TEMA 2: La química primitiva

 Introducción

Desde los albores de la humanidad, el ser humano ha aprendido a manipular la materia para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida. Utilizando fenómenos químicos, ha desarrollado habilidades para cocinar, calentarse, fabricar utensilios y defenderse. También ha creado adornos, joyas y pigmentos para decorar y expresar sus creencias a través del arte. Estas prácticas, conocidas como química práctica o temprana, han estado presentes desde los primeros momentos de la civilización, aunque la química como ciencia moderna no emergió hasta tiempos relativamente recientes.

La química en la prehistoria

Durante la Prehistoria, la actividad química humana fue fundamental para el desarrollo de diversas tecnologías y prácticas. Desde el Paleolítico, hace unos 300.000 años, el dominio del fuego permitió al hombre cocinar y calentarse alimentos, marcando un avance significativo. En el Paleolítico superior, entre 40.000 y 11.000 años atrás, surgieron las primeras manifestaciones artísticas en forma de pinturas rupestres, donde se utilizaban pigmentos obtenidos de materiales naturales como el ocre y el óxido de manganeso, mostrando así un primitivo dominio de técnicas químicas.

Durante el Neolítico, entre el 5000 y el 3500 aC, se empezó a fabricar objetos de cerámica mediante la cocción del barro, otra aplicación química significativa. Sin embargo, uno de los avances más destacados fue la metalurgia, iniciada posiblemente con el cobre en el Calcolítico, seguido por la fabricación del bronce, una aleación de cobre y estaño. Esto marcó el inicio de la Edad del Bronce (1800-1100 aC), con importantes implicaciones económicas y tecnológicas.

A finales de la Edad del Bronce, aproximadamente entre 1100 y 650 a.C., comenzó el uso del hierro, un avance aún más significativo que revolucionó la metalurgia y marcó el inicio de la Edad del Hierro. Este metal se utilizó principalmente para herramientas agrícolas y armas, mientras que el bronce se reservó más para objetos ornamentales y quirúrgicos. Estos desarrollos ilustran cómo la química práctica ha sido crucial en la evolución tecnológica y cultural de la humanidad desde tiempos remotos.

La química en las primeras civilizaciones históricas

En las primeras civilizaciones históricas, como la egipcia, griega y romana, se utilizaban diversos productos químicos en numerosas aplicaciones prácticas y culturales. Desde tiempos antiguos, el hombre ha empleado la sal, presente en la dieta desde aproximadamente el 6000 aC en comunidades agrícolas sedentarias. Los egipcios, por ejemplo, usaban natrón, un compuesto de carbonato sódico, en procesos de embalsamamiento y conservación de alimentos desde el 5000-4000 aC.

Además, las civilizaciones antiguas desarrollaron habilidades avanzadas en metalurgia y técnicas de tintura. Los egipcios dominaban la extracción de metales como el oro y la plata, y utilizaban una variedad de tintes de origen vegetal, animal y mineral para textiles finos y cosméticos. Las mujeres egipcias, por ejemplo, usaban azufre de antimonio (estibina) como kohol para maquillarse, una práctica que persiste en algunas culturas árabes hasta hoy.

En el ámbito de la perfumería, los egipcios eran expertos en la extracción de aceites esenciales y resinas para la fabricación de perfumes, una tradición que perdura hasta la actualidad en la región. Además, desarrollaron conocimientos en medicina utilizando minerales como el litargirio (óxido de plomo rojo) y el verdigrís (carbonato de cobre hidratado) para preparar bálsamos y remedios medicinales.

En el mundo griego y romano, se continuaron estas prácticas químicas avanzadas, con la fabricación de cerámica, vidrio y la extracción de metales como el oro, cobre y hierro. También se destacaron en técnicas de perfumería y en procedimientos químicos básicos como la decantación y la condensación, utilizados en laboratorios para diversos fines científicos y técnicos.

Estos ejemplos muestran cómo desde épocas muy antiguas, las civilizaciones han utilizado y desarrollado productos químicos para una amplia gama de aplicaciones, contribuyendo significativamente al avance de la ciencia y la tecnología a lo largo de la historia.

La química práctica en extremo oriente

En el Extremo Oriente, especialmente en China e India, se desarrollaron prácticas químicas significativas desde tiempos antiguos, aunque a menudo se ha pasado por alto este aspecto en la historiografía occidental.

En China, se practicaba la metalurgia desde tiempos remotos, y se conocía el uso de la pólvora y la fabricación de cerámica, incluida la porcelana. Además, los chinos empleaban una variedad de productos naturales como sal marina, azúcares, índigo, azufre, arsénico, alumbre y carbón en la elaboración de remedios medicinales, aguardiente de grano, esencias y otros objetos que implicaban procesos químicos.

Por su parte, en la India, especialmente en el valle del río Indo, una civilización avanzada mostraba indicios de actividad química desde aproximadamente el 3000 a. C. Además, la filosofía budista en la India incluía una teoría atómica primitiva desde tiempos antiguos, lo que planteaba sobre la posible influencia de estas ideas en el pensamiento griego.

A pesar de estas contribuciones en el Extremo Oriente, el desarrollo de la química como ciencia moderna tuvo su origen principalmente en el mundo occidental, específicamente en el Oriente Medio, con civilizaciones como Egipto y Mesopotamia desempeñando un papel crucial en el desarrollo temprano de la química y la alquimia.

Así, mientras que China e India tenían una rica tradición en prácticas químicas y conocimientos, la evolución hacia la química como ciencia formal se produjo más significativamente en otros contextos geográficos y culturales.

Primeras tecnologías: Cerámica, vidrio y esmaltes

En los albores de la historia, las primeras tecnologías químicas como la cerámica, el vidrio y los esmaltes marcaron avances significativos en el desarrollo humano:

Cerámica: Se tienen evidencias de cerámica fabricada en el Neolítico europeo (8000-6000 aC) mediante procesos de cocción al fuego sin llama, similares al utilizado para la obtención de carbón vegetal. En Mesopotamia (4000-3000 a.C.) y Palestina (aprox. 4500 a.C.), se han encontrado restos de cerámica cocida a fuego normal. El uso de ladrillos cocidos comenzó alrededor de los 2500 a. C., reemplazando a los métodos más primitivos de secado al sol del barro.

Yeso y cal: Desde épocas predinásticas en Egipto (antes del 3400 aC) y en Babilonia (antes del 2500 aC), se utilizaban productos como el yeso cocido (yeso mate) y la cal viva (caliza cocida), los cuales se integraban en morteros naturales junto con arcilla y betún.

Vidrio: Los primeros vestigios de vidrio datan aproximadamente del 2500 aC, encontrándose cuentas de vidrio simple en Egipto y Mesopotamia. La técnica inicial implicaba pintar piedras vítreas naturales (como cuarzo o esteatita) con carbonato sódico o agua de cal, luego calentarlas para formar vidrio. Más adelante, la técnica de faianza, precursora de la mayólica, también apareció en Egipto, mezclando cuarzo pulverizado con carbonato sódico o agua de cal y calentándolo.

Esmaltes: La cerámica vidriada surgió alrededor de mil años después, aplicando una mezcla de sosa, cal y arena a la superficie porosa del barro y calentándola hasta fundirla, creando una superficie de vidrio sobre la cerámica. En Mesopotamia y Asiria (aprox. 800 a.C), se utilizaban esmaltes como el antimoniato de plomo para crear colores como el amarillo de Nápoles. Estos esmaltes fueron fundamentales en la decoración de ladrillos vidriados y azulejos encontrados en esos períodos históricos.

Estas innovaciones no solo mejoraron la vida cotidiana de las civilizaciones antiguas, sino que también sentaron las bases para futuros desarrollos tecnológicos en el campo de la química y la metalurgia. La habilidad para manipular y controlar materiales mediante procesos termoquímicos fue crucial para el progreso cultural y técnico de esos tiempos tempranos.

El trabajo con metales: La metalurgia

La metalurgia, una de las tecnologías más trascendentales para el desarrollo humano, se inició en la antigüedad como un proceso de transformación química de minerales en metales mediante calor y atmósferas reductoras. Aquí te proporciona algunos puntos claves sobre la evolución de la metalurgia:

Orígenes: La metalurgia comenzó alrededor del 4300 a.C., muy probablemente con la producción de cobre. En sus inicios, los humanos usaban metales que se encontraban en estado natural, pero con el tiempo, descubrieron cómo extraer metales de sus minerales, conocidos como menas.

Procesos metalúrgicos: El proceso metalúrgico implicaba calentar las menas en un ambiente reductor, lo que facilitaba la separación del metal del mineral. Este proceso variaba según el tipo de metal, pero en general, implicaba el uso de combustibles como el carbón para crear las condiciones necesarias para la reducción.

Evolución hacia nuevas aleaciones: Con el tiempo, los humanos aprendieron a producir aleaciones, como el bronce (cobre y estaño), que fue fundamental en la Edad del Bronce (aprox. 1800-1100 aC). Más adelante, alrededor del 300 aC, se desarrolló la producción de latón, una aleación de cobre y cinco, marcando otro hito en la historia metalúrgica.

Impacto social, económico y cultural: La metalurgia no solo permitió la obtención de metales para herramientas y armas, sino que también influyó significativamente en la economía y la cultura de las sociedades antiguas. La capacidad de producir metales no solo mejoró las herramientas agrícolas y de defensa, sino que también facilitó el comercio y la creación de objetos ornamentales y rituales.

Uso de los metales en la Antigüedad

En la antigüedad, los metales como el oro, la plata, el cobre, el plomo, el estaño, el hierro y sus aleaciones desempeñaron roles fundamentales tanto en la vida cotidiana como en aspectos culturales y comerciales de las civilizaciones tempranas. Desde aproximadamente el año 4000 a.C., comenzaron a ser utilizados para fabricar una variedad de objetos comunes antes que como metales "preciosos".

Estos metales se obtenían principalmente a través de procesos metalúrgicos a partir de minerales conocidos como menas. Por ejemplo, el cobre fue uno de los primeros metales obtenidos artificialmente en lugares como Egipto y Mesopotamia, marcando el inicio de la metalurgia sistemática. El plomo, por otro lado, se cree que fue producido por primera vez alrededor del 2000 a.C., posiblemente incluso antes en Mesopotamia mediante un proceso más simple de calentamiento de galena (sulfuro de plomo y plata).

Además de su uso práctico en herramientas, armas y utensilios, los metales fueron altamente valorados por su apariencia estética. Esto llevó al desarrollo de técnicas de "aurificación", que intentaban imitar el aspecto del oro en otros metales. Esta práctica no solo influyó en la artesanía y la joyería de la época, sino que también tuvo repercusiones en la alquimia posterior.

Minerales y procesos químicos de la metalurgia

En la evolución de la metalurgia desde el Neolítico hasta la Antigüedad, hubo un progreso significativo en los procesos de obtención de metales y aleaciones. Originalmente, el calentamiento de minerales se realizaba a fuego abierto, similar al utilizado para cocinar, lo que era adecuado para la producción inicial de metales como el cobre. Este método implicaba la exposición del mineral al calor directo, sin control sobre la atmósfera, lo que limitaba la eficiencia y calidad del metal obtenido.

La transición hacia hornos en atmósfera reductora, que permitían controlar mejor el proceso de reducción del mineral, fue crucial para mejorar la calidad y cantidad de metal obtenido. Esta evolución probablemente surgió de manera gradual, posiblemente a partir de experiencias accidentales o del desarrollo de técnicas avanzadas para la producción de cerámica vidriada. Se especula que el uso inicial de minerales como pigmentos en pinturas rupestres podría haber sentado las bases para comprender cómo funcionaban los minerales como menas metálicas, promoviendo así el desarrollo de técnicas metalúrgicas más sofisticadas.

Por ejemplo, para la obtención de cobre, se utilizaban minerales como la malaquita y la azurita, que son carbonatos hidratados de cobre. Para el estaño, esencial en la producción de bronce, se empleaba la casiterita, dióxido de estaño, que generalmente no se utilizaba como pigmento. La producción de bronce, una aleación de cobre y estaño, marcó un hito importante en la historia de la metalurgia, ya que proporcionó un material más duro y duradero que el cobre puro.

El hierro, por su parte, fue el último de los metales importantes en ser dominado debido a la mayor complejidad de su proceso de extracción y refinamiento. Requirió condiciones más rigurosas y técnicas más avanzadas que no se lograron plenamente hasta alrededor del 1400 a.C., cuando los hititas en Anatolia desarrollaron métodos efectivos para trabajar el hierro. Incluso antes de esto, el hierro meteorítico fue utilizado por culturas antiguas como los egipcios.

Productos Químicos en la Antigüedad: Revelando el Conocimiento Antiguo

Los antiguos textos y tablillas de Oriente Medio y Egipto proporcionan valiosos insights sobre la química práctica de civilizaciones milenarias. La tablilla de Nippur (2100 a.C.) menciona el salitre, mientras que una del 1700 a.C. sobre coloración del vidrio detalla el uso de plomo, cobre, cal, vinagre, acetato de cobre y nuevamente salitre. La biblioteca de Assurbanipal (900-800 a.C.) amplía este conocimiento con referencias a sales amónicas, cinabrio, latón y ácido sulfúrico fumante. El papiro de Ebers (1550 a.C.) de Egipto describe numerosos medicamentos y recetas prácticas, incluyendo compuestos inorgánicos por su utilidad práctica, más que por propiedades medicinales.

En la era griega (aprox. 500 a.C.), filósofos como Teofrasto y Aristóteles exploraron la naturaleza de los materiales, destacando en obras como "Sobre las piedras" de Teofrasto (300 a.C.), el primer tratado griego sobre química práctica. La literatura romana con Plinio y Dioscórides (siglo I d.C.) continúa este legado, detallando compuestos como óxidos de plomo y cobre, sulfatos, alumbres y carbonatos alcalinos obtenidos de diversas fuentes naturales y procesos químicos.