TEMA 13: Evolución de la química inorgánica y de la química analítica

El estudio de la llamada "química inorgánica" no sólo abarca los avances específicos en este campo, sino que también representa un pilar fundamental en el desarrollo general de la química. Gran parte de estos avances se deben a la experimentación meticulosa y la consiguiente teoría, que históricamente se ha centrado en sustancias del mundo mineral. El siglo XIX fue crucial para la química inorgánica, especialmente con la formulación de la Ley Periódica y la creación de la Tabla Periódica, que, aunque pertenece al ámbito de la química general, es también un logro significativo dentro de la evolución de la química inorgánica . Esta tabla fue el resultado del estudio sistemático de los elementos químicos conocidos hasta entonces y de los nuevos descubrimientos realizados mediante métodos mejorados de obtención y detección.

Comparada con la química orgánica, dedicada al estudio de sustancias más complejas, la química inorgánica puede parecer menos dinámica en términos de descubrimientos fundamentales. Sin embargo, esta percepción no refleja completamente su importancia, ya que la química inorgánica continuó explorando y refinando los principios fundamentales de la química clásica. Mientras que la química orgánica emergía como una ciencia nueva que requeriría investigaciones extensas para establecer leyes y teorías fundamentales, la química inorgánica se mantuvo como un pilar establecido de la ciencia química.

Por otro lado, la química analítica evolucionó significativamente durante este período, pasando de ser un conjunto de métodos empíricos de análisis cualitativo y cuantitativo a una rama científica con bases teóricas sólidas. Este cambio proporcionó un contenido científico más riguroso a los métodos analíticos, permitiendo una mayor precisión y fiabilidad en los resultados obtenidos.

Transformación en la Química Inorgánica

Durante el siglo XIX, la química inorgánica experimentó una transformación significativa, desplazando gradualmente la atención que históricamente se centraba en los compuestos del mundo mineral hacia el floreciente campo de la química orgánica. Este cambio marcó una inversión de valores, donde la química orgánica, anteriormente marginada, comenzó a evolucionar de manera espectacular. Paralelamente, la química física emergió como un marco de rigor científico que influyó en todas las ramas de la química, incluida la inorgánica, aunque sus avances no siempre fueron tan prominentes y frecuentemente estuvieron ligados al desarrollo industrial.

Descubrimientos de Nuevos Compuestos

Durante la primera mitad del siglo XIX, se produjeron descubrimientos significativos en la química inorgánica. Se identificaron nuevos compuestos como los óxidos de uranio, titanio y estroncio, así como importantes avances en electroquímica que condujeron al descubrimiento de nuevos elementos como el sodio, el potasio, el bario y el estroncio. Estos hallazgos, facilitados por la aplicación de la electrólisis y la mejora en los métodos analíticos, ampliaron considerablemente el panorama de los elementos conocidos y sentaron las bases para futuras investigaciones y aplicaciones industriales.

Avances teóricos y aplicaciones industriales

El desarrollo teórico también influyó en la síntesis de nuevos compuestos y en la industria. Por ejemplo, la explotación de minas de nitrato de sodio en Chile desde 1808 revolucionó la obtención de nitrato de sodio utilizado en la fabricación de abonos y ácido nítrico. Del mismo modo, el descubrimiento y uso de la bauxita para la producción de aluminio mediante procesos electroquímicos, iniciado por Hall en 1886, transformó la industria moderna.

Teorización y avances conceptuales

En cuanto a la teoría en la química inorgánica, aunque no se destacó significativamente durante la mayor parte del siglo XIX, la última parte del mismo vio el surgimiento de importantes teorías como la de Alfred Werner sobre compuestos complejos en 1903. Esta teoría, centrada en la coordinación de compuestos, no solo revolucionó la comprensión de la química inorgánica, sino que también sentó las bases para desarrollos posteriores en la química de coordinación en el siglo XX, bajo figuras destacadas como Ronald Nyholm.

Impacto y Legado

En síntesis, el siglo XIX fue un período de transformación para la química inorgánica, donde los descubrimientos de nuevos elementos y compuestos, así como el desarrollo teórico y tecnológico, sentaron las bases para su posterior expansión e integración en diversas ramas científicas y aplicaciones industriales en el siglo XX.

Química Analítica

El análisis químico ha evolucionado a través de tres etapas clave en su historia, cada una marcada por avances significativos que han transformado esta disciplina en una

Los primeros tiempos del análisis químico

En los albores del análisis químico, que se remontan a la Antigüedad, las técnicas eran rudimentarias y casi artesanales, utilizando métodos principalmente por vía húmeda. Sin embargo, fue en la Edad Media cuando se examinaron los ácidos minerales y las primeras pruebas analíticas específicas, aunque limitadas en su aplicabilidad general. El descubrimiento del poder de los extractos de plantas para crear una gama de colores fue crucial, inicialmente utilizado por tintoreros y luego por químicos para desarrollar indicadores como los utilizados por Boyle con el extracto de violetas y el líquen Rocella.

Desarrollo con los químicos del flogisto

En la era del flogisto, que dominó el pensamiento químico hasta el siglo XVIII, el análisis químico experimentó avances significativos. El control de la calidad de aguas y alimentos, así como problemas en la metalurgia y la textil, impulsaron el desarrollo de métodos analíticos más refinados. Químicos como Andreas Marggrafe y Torben Bergman contribuyeron con pruebas innovadoras, como la prueba de llamada para distinguir sales de sodio y potasio, y la descripción de nuevos reactivos analíticos. Además, problemas relacionados con la sanidad pública y la producción industrial potenciaron a gran escala el avance de las técnicas analíticas.

Desarrollo desde el Siglo XIX y Consolidación

El siglo XIX marcó un cambio fundamental con la consolidación del análisis químico como una rama distinta de la química, respaldada por una base teórica más sólida. Químicos como Berzelius y Fresenius juegan roles cruciales al desarrollar métodos cualitativos y cuantitativos sistemáticos. Fresenius, además, fundó la primera revista de química analítica y sistematizó los métodos gravimétricos. Avances como el análisis espectral introducido por Bunsen y Kirchoff permitieron la identificación de nuevos elementos y revolucionaron la comprensión de los espectros atómicos y moleculares.

Berzelius y Thomas Thomson demostraron que era posible determinar con exactitud los pesos atómicos y equivalentes partiendo de las bases teóricas de la teoría atómica. Heinrich Rose y Carl Remigius Fresenius elaboraron los primeros esquemas de análisis cualitativo de mezclas metálicas y manuales de química analítica que se utilizaron ampliamente en Europa. El análisis volumétrico, ideado por Gay-Lussac, y el desarrollo del análisis gasométrico por Bunsen, así como el análisis electrogravimétrico por Oliver W. Gibbs, marcaron avances significativos en los métodos instrumentales de análisis.

Impacto y Legado

Los nuevos métodos analíticos del siglo XIX, como el análisis espectral, tuvieron un impacto profundo. Bunsen y Kirchhoff diseñaron la metodología para el análisis espectral, que permitió descubrir elementos como el niobio, rutenio, lantano, y otros, y analizar la composición de la fotoesfera solar. La espectroscopia molecular, iniciada en 1879, y el descubrimiento del efecto Raman en 1928, ampliaron las aplicaciones del análisis espectroscópico, permitiendo estudios detallados de la constitución molecular.

Además de la espectroscopia, otras técnicas de análisis estructural como los rayos X y el microscopio electrónico contribuyeron a la visualización de proteínas y al estudio de moléculas biológicas. La cromatografía en columna y en fase gaseosa, la espectrometría de masas, y la resonancia magnética nuclear son algunos de los métodos instrumentales que han continuado perfeccionándose y han convertido al análisis químico en una disciplina cada vez más sofisticada y dependiente de los avances en física y tecnología.

En la evolución de la química, se ha observado cómo las fronteras que existían entre los compuestos orgánicos e inorgánicos van desapareciendo. Esta interpenetración se refleja en la convergencia de muchos de sus objetivos, temas de estudio y teorías. A pesar de que sus técnicas experimentales básicas son diferentes, con el tiempo estas técnicas se han ido aproximando, lo cual es comprensible dado que todas las leyes fundamentales que las gobiernan son las mismas, ya que ambas son ramas de la química. Este hecho se manifiesta claramente en los compuestos organometálicos, que actúan como un puente de comunicación entre la química orgánica e inorgánica. Estos compuestos demuestran la conexión intrínseca entre ambas disciplinas, facilitando un intercambio de conocimientos y técnicas que enriquecen ambas áreas.

La conexión de la química inorgánica no se limita a la orgánica; se extiende también a otras ramas de la química y, en un sentido más amplio, a otras ciencias como la mineralogía, cristalografía, radioquímica y bioquímica. Esta expansión refleja la naturaleza interdisciplinaria de la química inorgánica y su capacidad para influir y ser influenciada por otras disciplinas científicas. En cuanto a la química analítica, sus métodos han ampliado su utilidad más allá del ámbito puramente químico. Hoy en día, la química analítica desempeña un papel crucial en áreas como la medicina, la agricultura y la biología. Esta versatilidad cumple con la previsión de Ostwald, quien anticipó que la química analítica serviría como un imprescindible "servidor" de otras ciencias, proporcionando las herramientas necesarias para el avance y desarrollo de diversas disciplinas científicas.