Joseph Louis Gay-Lussac

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Joseph Louis Gay-Lussac (6 de diciembre de 1778 – 9 de mayo de 1850) fue un químico y físico francés. Es conocido sobre todo por su descubrimiento de que el agua está hecha de dos partes de hidrógeno y una parte de oxígeno (con Alexander von Humboldt), por dos leyes relacionadas con los gases, y por su trabajo sobre las mezclas de alcohol y agua, que condujo a los grados Gay-Lussac utilizados para medir las bebidas alcohólicas en muchos países.

Los primeros años de carrera

Gay-Lussac fue el hijo mayor de un abogado provincial y funcionario real que perdió su posición con la Revolución Francesa de 1789. Su padre lo envió a un internado en París para prepararlo para estudiar leyes. Al principio de su escolaridad, Gay-Lussac se interesó por las ciencias y su habilidad matemática le permitió aprobar el examen de ingreso para la recién fundada École Polytechnique, donde los gastos de los estudiantes eran pagados por el Estado.

Joseph Louis Gay-Lussac (1778 - 1850)
Joseph Louis Gay-Lussac (1778 – 1850)

Aunque la escuela estaba diseñada principalmente para formar ingenieros, la química formaba una parte importante del plan de estudios. Joseph Louis Gay-Lussac demostró ser un estudiante ejemplar durante sus estudios allí desde 1797 hasta 1800. Al graduarse, ingresó en la prestigiosa École Nationale des Ponts et Chaussées (Escuela Nacional de Puentes y Carreteras). Se retiró de esta escuela en 1801 para convertirse en el ayudante de investigación del químico Claude-Louis Berthollet. Berthollet, que había establecido recientemente un laboratorio en su casa de campo en Arcueil, en las afueras de París, se convirtió en el centro de una pequeña, pero muy influyente sociedad científica privada. El primer volumen de memorias de la sociedad, publicado en 1807, incluía contribuciones de Gay-Lussac.

Buscando las leyes de la naturaleza

En Arcueil, Berthollet se unió al eminente matemático Pierre-Simon Laplace, quien involucró a Gay-Lussac en experimentos de capilaridad para estudiar las fuerzas de corto alcance. La primera publicación de Gay-Lussac (1802), sin embargo, fue sobre la expansión térmica de los gases.

Para asegurar resultados experimentales más precisos, utilizó gases secos y mercurio puro. Concluyó de sus experimentos que todos los gases se expanden por igual en el rango de temperatura de 0-100 °C (32-212 °F). Esta ley, normalmente atribuida al físico francés J.-A.-C. Charles como «la ley de Charles», fue la primera de varias regularidades en el comportamiento de la materia que Gay-Lussac estableció. Más tarde escribió: «Si uno no estuviera animado por el deseo de descubrir las leyes, éstas escaparían a menudo a la atención más iluminada«.


De las leyes que Gay-Lussac descubrió, sigue siendo más conocido por su ley de la combinación de volúmenes de gases (1808). Anteriormente (1805) había establecido que el hidrógeno y el oxígeno se combinan por volumen en la proporción 2:1 para formar agua. Experimentos posteriores con trifluoruro de boro y amoníaco produjeron humos espectacularmente densos y le llevaron a investigar reacciones similares, como la que se produce entre el cloruro de hidrógeno y el amoníaco, que se combinan en volúmenes iguales para formar cloruro de amonio.

Los estudios posteriores le permitieron generalizar sobre el comportamiento de todos los gases. El enfoque de Gay-Lussac para el estudio de la materia fue consistentemente volumétrico más que gravimétrico, en contraste con el de su contemporáneo inglés John Dalton.

Otro ejemplo de la afición de Gay-Lussac por las relaciones volumétricas apareció en una investigación de 1810 sobre la composición de las sustancias vegetales realizada con su amigo Louis-Jacques Thenard. Juntos identificaron una clase de sustancias (más tarde llamadas carbohidratos) incluyendo azúcar y almidón que contenían hidrógeno y oxígeno en la proporción de 2:1. Anunciaron sus resultados en forma de tres leyes, según la proporción de hidrógeno y oxígeno contenida en las sustancias.


Otras investigaciones de Gay-Lussac

Cuando era joven, Gay-Lussac participó en peligrosas hazañas con fines científicos. En 1804 ascendió en un globo de hidrógeno con Jean-Baptiste Biot para investigar el campo magnético de la Tierra a grandes alturas y para estudiar la composición de la atmósfera. Alcanzaron una altitud de 4.000 metros. En el siguiente vuelo en solitario, Gay-Lussac alcanzó los 7.016 metros (más de 23.000 pies), estableciendo así un récord por el vuelo en globo más alto que permaneció intacto durante medio siglo. En 1805-06, en medio de las guerras napoleónicas, Gay-Lussac se embarcó en una gira europea con otro colega de Arcueil, el explorador prusiano Alexander von Humboldt.

Joseph Louis Gay-Lussac y Biot ascienden en un globo aerostático, 1804. Ilustración de finales del siglo XIX.
Joseph Louis Gay-Lussac y Biot ascienden en un globo aerostático, 1804. Ilustración de finales del siglo XIX.

Las investigaciones de Gay-Lussac, junto con el patrocinio de Berthollet y el grupo Arcueil, le ayudaron a obtener la membresía de Primera Clase del Instituto Nacional (más tarde la Academia de Ciencias) en una etapa temprana de su carrera (1806). Aunque no existía ninguna vacante en la sección de química, sus credenciales en física eran lo suficientemente sólidas como para permitirle entrar en esa sección.

En 1807 publicó un importante estudio sobre el calentamiento y el enfriamiento producidos por la compresión y la expansión de los gases. Esto tendría más tarde importancia para la ley de conservación de la energía. Tres años antes Gay-Lussac había sido nombrado para el puesto de subdirector de la Escuela Politécnica, donde en 1810 recibió una cátedra de química que incluía un importante salario. También se le concedió una cátedra de física en la Facultad de Ciencias de París cuando se fundó en 1808. Ese mismo año se casó con Geneviève Rojot; la pareja tuvo cinco hijos.


Rivalidad con Humpry Davy

El nombramiento de Gay-Lussac en la facultad de la Escuela Politécnica en 1804 le proporcionó instalaciones de laboratorio en el centro de París. Estas instalaciones facilitaron su colaboración con Thenard en una serie de investigaciones experimentales.

Cuando se enteraron del aislamiento por electrólisis del químico inglés Humphry Davy de los metales reactivos recién descubiertos, el sodio y el potasio, por electrólisis, en 1807, trabajaron para producir cantidades aún mayores de los metales por medios químicos y probaron su reactividad en varios experimentos. En particular, aislaron el nuevo elemento boro. También estudiaron el efecto de la luz en las reacciones entre el hidrógeno y el cloro, aunque fue Davy quien demostró que este último gas era un elemento.

La rivalidad entre Gay-Lussac y Davy alcanzó su punto culminante con los experimentos de yodo que Davy realizó durante una visita extraordinaria a París en noviembre de 1813, en un momento en que Francia estaba en guerra con Gran Bretaña. Ambos químicos reclamaron prioridad sobre el descubrimiento de la naturaleza elemental del yodo. Aunque a Davy se le suele dar crédito por este descubrimiento, la mayor parte de su trabajo fue apresurado e incompleto. Gay-Lussac presentó un estudio mucho más completo del yodo en unas largas memorias presentadas al Instituto Nacional el 1 de agosto de 1814, y posteriormente publicadas en los Annales de chimie.


Gay-Lussac en su laboratorio, ilustración del siglo XIX
Gay-Lussac en su laboratorio, ilustración del siglo XIX

En 1815 Gay-Lussac demostró experimentalmente que el ácido prúsico era simplemente ácido cianhídrico, un compuesto de carbono, hidrógeno y nitrógeno, y también aisló el compuesto cianógeno [(CN)2 o C2N2]. Sus análisis del ácido prúsico y del ácido hidriódico (HI) requirieron una modificación de la teoría de Antoine Lavoisier de que el oxígeno estaba presente en todos los ácidos.

Joseph Louis Gay-Lussac y la ciencia aplicada

A partir de 1816, Gay-Lussac se desempeñó como editor conjunto de Annales de chimie et de physique, cargo que compartía con su antiguo colega de Arcueil François Arago. Esta fue una posición influyente y una fuente de ingresos adicional. Como era habitual, siguió ocupando varios puestos de profesor simultáneamente; sin embargo, sus mayores ingresos durante sus últimos años procedieron de una serie de consultorías gubernamentales e industriales.

En 1818 se convirtió en miembro de la comisión gubernamental de la pólvora. Aún más lucrativo fue su nombramiento en 1829 como director del departamento de ensayos de la Casa de la Moneda de París, para el que desarrolló un método preciso y exacto para el ensayo de la plata. Gay-Lussac también realizó experimentos para determinar la fuerza de los licores alcohólicos. En sus últimos años fue asesor de la fábrica de vidrio de Saint-Gobain. Esta amplia gama de nombramientos atestigua el valor que sus contemporáneos dieron a la aplicación de la química para resolver problemas sociales y económicos. Sin embargo, Gay-Lussac no escapó a las críticas de sus colegas por alejarse del camino de la ciencia «pura» y acercarse al camino de la ganancia financiera.


Ilustración de una demostración de Gay-Lussac sobre concentración alcohólica de vino
Ilustración de una demostración de Gay-Lussac sobre concentración alcohólica de vino

Gay-Lussac fue una figura clave en el desarrollo de la nueva ciencia del análisis volumétrico. Anteriormente se habían llevado a cabo unos cuantos ensayos crudos para estimar la fuerza de las soluciones de cloro en el blanqueo, pero Gay-Lussac introdujo un rigor científico en la cuantificación química e ideó importantes modificaciones en los aparatos.

En un trabajo sobre la sosa comercial (carbonato de sodio, 1820), identificó el peso de una muestra necesaria para neutralizar una cantidad determinada de ácido sulfúrico, utilizando el tornasol como indicador. Continuó estimando la fuerza del polvo blanqueador (1824), utilizando una solución de índigo para indicar cuándo se había completado la reacción. En sus publicaciones se encuentra el primer uso de los términos químicos bureta, pipeta y titulación.

Los principios del análisis volumétrico sólo podían establecerse gracias al genio teórico y práctico de Gay-Lussac pero, una vez establecidos, el análisis propiamente dicho podía ser llevado a cabo por un asistente junior con una breve formación. Gay-Lussac publicó toda una serie de instrucciones sobre temas que iban desde la estimación de la potasa (1818) hasta la construcción de pararrayos. Entre las Instrucciones más influyentes estaba su estimación de la plata en solución (1832), que tituló con una solución de cloruro de sodio de fuerza conocida. Este método fue empleado más tarde en la Real Casa de la Moneda. En 1831 Gay-Lussac fue elegido para la Cámara de Diputados y en 1839 recibió un parlamento.


En 1848 (año de las revoluciones) Gay-Lussac renunció a sus diversos cargos en París y se retiró a una casa de campo en el barrio de su juventud que estaba provista de su biblioteca y un laboratorio privado. Al darse cuenta de que se estaba muriendo en la primavera de 18450, pidió a su hijo que quemara un tratado que había empezado a llamar «Philosophie chimique«. En un panegírico pronunciado tras su muerte en la Academia de Ciencias, su amigo, el físico Arago, resumió el trabajo científico de Gay-Lussac como el de «un ingenioso físico y un destacado químico».

Para más información Joseph-Louis Gay-Lussac – Chemistry Encyclopedia

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