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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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 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.  

 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.

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.   

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

 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.

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.

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 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.

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),