Chemistry: A Volatile History Episodio 1

Actualizado en septiembre 15, 2021

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Chemistry: A Volatile History es un documental de la BBC del 2010 sobre la historia de la química presentado por Jim Al-Khalili. Fue nominada para los Premios de Televisión de la Academia Británica 2010 en la categoría Specialist Factual.

Episodio 1: Descubriendo los Elementos

Sólo en los últimos 200 años hemos sabido lo que es un elemento, una sustancia que no se puede descomponer aún más por reacción química.

Los antiguos griegos, sin ninguna manera de romper las sustancias, sólo podían basar sus ideas de los elementos en lo que podían ver: Tierra, Fuego, Agua y Aire.

En el siglo XVI, los alquimistas estaban ocupados tratando de convertir metales comunes como el plomo en oro.

Paracelso y la tria prima

Fue el alquimista y cirujano suizo Paracelso quien desafió por primera vez la idea de los cuatro elementos de la Antigua Grecia.

En 1526 Paracelso estaba en Basilea, cuando le dijeron al famoso impresor Frobenius que tendría que amputarse la pierna en una operación que salvaría la vida. En lugar de aceptar la sabiduría recibida, recurrió a Paracelso, quien lo curó en la forma no convencional de usar su conocimiento alquímico. Esto lo estableció como un pensador radical, dando peso a sus ideas, entre las que se encontraba la idea de que el mundo estaba hecho de tres elementos: la tria prima que comprende la sal, el azufre y el mercurio.

Paracelso no logró convencer a la clase dirigente, sino que logró enfurecerlos quemando sus textos médicos establecidos, y finalmente tuvo que huir de Suiza para ir a Alemania.

Fue, sin embargo, la búsqueda alquímica del oro lo que llevó al primer avance en la búsqueda de nuevos elementos.

Hennig Brand y la icy noctiluca

En 1669 Hennig Brand buscaba una forma de extraer oro del cuerpo humano, y se le ocurrió la idea de usar la orina, pensando que la orina podría contener alguna parte de la «fuerza vital» vital para sostener la vida humana. Para deshacerse de las partes sin importancia, principalmente el agua, Brand hirvió la orina durante varios días hasta que se quedó con una pasta espesa.

Finalmente, surgieron fragmentos de una sustancia que ardía más brillante que cualquier vela medieval disponible en ese momento, pero que dejaba el recipiente quemado en frío: La marca nombró a esta nueva sustancia icy noctiluca -‘luz fría nocturna’.

Poco después de su descubrimiento, la icy noctiluca recorrió las Casas Reales de Europa y en 1677 se presentó ante la Royal Society de Londres, entonces bajo la presidencia de Carlos II, donde uno de sus miembros decidió investigar.

En su libro New Experiments and Observations Made Upon the Icy Noctiluca, Robert Boyle describe un experimento en el que se mezclan polvos de azufre y fósforo que provocan quemaduras intensas. Este descubrimiento fue la base para la invención del partido.

El fósforo, como ahora se conoce a la icy noctiluca , se utiliza en todo, desde las cabezas de cerillos hasta la pasta de dientes y, en última instancia, en las bombas de la Segunda Guerra Mundial que destruyeron la misma ciudad en la que Brand la descubrió: Hamburgo.

Aunque Brand nunca descubrió el oro, su descubrimiento accidental del elemento ahora conocido como fósforo dio lugar a la idea de que los elementos podían estar ocultos dentro de otras sustancias.

Robert Boyle y el químico escéptico

Más de una década antes, en 1661, un año después de la apertura de la Royal Society, Boyle depositó a The Sceptical Chymist en sus bóvedas. Este libro es usualmente considerado como el punto de inflexión que señaló la transición de la alquimia a la química. The Sceptical Chymist era innovador en varios aspectos: no estaba escrito en latín, como había sido la tradición de los libros de alquimia, sino en inglés; prescindió de los antiguos símbolos químicos para varios elementos, utilizando en su lugar nombres ingleses; y lo que es más importante, en realidad fue publicado, en lugar de mantenerlo en secreto.

Boyle estaba dispuesto a compartir sus descubrimientos para permitir que otros construyeran sobre su trabajo y fomentar la comprensión científica de los elementos. Quería poner a la alquimia sobre una base más científica, abandonando el bagaje metafísico que había traído consigo el siglo pasado.

Desafortunadamente, esta nueva era de iluminación química estaba llena de callejones sin salida.

Johann Becher y el flogisto

En 1667 el científico alemán Johann Becker propuso que el fuego era causado por una entidad etérea, inodora, insípida, incolora e ingrávida llamada flogisto. La idea era que el flogisto hace que las cosas ardan, reduciéndolas a su forma pura. Por ejemplo, la quema de madera libera flogisto, dejando la forma pura de la madera – ceniza, por lo tanto, la madera está compuesta de ceniza (madera pura) y flogisto.

El flogisto fue aceptado como verdad científica, paralizando la capacidad de la comunidad científica para descubrir más elementos verdaderos. Un científico llegó a afirmar que tenía un flogisto aislado.

Henry Cavendish y el aire inflamable

Un accionista mayoritario del Banco de Inglaterra con conexiones reales, Henry Cavendish era un personaje dolorosamente tímido, que hizo la vital contribución química de descubrir el primer gas elemental.

Añadió un poco de zinc al espíritu de la sal (ácido clorhídrico) y recogió la evanescencia que se desprendía en forma de burbujas. El gas que recogió era insípido, inodoro e incoloro, y además producía un chirrido chirriante en presencia de una llama, lo que llevó a Cavendish a nombrar al gas aire inflamable, que él creía que era el mismo que el del flogisto.

Cavendish, aunque no se dio cuenta, hizo una observación importante sobre la quema de flogisto en el aire; se formó un líquido rociado en el interior de la cristalería: el agua. Esto debería haber tenido enormes repercusiones para toda la comunidad científica en el siglo XVIII, que todavía creía que el agua era una sustancia elemental. Sin embargo, si el agua puede obtenerse quemando aire inflamable, entonces el agua no es un elemento, sino un compuesto.

Sin embargo, simplemente no se le ocurrió a Cavendish que el agua era un compuesto, sino que asumió que los aires contenían una forma de agua, que el flogisto modificó en agua líquida y elemental.

El flogisto había dado a la idea griega antigua del agua como elemento un breve indulto, pero el sistema griego estaba ahora bajo un fuerte escrutinio cuando la Royal Society encargó a sus miembros que investigaran los aires invisibles.

Joseph Priestley y el aire desflogistizado

A mediados del siglo XVIII había tres «aires» conocidos:

•     Aire común – el aire que respiramos;
•     El aire inflamable de Cavendish;
•     Aire fijo.

Fue este último aire el que llamó la atención de Joseph Priestley, un ministro unitario cuyo pasatiempo favorito era la investigación de los aires -específicamente, el aire fijo, emitido por el proceso de fermentación en las cervecerías.

La pasión de Priestley por la ciencia llevó a una invitación a Bowood House, para enseñar a los hijos de Lord Shelburne. Esta fue una excelente oportunidad, dado que Priestley no tenía el dinero de químicos anteriores como Boyle y Cavendish, y aún así sería libre de realizar su propia investigación.

En 1774 Priestley llevó a cabo un experimento de gran importancia: calentó un caldo de mercurio y recogió el gas emitido. Descubrió que este gas era capaz de volver a encender las brasas de una férula de madera previamente encendida. Concluyó que la férula estaba introduciendo el flogisto al gas, sólo después de lo cual podría quemarse, por lo tanto el gas debe estar «sin flogisto» – esto llevó a Priestley a llamarlo aire desflogistizado.

En octubre de 1775 Priestley acompañó a Lord Shelburne en un viaje a París donde fueron invitados a cenar con los científicos preeminentes de la época. Es aquí donde Priestley conoció al científico francés Antoine Lavoisier.

Antoine Lavoisier y el fin del flogisto

Priestley le contó a Lavoisier todos los detalles de sus experimentos sobre la producción de aire desflogistizado. A diferencia de Priestley, Lavoisier tenía uno de los laboratorios mejor equipados de Europa y ahora se centró en la medición altamente precisa de las masas de sustancias antes y después de que fueran calentadas.

Lavoisier pesó una muestra de estaño, luego la volvió a pesar después de calentarla y descubrió que había aumentado de masa. Este fue un resultado inesperado dado que se pensaba que la lata había liberado el flogisto durante el proceso de quemado. Lavoisier fue golpeado con un pensamiento innovador – tal vez la lata había absorbido algo del aire, haciéndolo más pesado, pero si es así, ¿qué?

Para investigar esto más a fondo, Lavoisier repitió el experimento de Priestley al revés: calentó un poco de mercurio en un recipiente sellado hasta que se convirtió en cal mercúrica y midió la cantidad de aire absorbido. Luego calentó la cal mercúrica y midió la cantidad de aire liberado y descubrió que las cantidades eran las mismas. Lavoisier se dio cuenta de que algo se absorbía del aire cuando se calentaba el mercurio para hacer calcinación mercúrica, y que el mismo gas se liberaba cuando se calentaba la calcinación mercúrica. Lavoisier concluyó que este gas no estaba relacionado con el flogisto, sino que era un elemento totalmente nuevo, al que denominó oxígeno.

Lavoisier había prescindido con éxito de la necesidad de la teoría del flogisto y había reconocido el «aire desflogisticado» de Priestley como el elemento oxígeno. A pesar de que fue la obra original de Priestley la que sentó las bases para su descubrimiento, Lavoisier afirmó que había descubierto el oxígeno; después de todo, Priestley no lo había reconocido como un elemento nuevo.

Lavoisier dio a la ciencia su primera definición de un elemento: una sustancia que no puede ser descompuesta por los medios químicos existentes. También se dedicó a hacer una lista de todos los elementos – ahora 33 elementos reemplazan a los antiguos cuatro. Su lista se agrupó en cuatro categorías: gases, no metales, metales y tierras.

Además, Lavoisier creó un sistema de clasificación para la creciente gama de productos químicos que se están descubriendo. Como ya se ha mencionado, el «aire desflogistizado» se convirtió en oxígeno, el «aire inflamable» en hidrógeno, pero la nomenclatura de los compuestos también se hizo más lógica, ya que el «aceite de vitriolo» se convirtió en ácido sulfúrico, la «lana filosófica» en óxido de zinc y el «azafrán astringente en óxido de hierro» en óxido de hierro.

Desafortunadamente, mientras Lavoisier había liberado al mundo del paradigma del flogisto, introdujo dos nuevos elementos erróneos que ahora se conocen como energía pura: lumière y calorique; luz y calor.

En venganza por sus simpatías con los revolucionarios en Francia, el hogar de Priestley en Inglaterra fue atacado por pirómanos en 1791, afortunadamente escapó gracias a un chivatazo, pero decidió huir a Estados Unidos. Las contribuciones de Lavoisier a la ciencia fueron interrumpidas en 1794 por los revolucionarios, que lo arrestaron por ser enemigo del pueblo francés y lo guillotinaron.

Humphry Davy y potasa

En 1807, el profesor de química de la Royal Institution de Londres fue el corsario Humphry Davy. Estaba investigando las sales cristalinas de potasa porque no estaba convencido de que la potasa fuera un elemento, pero a finales del siglo anterior, Lavoisier no había sido capaz de descomponerla más.

Desde entonces, sin embargo, la primera batería eléctrica había sido inventada recientemente (filas de placas de metal y cartón empapadas en agua salada). Aunque los científicos sabían que la producción de una corriente eléctrica continua se debía a alguna propiedad de los metales, Davy creía que se estaba produciendo una reacción química. Si eso era cierto, entonces tal vez lo contrario también era cierto: una corriente eléctrica podría causar una reacción química.

Davy calentó la potasa hasta que se volvió líquida, luego introdujo dos electrodos y pasó una corriente a través de la potasa fundida. Se observó una llama lila, resultado de la descomposición exitosa de la potasa en sus elementos constituyentes, uno de los cuales, era el elemento potásico nunca antes visto.

Davy añadió seis nuevos elementos a la lista de Lavoisier, además de confirmar que sustancias como el cloro y el yodo también eran elementos. En el momento de su muerte en 1829 la idea de los elementos estaba firmemente establecida, se habían descubierto 55 elementos separados, y el mundo tenía una nueva ciencia: Química.

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• Robert Boyle
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