon sugiere  la ascendencia común de los mamíferos y trata la cuestión delicada de las semejanzas entre los hombres y los grandes simios.

 

El siglo XVIII fue testigo también de los descubrimientos que constituyen la base de la moderna fisiología vegetal, la rama de la botánica que estudia las funciones básicas de las plantas.


 

Las ciencias de la vida en el siglo XVIII encontraron como un imperativo de los descubrimientos de una gran diversidad de faunas y de flores  la identificación y clasificación de los seres vivos. En esta tarea histórica brilló el sueco Carl von Linneo que inauguró en 1735 el sistema binomial de clasificación en género y especie. No es casual que Lavoisier en sus esfuerzos por imponerle a la Química un lenguaje universal empleara para las sustancias químicas este tipo de nomenclatura.  Por otra parte,  la concepción de Linneo de que cada especie es un atributo invariante de la Creación va siendo minada por los naturalistas del siglo de las Luces que estudian la historia de las especies, su capacidad de adaptación y variabilidad.


 

Una de las primeras tentativas de abrirse paso en el terreno de la fisiología con las armas que brindaba el conocimiento físico – químico fue realizada por el inglés Stephen Hales  (1677-1761), clasificado como químico, botánico y fisiólogo. Egresado de la Universidad de Cambridge (de donde partiera hacia Padua en el siglo XVII el joven William Harvey) Hales demostró en 1726 que la circulación sanguínea ejerce una determinada presión, logrando medir la presión de la sangre en un caballo. Un año después publica “Estática Vegetal” considerada la primera obra de fisiología vegetal. En  esta obra  Hales reporta los experimentos que demuestran la respiración y transpiración de las plantas, así como la evaporación desde las hojas y el movimiento de los líquidos a través de las raíces y de las plantas.  Una contribución esencial brindada a la Química por Hales fue la invención de la cuba neumática para recoger los gases poco solubles en agua. Por fin es que los gases relacionados con el aire y la respiración que centraron la atención de los químicos de la segunda mitad de este siglo exhiben una escasa solubilidad en agua.

 

Lázaro Spallanzani (1729 – 1799),  continuador de la tradición investigativa en el campo de la Biología experimental iniciada en las Universidades florentinas del siglo XVII,   anuncia en el propio título de su más importante trabajo "Dissertazioni di fisica animale e vegetale" (Modena, 1780) que esta vez desde la cátedra de Física, surge el científico que rechaza con experimentos la teoría de la generación espontánea, aborda la caracterización de los jugos digestivos, inicia el camino de la inseminación artificial, y en sus últimos estudios, cuando apenas se estaban esclareciendo por los químicos de la época el intercambio gaseoso que caracterizaba la respiración pulmonar, Spallanzani diseñó experimentos que pretendieron aclarar el mecanismo de la respiración al nivel de los tejidos.  

 

En medio de su objetivo de aclarar la composición química del aire y el papel que este juega en transformaciones vitales de los seres vivos el químico inglés Joseph Priestley demostró que las plantas en crecimiento "restauran" la naturaleza vivificante del aire flogisticado por la llama de las velas o la respiración de los animales. Esta observación fue ampliada poco después por  el fisiólogo holandés Jan Ingenhousz (1730-1799)  al descubrir que hace falta luz solar para que las plantas cumplan esta función. Asistimos así al primer capítulo en la comprensión del fenómeno de la fotosíntesis. Demoró aún más el desarrollo de una conciencia sobre la necesidad de preservar “los pulmones” del planeta. 

 

En el ámbito de la medicina destacaremos sólo dos logros relevantes que guardan estrecha relación con el avance de la fisiología  y que demandaron una pronta  penetración del conocimiento físico – químico, estrechando los nexos entre estas disciplinas y las ciencias de la vida.   


 

La humanidad está en deuda con un médico británico que en la última década de este siglo descubriera la vacunación, él se llama Edward Jenner (1749-1823). Jenner que salvó a millones de seres de contraer la enfermedad de la viruela que desoló a la Europa del XVIII, debió enfrentarse a toda suerte de críticas, desde aquellos que asumiendo una posición pseudoreligiosa rechazaban el procedimiento hasta ciertos círculos médicos que se oponían a la novedad y se aferraban a los supuestos riesgos implícitos en una técnica que exigía nuevos procedimientos.

En esta lucha lo acompañaban su ira y su fe en el triunfo del hombre sobre las enfermedades que como la tuberculosis le arrebataron primero a su hijo menor y luego a su esposa.


 

El bando papal de Sixto IV, que autorizara la disección de los cadáveres en el siglo XV y su posterior ratificación por Clemente VII un siglo más tarde se reconocen entre las causas que provocaron la Revolución en la Anatomía, iniciada por Vesalio y continuada en el XVII por los profesores de las Universidades de la Italia Septentrional  entre los cuales Malpighi cierra el siglo XVII con el desarrollo de la Anatomía microscópica. 

 

A lo largo de las primeras décadas del XVIII, Giambattista Morgagni (1682-1771) heredero de la cátedra de Anatomía de la Universidad de Padua, desarrolla la Anatomía patológica, con ayuda de la cual descubre la íntima relación existente entre alteraciones funcionales y físicas de los órganos. 

 

Hacia fines del siglo XVIII,  la viruela hacía estragos entre la población, sobre todo infantil, en Europa. El tratamiento con que se pretendió prevenir la enfermedad consistía en inocular en personas sanas “humores” extraídos de las postillas de aquellos que padecían la enfermedad de forma leve. Con frecuencia esta práctica conducía a fatales resultados.

 

El médico británico Edward Jenner (1749-1823) apreció entre sus pacientes que aquellos expuestos a la viruela vacuna,  enfermedad más benigna, eran resistentes a las inoculaciones de pus de la viruela mortal. En 1796 Jenner inoculó  a un niño humores de la viruela vacuna y seis semanas después le aplicó una segunda inoculación, esta vez de la viruela mortal, con resultados positivos. En 1798, tras el éxito conseguido en otros casos similares, escribió “Investigaciones acerca de las causas y efectos de las vacunas de la viruela”, obra en la que introdujo el término “virus”. Había descubierto la vacuna contra esta enfermedad y al mismo tiempo pondría el primer peldaño en el desarrollo de la inmunología. Casi 200 años después la Asamblea Mundial de la Salud declaraba en 1980 al planeta libre del flagelo de la viruela.

Sin embargo las ideas que prevalecieron en la comunidad científica de la época se corresponden con una etapa del desarrollo de las ciencias en que se introducen un conjunto de agentes sustanciales como el flogisto, el éter, y el calórico. Estas posiciones, un tanto ingenuas se basaban en el principio de no introducir la acción a distancia para explicar los fenómenos físicos al no disponer de conceptos y núcleos teóricos acerca de los campos, de las múltiples formas de energía,  y de sus transformaciones de unas formas en otras.

No sería hasta mediados del próximo siglo XIX  que nuevos resultados experimentales permitieran la edificación de un cuerpo teórico acerca del calor, como energía en tránsito.  

El desarrollo de la minería y su reflejo en el descubrimiento de nuevos elementos


 

La historia del zinc es un ejemplo elocuente de la progresiva penetración del conocimiento humano desde y para la práctica.  Cuando en 1746 el químico berlinés Andreas Marggraf (1709 – 1780) publica sus investigaciones "Sobre el método de extracción del zinc a partir de su verdadero mineral, la calamina”, estaba comprobando también que en los minerales de plomo de Rammelsburg se encuentra el zinc conforme lo había anunciado, dos siglo antes, Georgius Agrícola (1490 – 1555).

Paracelso (1493 – 1541), interesado por entonces en las propiedades curativas de sus combinaciones lo nombra “zinken” y ya hacia fines del XVI, el químico francés Wilhelm Homberg (1652 – 1715) logra obtenerlo en forma bastante pura por reducción de la calamina.  ¿Quién descubrió al zinc?


 

 El desarrollo de la minería y la mineralogía condicionó el surgimiento de  diferentes Escuelas de químicos que a lo largo de este siglo realizara numerosos aportes en el análisis de minerales, en la comprensión y gobierno de los procesos de su reducción, enterrando definitivamente el ideal alquimista de transformar metales nobles en oro.

En Suecia, importante polo del trabajo científico europeo, donde con algún retraso se había fundado en 1710 la Sociedad Real de las Ciencias en Uppsala, el desarrollo de la minería y la mineralogía condicionó el surgimiento de una escuela de químicos que a lo largo de este siglo realizara numerosos aportes en el análisis de minerales, en la comprensión y gobierno de los procesos de su reducción, enterrando definitivamente el ideal alquimista de transformar metales nobles en oro.

Formado en la Universidad de Leiden, en la Escuela de Medicina fundada por  Hermann Boerhaave (1668 - 1738), el sueco Georg Brandt (1694-1768), trabajando al frente del laboratorio del Buró de Minas de Estocolmo, inicia los descubrimientos de los nuevos elementos metálicos cuando descubre en 1735 el cobalto.

En este mismo laboratorio otro químico sueco Axel Fredrik Cronstedt (1722 – 1765) investigaba  en 1751 una nueva muestra de mineral parecido a las menas del cobre. Ya los mineros alemanes habían chocado con la existencia de un mineral que recordaba a los del cobre pero que no contenía cobre, lo cual les dificultaba su trabajo razón por la cual le llamaron Kupfer-nickel (el falso cobre). Cronstedt logra aislar el metal que ya usaron en la China Antigua para la producción de aleaciones y es hoy un metal estratégico: el níquel.

Un año después, en 1752, Cronstedt junto con su compatriota Antón von Swab (1703 – 1768), desarrollan un método para usar los minerales de zinc suecos para la manufactura del latón, evitando la necesidad de importar la calamina. A Cronstedt se debe también el descubrimiento en 1756 de la zeolita, ese aluminosilicato que muestra excelente capacidad de intercambio iónico y es en la actualidad ampliamente usado para el ablandamiento del agua.

 

Pionero de la tradición sueca en este ámbito de la mineralogía fue el profesor de la Universidad de Uppsala, la primera en ser fundada en Escandinavia en 1477, Johann Gottschalk Wallerius (1709-1785). A Wallerius se le reconoce como uno de los que propusiera la teoría de la transmutación de los metales despojada del tinte alquimista aunque rezago de sus quimeras, y el primero en establecer un sistema de clasificación de los minerales según un criterio químico. Para ello debió desarrollar el análisis químico y determinados ensayos cualitativos.


 

La tradición de bautizar los elementos químicos con los nombres de personalidades relevantes de la ciencia se inició en el XIX. Paul Emile Lecoq de Boisbaudran (1832- 1912) creyó hacer justicia cuando propuso en 1884, a 30 años de la muerte de Johan Gadolin, nombrar un nuevo óxido como Gadolinita. Más tarde al aislar el elemento químico se conservó su nombre y así fue Gadolin la segunda persona en tener este honor.   El gadolinio es el único elemento que lleva por nombre un científico y es encontrado en la naturaleza como isótopo estable no radiactivo puesto que el samario se presenta siempre

combinado con sus isótopos radiactivos y los elementos descubiertos en el XX y asociados al nombre de figuras cimeras de la Física y la Química nuclear son de núcleos inestables, radioactivos.

Sucesor de Wallerius en la cátedra de Química en 1768, Torben Olof Bergman (1735 - 1784) se había doctorado una década antes en la propia Universidad de Uppsala donde se  destacó en diversos campos de las ciencias en particular en geología y mineralogía pero sobre todo en la Química.  A pesar de su corta vida (Bergman muere apenas con 50 años víctima de tuberculosis) se puede considerar con justicia fundador de una escuela de Química en Upssala que cuenta entre sus discípulos a figuras de la talla de Karl W. Scheele (1742-1786), Peter Jacob Hjelm (1746 - 1813), Johan Gadolin (1760 - 1852), y los hermanos españoles Juan José (1754 – 1796) y Fausto (1755 – 1833) Elhúyar, entre otros destacados químicos de la época.

La publicación en 1778 de la obra de Bergmann “De analysi aquarium”  constituye pieza clave en el desarrollo del análisis cuantitativo por vía húmeda. Se destaca también por su versión mejorada de las tablas de afinidades de Geoffrey y es considerado uno de los fundadores de la Química Mineralógica. Fue capaz de aplicar sus conocimientos sobre las propiedades del dióxido de carbono y sus habilidades en el análisis para proponer un método de producir aguas minerales artificiales. Sus trabajos analíticos resultan rampa de lanzamiento para el descubrimiento o aislamiento con relativa alta pureza de nuevos metales.

 

El más notable representante de la generación de químicos suecos del siglo XVIII y campeón absoluto en la lid de los descubrimientos de elementos de esta centuria fue Karl W. Scheele. A la edad de catorce años Scheele se desempeñaba ya como aprendiz de boticario en Gotemburg y poco después inició sus estudios en forma autodidacta en el laboratorio químico. En 1770 estableció contacto con el líder de los químicos suecos de la época T.O. Bergman y recibió su ayuda pero nunca cursó estudios formales de química.


 

Imagen:

Don Fausto d’Elhuyar

Origin of the element names.

http://homepage.mac.

com/dtrapp/Elements/

myth.html

 

España contó con la gloria de que dos hermanos, Juan José (1754-1796) y Fausto Elhúyar (1755 1833), inscribieran sus nombres entre los descubridores de elementos químicos del siglo XVIII. Ambos recibieron una formación esmerada en centros de estudios de la avanzada europea. Juan José recibió una beca en 1781 para cursar estudios durante seis meses en Suecia en los laboratorios de Bergman. El propósito de esta breve estancia era aprender un nuevo método de fundición de cañones pero el talento del español fue más allá y a su regreso a Vergara compartió la labor profesoral en la Escuela de Explotación Minera con la investigación al lado de su hermano Fausto sobre la composición del mineral conocido como wolframita. Corría el año 1783 cuando los hermanos obtuvieron el mismo ácido producido por Scheele a partir del mineral conocido como tungsteno en Suecia, y prosiguieron hacia el aislamiento del nuevo metal mediante la reducción enérgica del ácido: habían descubierto el wolframio.

Los intereses de la Corona Española  remiten  a los hermanos, unos años después del descubrimiento, hacia la administración de minas en el nuevo mundo y allí Juan José encuentra su muerte en Santa Fé de Bogotá en la Nueva Granada (Colombia) mientras su hermano Fausto alcanza celebridad en la Nueva España (México) donde investiga sobre los métodos de amalgamación de la plata en frío para obtenerla de sus minerales y funda una Escuela de Minas que goza de prestigio por lo avanzado de su currículo.más fecundos hombres de ciencia de la primera mitad del XVIII.


No obstante Scheele se convirtió en uno de los más grandes químicos experimentales de todos los tiempos tomando parte en el hallazgo de nuevas sustancias entre las que se encuentran los compuestos del cloro, flúor, manganeso, bario, molibdeno, wolframio y oxígeno. En el campo de los compuestos orgánicos Scheele aisló y caracterizó a los ácidos tartárico, cítrico, benzoico, málico y oxálico. Su muerte prematura, a los 43 años de edad se asocia a las largas exposiciones que sufrió a compuestos tóxicos que fueron preparados primeramente por él tales como el ácido arsénico y el cianuro de hidrógeno.

Generalmente los descubrimientos atribuidos a Scheele en el campo de los elementos metálicos constituyen trabajos a “dos manos”. Ejemplos de estas investigaciones son los clásicos estudios de la obtención del cloro con la pirolusita (óxido de manganeso (IV)) que condujeron luego al aislamiento del manganeso en 1774 con la participación decisiva de su colaborador el químico e industrial sueco Johann Gottlieb Ghan (1745-1818), o las seguidas para obtener por vez primera el molibdeno. Los trabajos analíticos llevados a cabo por Scheele en 1778 sobre la molibdenita le hacen rechazar la creencia de que este mineral se trataba de un compuesto del plomo y le llevan a considerar que estaba en presencia del sulfuro de un nuevo elemento. No pasarían cuatro años para que su hipótesis quedara confirmada cuando el discípulo de Bergman, el sueco Peter Jacob Hjelm logra reducir con carbón el residuo ácido que queda cuando se trata con ácido nítrico la molibdenita, aislando así el nuevo metal. Debió pasar más de un siglo para que el químico francés Henri Moissan (1852-1907) lo obtuviera con elevada pureza y le determinara en rigor sus propiedades físicas y químicas.

El químico finlandés (en este momento el mapa político del escudo del Báltico reconoce a Finlandia como una provincia sueca) Johan Gadolin (1760 - 1852) poco después de cumplir los diecinueve se traslada a Uppsala para ponerse bajo la dirección de Bergman con quien trabaja durante 4 años. Hacia 1865 Gadolin realiza una gira que incluye a las Universidades de Gottinga, Ámsterdam y Londres así como las minas de Alemania, Inglaterra e Irlanda. Fue el primer químico de Escandinava en aceptar y popularizar la teoría de la combustión de Lavoisier. En la primavera de 1794 cree haber descubierto un nueva sustancia metálica contenida en una muestra de una mina próxima a la Villa de Yterbia, situada no lejos de Estocolmo. Del resultado del análisis concluye que el 34 % del mineral está constituido por un nuevo elemento al cual nombra Yterbio. Pronto este nombre fue abreviado y se denota como Ytrio.


  

La discusión sobre la prioridad en el descubrimiento del oxígeno llega hasta nuestros días. El sueco Scheele (en la foto), el británico Priestley, y el francés Lavoisier, se disputan esta gloria. Lo cierto es que estas tres escuelas marchaban por el sendero que elevaría la Química al carácter de ciencia experimental. En particular Scheele realiza relevantes aportaciones tanto en la Química Inorgánica como Orgánica. Su muerte prematura se relaciona precisamente con la larga exposición a sustancias tóxicas preparadas originalmente por él, tales como el ácido arsénico y el cianuro de hidrógeno. 

Imagen: Sitio web Histoire de la Chimie. http://histoirechimie.free.fr/


 

La escuela alemana forjada en la Universidad de Halle pasa en línea de sucesión por Johann Heinrich Pott (1692 - 1777) quien defiende su tesis doctoral bajo la dirección de Sthal en 1717 y luego en Berlín ejerce la docencia de la Química Teórica y Práctica cursada en el Colegio Médico Quirúrgico de Berlín, contando entre sus alumnos a uno de los grandes del siglo XVIII, Martín Heinrich Klaproth (1743 – 1817). Pott investigó profundamente la fabricación de la porcelana y es considerado fundador de la industria cerámica. Su actividad abarca también la química farmacéutica llegando a ejercer la dirección de la Farmacia Real berlinesa.

 

A pesar de que su formación inicial en química transcurrió en los marcos de la Farmacia, Martín Heinrich Klaproth (1743-1817) se inclina posteriormente hacia el análisis de los minerales y se sitúa entre los padres de la Química Analítica, fundando la tradición alemana en este campo desde la cátedra de Química de la recién fundada Universidad de Berlín (1810) que a partir de entonces irá adquiriendo el liderazgo mantenido por el recinto universitario de Halle.

 

A Klaproth se deben los descubrimientos del zirconio y del uranio. El uranio fue descubierto en 1789, en la pechblenda. Se ha afirmado erróneamente que al así bautizarlo se honraba al descubrimiento del séptimo planeta del sistema solar en 1787 por el científico alemán, nacionalizado británico, William Herschel (1738-1822), pero lo cierto es que este planeta recibe este nombre mucho después a finales del XIX.

 

El nombre de Klaproth aparece vinculado también a los descubrimientos del estroncio (1793), titanio (1795), cromo (1797), teluro (1789) y cerio (ya en el siglo XIX,1803).

 

El descubrimiento del teluro se relaciona con el químico de origen austríaco Franz Joseph Müller (1740 – 1825).  Müller recibió formación química en la Escuela de Minas de Chemnitz, a los pies de la cordillera de los Montes Metálicos en el disputado territorio de Sajonia, allí dónde dos siglos antes Georg Bauer (conocido como Georgius Agrícola, 1494 – 1555)   escribió en 1530, la obra fundacional de la mineralogía: "De Re Metallica".  Muller durante 20 años, de 1768 a 1788 ocupó diferentes cargos de supervisión y dirección del trabajo en las minas y precisamente en 1782 descubre al teluro combinado en minerales del oro y plata como la silvanita. A Klaproth correspondió la tarea de identificarlo convenientemente y nombrarlo (del latín Tellus: tierra). El teluro a pesar de ubicarse en el grupo VIA de la tabla periódica se encuentra en la diagonal de la Tabla Periódica que lo identifica como semimetal. Frágil de color blanco plateado, el teluro ha encontrado diferentes aplicaciones en dispositivos electrónicos.


  

En verdad Klaproth fue pionero en atribuir a los metales nombres de la mitología. Urano, según los griegos, fue el padre de los titanes, destronado y mutilado por sus propios hijos. Más de un siglo transcurrió para que en 1896, el físico francés Antoine Henri Becquerel descubriera la radiactividad. El descubrimiento de esta propiedad condujo a las investigaciones que ofrecieran en las próximas décadas una nueva visión del átomo. Nadie podía imaginar entonces que estos nuevos elementos hermanados en fechas, luego aparecieran hermanados en los reactores nucleares del siglo XX: las aleaciones de zirconio resultan especialmente útiles para la fabricación de los materiales de revestimiento de los elementos de uranio combustible.


 

 

La Escuela francesa que tan relevante contribución hizo en esta centuria al desarrollo de Revolución de la Química y de su enseñanza aporta un exponente brillante del trabajo en el análisis químico.  Sucesor de la generación de los padres, en particular discípulo de Antoine-François Fourcroy (1755 – 1809), Nicolás Louis Vauquelin (1763 – 1829) formado en el mundo de la Farmacia, lo desborda y sus trabajos analíticos no reconocen fronteras entre muestras vegetales o minerales. En este último campo Vauquelin descubre en 1797 el cromo en los minerales del plomo y un año después, analizando una esmeralda del Perú (cristales prismáticos verdes del berilo, la mena principal del berilio) descubre un nuevo óxido. Su aislamiento debió esperar por las conquistas del siglo siguiente cuando de forma independiente el pedagogo y químico alemán Friedrich Wöhler (1800 – 1882), y el farmacéutico francés Antoine A. B. Bussy (1794 – 1882), reducen en 1828 el cloruro de berilio con potasio metálico.  La inclinación de Vauquelin por el estudio de las sustancias naturales lo lleva a descubrir el primer aminoácido ya en los primero años del siglo siguiente: la aspargenina en 1806. 

 

No destacaron los químicos británicos por el descubrimiento de nuevos metales.  No obstante en la última década del XVIII A. Crawford diferenció la estronciana de la barita primer acto hacia el descubrimiento del estroncio y el clérigo británico William Gregor (1761 – 1817), oriundo de Cornwall (cuyas minas de estaño fueron básicas para la prosperidad de Inglaterra), advirtió que el mineral llamado menacarita estaba constituido por un nuevo metal al que llamó menaquita. Cuatro años más tarde Klaproth reconocía que el metal descubierto por Gregor formaba parte también del mineral llamado rutilo, y le llamó Titanio por la resistencia “titánica” mostrada a su aislamiento.

 

Toda la práctica anterior al siglo XVIII de la especie humana había producido el hallazgo de 13 elementos químicos, entre ellos nueve metales típicos. La expansión de los conocimientos químicos significó en esta centuria  sumar trece elementos al repertorio de los metales. En poco más de cincuenta años se superaría el número de metales descubiertos por más de seis siglos de infructuosa búsqueda alquimista. Con el paso del tiempo, estos metales se emplearían en la fabricación de materiales estratégicos para el avance tecnológico.

Pero hubo un momento, hacia la mitad del siglo, que merece una atención especial: Joseph Black desarrolla las investigaciones clásicas sobre “el magnesia alba” que pretendían encontrar las vías de disolver los cálculos renales y terminan por iniciar el bombardeo final de aquella visión, cuestionada el siglo pasado, de los gases como sustancias inertes y del aire como receptáculo inerte. Como “subproducto” de estos estudios, Black  descubre un metal que ya anteriormente, en 1695 el fisiólogo inglés Nehemiah Grew (1641 – 1712) lo había encontrado en forma de sulfato en las aguas del manantial de Epsom: el magnesio. 

 

Con Black se abre el escenario investigativo al estudio del aire y otros gases por lo cual la escuela británica de este siglo se llena de gloria.  

 


La actividad del médico y físico-químico escocés, de origen francés,  Joseph Black (1728 – 1799) se centra en dos polos del conocimiento físico químico. Por una parte asiste al nacimiento de la Termodinámica   y sus estudios, desde 1766 hasta 1796, en la cátedra de Química de la Universidad de Edimburgo influyen en el instrumentista James Watt (1736-1819), quien en 1769 patenta la máquina de vapor que perfeccionaba el ingenio creado por  Thomas Newcomen (1663 – 1729) en 1725. De otro lado los descubrimientos de Black al investigar la descomposición de la piedra caliza y las reacciones de combustión demuestran  que  “los aires”  tienen  un  comportamiento  químico  que puede ser estudiado, inaugurando una 

época que conduce directamente a la llamada Revolución de la Química.


 

La combustión en la mirilla y los gases liberados

Dada la importancia práctica de los procesos de combustión es comprensible que las primeras propuestas teóricas estuvieran enfiladas a explicar lo que acontecía durante la quema de los combustibles. No es posible olvidar que en la Europa de la segunda mitad del siglo XVII la industria metalúrgica experimenta cierta expansión, y este desarrollo implicaba un costo energético que se sustentó en la tala de los bosques europeos. Resulta sorprendente sin embargo que fueran tempranamente emparentados las reacciones de combustión y el enmohecimiento que sufrían los metales. Esta conexión fue revelada por el médico-químico alemán Georg E. Stahl (1660 –1734) quien realizó, como ya fue comentado, a partir del último tramo del XVII un esfuerzo teórico integrador apelando a un agente transferible en el acto químico, que tenía en el aire su medio de transporte y en ocasiones de almacenamiento, el flogisto.

Según Stahl el flogisto podía considerarse como un principio elemental que se liberaba rápidamente por los combustibles al arder y durante la calcinación de los metales, o lentamente durante su enmohecimiento. Siguiendo el pensamiento del flogista, el metal representaba la sustancia compuesta mientras la escoria oxidada (calx), resultante de la pérdida del flogisto, significaba la sustancia más elemental.

Las plantas por su parte absorbían el flogisto del aire y de ahí a los animales. Las sustancias de las plantas y los animales eran ricas en flogisto y cuando ellas reaccionaban con los calx le restituían el flogisto y los reconvertían en metales. El carbón era considerado extremadamente rico en flogisto. En consecuencia la tercera transformación química, de máxima importancia en la época, la liberación de los metales por reducción de los minerales bajo la acción del carbón vegetal y el calor, era interpretada como una transferencia del flogisto desde el carbón hacia el mineral con lo cual el metal resultante se hacía rico en flogisto.


Imagen:

www.library.usyd.edu.au/

libraries/rare/modernity/

stahl.html

Se discute sobre el impacto que tuvo la teoría del flogisto en el desarrollo inicial de la Química, pero lo cierto es que la larga actividad profesoral de Stahl desde su cátedra en la Universidad de Halle, preparó a numerosos discípulos que luego difundieron sus doctrinas. También es verdad que los adeptos a las mediciones cuantitativas más que a las interpretaciones especulativas no encontraron espacios en sus obras para la teoría del flogisto. 

De manera contradictoria, empujó al desarrollo de la experimentación que más tarde la enterró y por otra parte a la  sombra de sus presupuestos se empañaron  los resultados  conducentes a la explicación objetiva de los hechos.


 

No obstante, esta teoría representó una explicación racional de la combustión y los químicos por primera vez creyeron que se hacía posible comprender las reacciones químicas que les rodeaban, estimulando el desarrollo de experimentos sobre la combustión, la oxidación, la respiración, y la fotosíntesis. Estos estudios se encargaron pronto de revelar la incapacidad de sus postulados para explicar los resultados cuantitativos que iban acopiándose y sin embargo la mayoría de los investigadores de las segunda mitad del siglo continuaban esforzándose por encajar sus resultados en los marcos de los presupuestos del flogisto.  En suma, de manera contradictoria empujó al desarrollo de la experimentación y empañó la interpretación de los resultados.

 

En 1756 Black había publicado la parte química de su tesis para el grado de doctor de Medicina de la Universidad de Edinburgo bajo el título “Experimentos sobre la  Magnesia Alba, la Cal y algunas otras sustancias alcalinas”. Para muchos esta publicación marca el inicio de la química moderna.

 

Al demostrar que la transformación de la piedra caliza en cal viva se acompaña del desprendimiento de un gas, y que al dejar la cal viva en el aire se regenera la caliza, estaba descubriendo que en el aire existe el mismo gas desprendido y había revelado que la reacción podía transcurrir en uno u otro sentido. Profundizando en la identidad del gas investigado  comprobó que era el mismo ya bautizado el siglo anterior por van Helmont como gas silvestre, desprendido durante la fermentación,  causante de la efervescencia en la reacción entre la caliza y los ácidos o liberado durante la combustión de una vela y otros materiales. Black lo renombra como “aire fijo” porque podía fijarse, recombinarse,  para regenerar el sólido del cual se origina.

 

Los descubrimientos de Black ocupan un lugar muy importante en la Historia de la Química.  Comprobó la reversibilidad del proceso químico,  reconoció al dióxido de carbono como un componente natural del aire; demostró que los aires pueden ser analizados y tienen un comportamiento químico dado más allá del conocimiento de sus propiedades mecánicas; y como si fuera poco retomó la medición cuantitativa de las masas de las sustancias durante las transformaciones químicas, descubriendo que una pérdida en peso acompañaba al desprendimiento del dióxido de carbono durante la descomposición de la caliza.  Para Black, sin embargo, los experimentos que pretendían aclarar la combustión de una vela ofrecían resultados enigmáticos cuya dilucidación encomendó a su discípulo Daniel Rutherford. 


Imagen:

Today in Science

www.todayinsci.com/ 11/11_15.htm

 

Durante el estudio de las propiedades del dióxido de carbono (“aire fijo”), Joseph Black comprobó que una vela no ardía en su seno. Presentó este problema a uno de sus discípulos el joven escocés Daniel Rutherford (1749 – 1819) y este supo descifrar el enigma. En septiembre de 1772, publicó en  su disertación “Disseratio inauguralis de aere fixo dicto, aut mephitico”  el descubrimiento de un nuevo elemento químico al que llamó “aire flogisticado”. Antes, Cavendish en carta a Priestley da cuenta de un aire resultante de la circulación repetida por una muestra de carbono incandescente y posterior eliminación del aire fijo con potasa cáustica al cual llamó aire mefítico. Hacia 1776 Lavoisier demuestra su carácter de sustancia elemental y en 1789 sugiere el nombre de azote para significar que es un gas opuesto a la vida. Sin embargo el nombre que se aceptó más tarde y llega hasta nuestros días fue propuesto en 1790 por el químico francés Jean Antoine Chaptal (1756-1832) en sus “Éléments de chimie”, para indicar que engendra la sal de nitro (nitrógeno).


En 1766, Cavendish presentó en la Royal Society su informe sobre “Factitious Air” en el que con particular atención describe las propiedades sobresalientes del gas liberado durante la reacción del ácido clorhídrico con algunos metales. Estaba coronando un proceso ya iniciado más de un siglo atrás por Boyle. Ahora, Cavendish especuló sobre la posibilidad de haber aislado el propio flogisto. Al lanzar esta hipótesis se basó en dos de sus propiedades: era el gas más ligero de los conocidos y presentaba una alta inflamabilidad. 

A partir de este momento sobrevendría una nueva ronda de descubrimientos de gases que encontraría entre sus más afamados personajes al joven discípulo de Black, al clérigo británico Joseph Priestley (1738 – 1804), al farmacéutico sueco Carl Scheele y finalmente al químico francés Antoine L.   Lavoisier.

Por segunda ocasión en pocos años los experimentos demostrarían que un vínculo profundo existía entre combustión y respiración. Estos resultados fueron alcanzados por el químico – físico inglés Joseph Priestley (1738 – 1804) en la década de los setenta. En primer lugar comprobó que en una atmósfera compuesta por el gas liberado en la combustión de una vela (saturado de flogisto, donde moría un ratoncillo) podía vivir una planta. Y algo más sorprendente aún, demostró que el aire residual, que quedaba después de largas horas de permanencia de una planta en su seno resultaba vivificante, pues en él un ratón se mostraba especialmente activo y juguetón. Al mismo tiempo observó que en este aire inicialmente "saturado de flogisto", y luego modificado por la acción de las plantas, los materiales ardían con más facilidad.

Desde otro ángulo, los resultados de Priestley representaron los primeros indicios de que plantas y animales formaban un equilibrio químico que hacía respirable la atmósfera de la tierra. La enorme significación de este equilibrio ha sido lentamente comprendida por la humanidad. Pero en el siglo XVIII de nuevo la teoría del flogisto impuso una línea de pensamiento que hacía ver la obtención de un aire desflogisticado, la antítesis del aire aislado por Rutherford.


 

Cavendish, ese genio de la experimentación, haciendo saltar chispas eléctricas por las mezclas de los nuevos aires descubre que la reacción de su aire inflamable con el aire desflogisticado de Priestley produce agua, enterrando para siempre la visión milenaria del agua como sustancia elemental y primigenia. De forma similar, la mezcla húmeda de aire flogisticado y desflogisticado reaccionaba, impulsada por la fuerza del rayo local, para dar el acqua fortis de los grabadores (el ácido nítrico). 


La reversibilidad del proceso químico ya apuntada por Black al estudiar la descomposición de la caliza recibe en el verano de 1774, un sólido apoyo cuando Priestley comprueba que el sólido formado durante la reacción del aire con el mercurio, al calentarse regeneraba el mercurio y se liberaba un gas que podía colectarse por desplazamiento del agua y que mostraba las cualidades correspondientes a su aire vivificante ("un aire desflogisticado"). Es este experimento el causante de la polémica histórica alrededor del descubrimiento del oxígeno.

Dos años antes en Estocolmo, el químico sueco Carl Scheele (1742-1786) logro aislar el aire desflogisticado de Prietsley, al cual bautizó con más propiedad aire incendiario, para destacar que en su seno ardía vivamente una vela y una astilla incandescente rápidamente se inflamaba. Sin embargo no publicó sus investigaciones hasta 1777, en el libro de sugerente título “Tratado Químico sobre el aire y el fuego”. En este libro describe los procedimientos para determinar la composición del aire, que según demuestra está constituido por “fluidos ligeros de dos géneros”. Por primera vez está apuntando la existencia de los dos principales componentes del aire: el nitrógeno y el oxígeno. Se venia derrumbando la noción del aire como algo elemental e inerte.

A 18 años del descubrimiento del hidrógeno, una vez descubiertos el aire “flogisticado” y “desflogisticado” de los británicos, o “los fluidos ligeros de dos géneros” de Scheele, Cavendish vuelve a la carga con sus centenares de análisis para demostrar que el aire es una mezcla constituida por aire flogisticado (79,167%) y desflogisticado (20,833%). Con una fina intuición, sospechó que “posiblemente lo que llamamos con el término de aire flogisticado es realmente un grupo de diferentes sustancias”. De otro lado,

Cuando en 1774 Priestley viaja a París y revela a Lavoisier su descubrimiento del aire desflogisticado,  al investigador francés se le torna claro que el aire no es un elemento inerte que recibe o entrega el principio sustancial conocido como flogisto, sino que el supuesto aire desflogisticado constituye un elemento. Pasa a trabajar entonces en los experimentos con el óxido de mercurio y en 1775 aísla el aire “puro”. En estos momentos  desarrolla la concepción de que en toda combustión transcurre una destrucción del aire “puro”, y el peso del cuerpo que ardió se aumenta exactamente en la misma cantidad del aire absorbido. Rompe así Lavoisier con toda visión flogista de la combustión y la nueva comprensión de los fenómenos químicos se asienta en los resultados de introducir la balanza para medir las masas de las sustancias que participan en las reacciones.


 

Los esfuerzos de los fundadores por combinar teoría y práctica se encuentran a cada paso. El inglés Priestley, al  mismo tiempo que descubre y estudia las propiedades de varios gases, en 1772 reporta la invención del agua carbonatada, la que hoy conocemos como soda y que entonces llamó agua impregnada con “aire fijado”. Dos años antes había reportado que la goma de la India era un material  excelente para borrar la marca dejada en el papel por el lápiz. Luego, en el extremo del lápiz encapsulada en el casquillo, aparecería la goma. En el otro extremo de la cuerda, en el campo de los descubrimientos trascendentes, los resultados de Priestley representaron los primeros indicios de que plantas y animales formaban un equilibrio químico que hacía respirable la atmósfera de la tierra. La enorme significación de este equilibrio ha sido lentamente comprendida por la humanidad.


 

De vuelta a los métodos cuantitativos y la intervención de Lavoisier en la explicación de los problemas claves.

Amén de la labor magisterial de Guillaume François Rouelle (1703 – 1770) que lo sitúa incluso como profesor de Lavoisier, se destaca por sus «Études sur les sels neutres » publicados en 1744 en los cuales establece que una sal es el resultado de la acción de un ácido sobre un álcali, o sobre una «terre» (óxido), o sobre un metal, y propone una clasificación metódica de las sales. Algunos afirman que sus determinaciones de la densidad de los ácidos minerales y en general sus mediciones precisas abren una nueva etapa en el desarrollo de la química. 

Tal vez las conquistas teóricas más sobresalientes de la Química de la primera mitad del siglo XVIII quedan representadas por las ideas del científico ruso Mijail Vasilievich Lomonosov (1711 – 1765). Lomonosov alcanza celebridad no sólo por su obra científica sino por su actividad como poeta y reformador de la lengua rusa. A los 25 años viaja a Alemania y allí  estudia filosofía y las lenguas clásicas al tiempo que avanza por el camino de las ciencias. En correspondencia sostenida en 1748 con el matemático más grande del XVIII, Leonard  Euler, enuncia, la ley de conservación de la masa y lo que es más sugiere un carácter universal para las leyes de conservación. Explicó el aumento de peso de los calces como causado por absorción del aire y en 1750, en experimentos no publicados, encontró que en la calcinación llevada a cabo en recipiente cerrado el peso total era invariable.

Los trabajos de la Escuela francesa de la segunda mitad del siglo encabezada por el eminente químico  Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794) actúan como rampa de lanzamiento del estudio de la química sobre bases cuantitativas. A partir de ahora la Historia de la Química queda partida en dos, se fertiliza el camino para la explicación de las reacciones químicas sobre una base atomística.

Una aproximación a los trascendentales descubrimientos de Lavoisier exige pasar revista a quienes le precedieron y acompañaron en esta Revolución de la ciencia que coincide en tiempo y espacio con una Revolución social partera de cambios profundos en la vida de los hombres y de las ciencias.


La revista “Annales de Chimie”, fundada por Lavoisier en 1789, fue una de las primeras publicaciones científicas en el campo de la Química.  Morveau, Fourcroy, y Berthollet, acompañan a Lavoisier  entre los editores de su primer Tomo. Hoy, a más de 200 años, “Annales de Chimie des Matériaux” abarca un ámbito inimaginable para la época en que nacía el lenguaje de la Química, recorriendo – también en formato electrónico- desde los semiconductores hasta los compuestos macromoleculares orgánicos y los materiales mixtos. Sus artículos además de las zonas típicas del conocimiento químico moderno se adentran en la recuperación y reciclaje de los materiales como expresión de las necesidades de un mundo irracionalmente desarrollado.  


En 1789, casi coincidiendo con la Revolución Francesa,  Lavoisier publicó su “Tratado Elemental de Química” en el que expone el método cuantitativo para interpretar las reacciones químicas y propone el primer sistema de nomenclatura para los compuestos químicos del que aún perdura su carácter binomial. Se está asistiendo al nacimiento de un nuevo paradigma como coronación de un proceso revolucionario en el campo de las ideas. Cinco años más tarde fue declarado culpable de corrupción en sus labores como funcionario  por un  Tribunal  de la Revolución  Francesa  y  ejecutado  en  la guillotina.

Su amigo el célebre matemático J. Lagrange diría: “un segundo bastó para separar su cabeza del cuerpo, pasarán siglos para que una cabeza como aquélla vuelva a ser llevada sobre los hombros de un  hombre de  ciencias”.


Es notable a partir de la segunda mitad del siglo, el esfuerzo desplegado por numerosos químicos por encontrar las vías de sintetizar industrialmente los productos químicos. En esta tendencia se inscribe Nicolas Leblanc (1742 – 1806). Leblanc desarrolla en 1775 un procedimiento para producir a escala industrial la soda (el carbonato de sodio) a partir de las soluciones de sal común. Por este método gana un premio de la Academia de Ciencias francesa que lo invierte en la construcción de la fábrica. Ya en 1791 abrió la planta que empleaba el nuevo procedimiento para producir masivamente el valioso  producto. Catorce años más tarde, arruinado se suicida en Saint-Denis, la ciudad industrial a orillas del Sena en las proximidades de París.

Las vidas profesionales de Pierre Joseph Macquer (1718-1784) y Antoine Baumé (1728 – 1804) se entrecruzan en la labor magisterial fundando un curso que ofrecen desde 1757 hasta 1773 y en la actividad investigativa en torno al estudio de la fabricación de la porcelana. Macquer es consejero científico de la célebre fábrica de porcelana de Sèvres, ciudad en las afueras de París. Interesados ambos en el progreso de la fábrica de tapices de los Gobelinos desarrollan nuevos métodos de tinción de la seda. En la producción científica, Macquer fue el primero que al publicar en 1756 sus “Élemens de Chimie théorique et pratique” ofreció la idea de una química como disciplina sistemática y cuantitativa. Sorprenden sus palabras, cuando, a pesar de los trabajos de Boyle, aún prevalecía cierta turbidez sobre “los principios o elementos”: “El objeto y principal objetivo de la Química es separar las diferentes sustancias componentes de un cuerpo, examinar cada una individualmente, determinar sus propiedades y analogías, descomponerlas de nuevo si es posible, compararlas y combinarlas con otras sustancias...” Y más adelante va aún mas lejos al afirmar: “producir cuerpos compuestos nuevos los cuales la naturaleza aún no nos ha dado como modelo”.

La fecunda actividad de Claude Louis Berthollet (1748 – 1822) lo hace aparecer como fundador de la cátedra de Química de la “École Normale Superiore” de París, o  como brillante investigador que destaca como el primero en notar que el grado de completamiento de las reacciones químicas depende en parte de las masas de las sustancias reaccionantes aproximándose así a la ley de acción de masas enunciada casi un siglo después en 1867 por los químicos suecos Cato Guldberg (1836 -1902) y Peter Waage (1833 – 1900).

Es también Berthollet, el analista que enmienda la tesis lavosieriana  de que el oxígeno es el “engendrador” de ácidos al comprobar que el ácido muríatico no contiene a este elemento sino al cloro y el hidrógeno, y determina la composición del amoníaco. Le corresponde además el mérito de aparecer como uno de los arquitectos de la terminología química moderna.


El descubrimiento de nuevas técnicas y el desarrollo industrial  impulsan en este siglo la síntesis de productos valiosos. Un personaje destacado tanto por sus aportaciones en el campo de la teoría como de la práctica industrial fue Berthollet. No es casual que aparezca en 1784 como director de la famosa factoría de tapices Gobelinos de París y que un año después  tengan lugar sus ejemplares estudios sobre el cloro y su acción blanqueante. Estos resultados fertilizan las tentativas por lograr la producción industrial del cloro que cristalizan en la instalación de la fábrica parisina de Javel. 


Los trabajos científicos de Antoine Francois Fourcroy (1755 – 1809) abarcaron los más diversos campos del análisis químico  desde un  “Traité complet des eaux minérales de France”  (1792), hasta la identidad de la composición química de minerales como la aragonita, una forma del carbonato de calcio (principal componente del nácar) y la calcita, otro mineral compuesto principalmente de carbonato de calcio que solo cede en abundancia relativa en nuestro planeta al cuarzo, pasando por los estudios de las mezclas detonantes, los cereales, la leche y la bilis. Es considerado como uno de los inventores del análisis químico inmediato. Como miembro de la Convención algunos le han acusado de por lo menos no actuar por evitar la ejecución de Lavoisier. Otros han rechazado violentamente estos cargos. Estuvo entre los colegas del fundador que edificaron las bases del lenguaje de la Química.

Intentemos resumir los hechos experimentales conocidos en la época: cuando metales como estaño y plomo se calientan en un recipiente cerrado conteniendo aire se  observa el aumento del peso del “calcinado” y la constancia del peso del sistema total, al tiempo que se crea un vacío parcial en el interior del recipiente y solo aproximadamente una quinta parte del volumen del aire se consume.

La interpretación que da Lavoisier a estos hechos es bien distinta a la de sus colegas británicos. Los metales no liberan flogisto al calcinarse sino que se combinan con un elemento componente del aire que se corresponde con el aire “puro” y de ahí su incremento en peso. A partir de entonces nombra este nuevo elemento gaseoso como oxígeno.

Al componente gaseoso residual de la combustión correspondiente a las cuatro quintas partes en volumen del aire, caracterizado por su relativa inercia química (el aire flogistizado de Black) lo denomina azote. Y por último, al enigmático gas inflamable de Cavendish que es capaz (según comprobó experimentalmente en 1783) de arder produciendo vapores que condensan en forma de gotas de agua, lo llama hidrógeno. Quedaba resuelto así, en términos del reconocimiento de sustancias elementales determinadas, lo que Sthal  pretendió asociar con sustancias combinadas con flogisto.


Con la publicación en 1789 del “Tratado Elemental de Química”  continúa el brillante discurso de la Química que la Escuela francesa iniciara el siglo pasado con el “Cours de Chimie”de Nicolas Lemery. El esfuerzo editorial apoya también el desarrollo de la enseñanza de esta ciencia que debuta en prestigiosas Instituciones francesas, entre las cuales destaca la llamada Escuela de Pólvora fundada por el mismo Lavoisier y considerada como el primer curso de Ingeniería Química. Se está asistiendo al nacimiento de un nuevo paradigma como coronación de un proceso revolucionario en el campo de las ideas.


 

La enseñanza de la Química

Si en el siglo XVII destacamos la labor fundacional en 1609 desde una cátedra de química en la Universidad de Marburgo desplegada por Johannes Hartmann (1568-1631), o el inicio de la tradición francesa por Jean Beguin (1550 -1620) y luego por la cátedra  fundada hacia 1645 en el Jardín du Roi donde se desarrolla un intenso esfuerzo editorial que alcanza acaso un momento especial con la edición de la obra publicada en 1675 por Nicolás Lemery (1645-1715) “Cours de chymie”,  en el siglo XVIII brillan las cátedras de Química de las Universidades de Uppsala, Edimburgo, Leiden, Halle y Berlín pero sobre todo se distingue las instituciones devenidas del proceso que antecede y sucede a la revolución francesa y en la cual participan como principales protagonistas los grandes de la generación de mediados del siglo.

Así, la enseñanza de la Química que había tenido en el escenario francés brillantes exponentes en el siglo XVII, continua un proceso de institucionalización a lo largo del XVIII.

 

Esta línea de continuidad pasa a través del hijo de Nicolás Lemery, Louis (1677-1743) en cuya oficina se forma Guillaume François Rouelle (1703 – 1770), quién en 1738 abre los cursos públicos de la Plaza Maubert a los cuales asisten personalidades de la talla de Denis Diderot y del más tarde “padre” de esta ciencia, Antoine Laurent Lavoiser (1743 – 1794). En 1759 se publica la materia que ha venido impartiendo con un toque original de prácticas, su célebre Cours d’expériences chimiques.   

 

Años mas tarde, Lavoisier ocupa importantes responsabilidades en la Oficina de Pólvora y Salitre fundada en 1775 por el ministro reformista francés Turgot (1727 – 1781). Desde esta posición se le ofrece la posibilidad de poner en práctica algunas de sus ideas sobre la enseñanza de la química para formar adecuadamente los comisarios de la pólvora y el salitre, sectores de vital importancia social en la época, y en consecuencia crea en 1785 la Escuela de Pólvora, considerada la primera escuela de Ingenieros Químicos.

 

Sorprende la visión lavoseriana sobre la necesidad de la interdisciplinariedad de las tres ciencias básicas: “( ...) es imposible hacer un buen curso de física sin introducir hasta cierto punto la química y, viceversa, hacer un buen curso de química sin precederlo con algunas nociones elementales de física. Los puntos de unión entre las dos ciencias aumentan día con día, desde que los físicos y los químicos adoptaran un método común, el de las matemáticas, una vez que las suposiciones han sido rechazadas y se ha admitido más como una certeza aquello que está probado por la experiencia”.

 

En su totalidad, el curso en la Escuela de Pólvora duraba de dos a cuatro años, dividiéndose en dos partes, una escuela de teoría que se desarrollaba durante unos 18 meses en la administración del propio Arsenal donde residía Lavoisier, y una escuela de prácticas que tenía como sedes la refinería de París y  el polvorín de Essonnes, a la que sucedía una fase de preparación de las memorias que versaban sobre la fabricación y refinación del salitre, la fabricación de la pólvora y la construcción del molino de pólvora. Durante la carrera, la investigación –principalmente la aplicada–,  fue un elemento no descuidado. Las memorias permiten afirmar que, incluso sin participar directamente en la investigación, los alumnos se hallaban en estrecho contacto con ésta.


Picture courtesy of Independence Hall Association.

El médico estadounidense Benjamin Rush (1745 – 1813), formado en la Universidad de Edimburgo bajo la dirección de Joseph Black y William Cullen, fundó a los 23 años la primera cátedra de Química y escribió el primer libro de texto sobre Química en América. Esto ocurrió en el College de Filadelfia antes de que se desencadenara la llamada Revolución Química en el viejo continente. Hijo de su época, Rush tiene una participación relevante en el movimiento abolicionista, fundando la primera sociedad antiesclavista de la América anglosajona. Es uno de los redactores de la Declaración de Independencia de los Estados Unidos.


 

Un año antes de la fundación de la Escuela de Pólvora,  en 1784 es designado como profesor de Química del Jardín del Roi el químico francés Antoine Francois Fourcroy (1755 – 1809) (Esta institución fundada en el siglo anterior básicamente con fines de estudios botánicos, llega a tener un notable papel en la difusión de las novedades de la Química del XVIII). Desde esta cátedra, Fourcroy alcanzó una notable notoriedad por sus conferencias de Química, y publicó su obra Philosophie chimique, traducida a doce idiomas. Con el advenimiento de la revolución francesa, ocupó importantes responsabilidades en las reformas del sistema de Educación francés y en particular en la introducción de la enseñanza de la Química en Colegios y Liceos. Fue Fourcroy uno de los tres coautores junto a Lavoisier de los fundamentos de la terminología química que llega hasta nuestros días.  

 

El movimiento social que genera la Revolución francesa urgida de cuadros capacitados gesta la fundación de centros como la “École Normale Superiore de París”, fundada en 1794 “para proporcionar a la nación profesores de calidad”. (Entre los normaliens, nombre que reciben los egresados de esta escuela,  se encuentra uno de los grandes químicos del XIX Louis Pasteur). Claude Louis Berthollet (1748 – 1822), uno de los colegas de Lavoisier en la empresa de publicar las obras fundacionales del lenguaje de la Química, es también uno de los fundadores de la Escuela Normal creando la cátedra de Química.

 

La Escuela Politécnica de París que desde septiembre de 1795 tiene la misión de crear en sus alumnos una sólida formación científica apoyada en las matemáticas, la física y la química para su ingreso en las Escuelas especiales de los servicios públicos del Estado (Escuela de la Artillería y de la Ingeniería,  Escuela de Minas y Escuela de los Puentes y Caminos) presenta entre sus fundadores al químico francés Guyton de Morveau (1737 – 1816). Morveau,, uno de los colegas de Lavoisier, comparte su vida profesional como químico con sus labores políticas al lado de la Revolución francesa como miembro de la Asamblea Legislativa y de la Convención Nacional.

 

Al terminar la década de los 70, se había cerrado el capítulo inicial del aislamiento y estudio de las propiedades de los gases comenzado con Boyle el siglo pasado y continuado por los investigadores que llevaron a cabo la Revolución de la Química en el siglo XVIII. Estos progresos tuvieron su reflejo en los primeros pasos en la conquista del ascenso por los aires y el vuelo dirigido por el hombre.

 


La primera ley  química nace en medio de una  fuerte controversia entre dos exponentes de la Escuela francesa, el emigrante Joseph L. Proust (1754 –1826, en la imagen) y Claude Louis Berthollet (1748 – 1822). El primero defendía la composición constante de los compuestos químicos mientras el segundo abogaba por la composición variable en dependencia de la relación en que se ponían a reaccionar  las sustancias elementales que lo componen. Los resultados experimentales  comprobaron la validez de la ley de Proust, derivándose que, de un polo al otro del planeta, los compuestos químicos presentan idéntica composición. Pero en el siglo XX aparecieron en escena compuestos especiales que en un determinado intervalo la violan. Se demostraba el carácter temporal y relativo del conocimiento científico.


 

En esta empresa se enrolaron dos físicos experimentales. En 1783,  el mismo año en que los hermanos Joseph (1740 – 1810) y Étienne de Montgolfier (1745 -1799) por primera vez “lanzaron” un globo lleno con aire caliente por el cielo parisino,  el físico-químico francés Jacques Alexandre César Charles (1746 – 1823) llenó un globo con el hidrógeno de Cavendish y lo liberó para provocar su ascenso y vuelo durante dos horas, recorriendo 43 km. Otro físico francés, Jean-François Pilâtre de Rozier (1756-1785), en el propio año, inauguró la época de los viajes en globo tripulados cuando ascendió primero en un globo cautivo y luego en otro libre.


En 1783, luego de los progresos alcanzados en el estudio de los gases, aparecen las primeras aplicaciones prácticas que pretenden aprovechar las propiedades de estas sustancias en una conquista acariciada por la humanidad: el vuelo por los aires. Dos físicos franceses tienen un rol protagónico en esta empresa: Jacques Alexandre César Charles y Jean-François Pilâtre de Rozier. El primero archiva el mérito adicional de descubrir en 1787 la relación entre el volumen de un gas y su temperatura conocida como ley de Charles y Gay-Lussac. Pilâtre de Rozier representa un héroe de la técnica pues dos años después de su primer vuelo exitoso que atravesara el Sena, intentó el cruce del canal de la Mancha pero esta vez el accidente producido por el estallido del globo de hidrógeno le costó la vida.

La proeza fue lograda en 1785 por el aeronauta francés Jean P.  Blanchard y el científico estadounidense John Jeffries (1744 – 1819). Jeffries fue pionero en la investigación de la atmósfera a diferentes altitudes con el empleo de los globos. A  más  de dos siglos de estos intentos  los globos con radiosonda constituyen una herramienta de rutina en la predicción meteorológica.


 

La Química del XVIII representa un proceso revolucionario al debutar como ciencia experimental asentada en el tratamiento cuantitativo de los resultados, inaugurar el desarrollo de un lenguaje que permitiera una comunicación universal en la materia, y desde diversos frentes contribuir al progreso de la humanidad.

 

El siglo XIX traería un nuevo paradigma para el universo físico, el Electromagnetismo; otra vez los más célebres matemáticos aportarían el instrumental para operar con las magnitudes físicas y no pocas veces contribuirían de forma decisiva en la construcción de los significados; la Biología construiría la teoría celular, las leyes de la herencia y las tesis sobre la evolución de las especies, la Química iniciaría un vertiginoso ascenso, en particular hacia la segunda mitad del siglo, con el desarrollo de la síntesis de nuevos materiales que superarían en cierto sentido, a los productos naturales. De todo esto trataremos en el próximo tema.

 

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