TEMA 7: Cerca del cambio: El flogisto y la química pneumática

Introducción

El siglo XVIII marcó un hito en la historia de la química. Lo que antes se limitaba a un conjunto de técnicas mezcladas con teorías esotéricas y mágicas, empezó a transformarse en una verdadera ciencia. Este cambio se hizo más evidente en la segunda mitad del siglo, con Antoine Lavoisier como figura central. Sin embargo, no debemos olvidar a otros investigadores que también jugaron un papel crucial en esta evolución.

La evolución de la química ha sido un proceso continuo y fascinante a lo largo de la historia. Desde la antigüedad, los seres humanos han estado interesados en comprender la naturaleza de la materia y los cambios que ocurren en ella. Los alquimistas de la Edad Media fueron los precursores de la química moderna, y aunque sus métodos y teorías eran imperfectos, sentaron las bases para el desarrollo de la química como una ciencia.

Un aspecto importante por discutir es la teoría del flogisto. Aunque errónea, esta teoría y sus métodos experimentales impulsaron avances significativos en la química. Analizar tanto a los defensores como a los detractores del flogisto nos ayuda a entender mejor el desarrollo científico de la época.

Antes de profundizar en la teoría del flogisto, es útil explorar otros momentos y personajes del siglo XVIII que tuvieron una conexión con la química y contribuyeron a su progreso.

Antonie Lavoisier: Químico

Nacimiento: 26 de agosto de 1743, París, Francia

Fallecimiento: 8 de mayo de 1794, París, Francia

Antoine-Laurent Lavoisier cambió para siempre la

química, tanto teórica como práctica, al crear una serie de nuevos análisis de laboratorio que pondrían orden en el caos de conocimiento generado a lo largo de siglos de filosofía griega y alquimia medieval.

 

Jan Baptista Van Helmont: Químico

Nacimiento: 12 de enero de 1580, Región de Bruselas - Capital, Bélgica Fallecimiento: 30 de diciembre de 1644, Vilcoorde, Bélgica

Identificó los compuestos químicos que hoy llamamos dióxido de carbono y óxido de nitrógeno; fue el primer científico que diferenció entre los conceptos de gas y aire. Fue pionero en la experimentación y en una forma primitiva de bioquímica, llamada iatroquímica.

Robert Boyle: Filosofo

Nacimiento: 25 de enero de 1627, Lismore, Irlanda.

Fallecimiento: 31 de diciembre de 1691, Londres, Reino

Boyle fue el primero que estudió el efecto de la presión sobre el volumen de los gases. Observó que todos los gases se comportan igual al ser sometidos a cambios de presión, siempre que la temperatura se mantenga constante.

 

Isaac Newton y su aportación a la química y la alquímica

Nacimiento: 4 de enero de 1643, Woolsthorpe Manor, Reino Unido

Fallecimiento: 31 de marzo de 1727, Londres, Reino Unido

Isaac Newton, conocido principalmente por su labor como físico y matemático, también realizó importantes incursiones en el mundo de la química y la alquimia. Aunque sus obras más destacadas, como Principia Mathematica (1687) y Optica (1704), se centran en la física y las matemáticas, incluyen pasajes significativos sobre química. Newton no solo se interesó en la química formal, sino también en la alquimia, y dejó tras de sí una gran cantidad de manuscritos sobre ambos temas, los cuales fueron recopilados y dados a conocer por el economista estadounidense John M. Keynes en 1936.

Newton y la Búsqueda de Respuestas Fundamentales:

Newton, como filósofo natural, se preguntaba sobre la constitución y transformación de la materia, el origen de la vida y el destino del hombre. Estas cuestiones lo llevaron a estudiar tanto la química como la alquimia, consultando textos y experimentando para encontrar respuestas. Entre los pensadores que influyeron en su trabajo se encuentran Jan Baptista van Helmont y Robert Boyle. De van Helmont adoptó la idea del agua como origen de toda materia, mientras que de Boyle tomó la teoría corpuscular de la materia.

 

Aplicación de la Teoría Corpuscular y el Éter

Newton hizo una importante aportación al aplicar su teoría de atracción y repulsión, usada para explicar la gravitación, a las interacciones químicas. Propuso que, al igual que la gravitación actúa en el "macrocosmos", las fuerzas de atracción y repulsión operaban en el "microcosmos", es decir, entre las partículas de materia. Imaginó un éter sutil que impregnaba el universo, responsable de estas interacciones, similar al concepto estoico del pneuma o espíritu vital.

Newton creía en la transmutación de los metales, al igual que Boyle, y buscaba reconciliar los escritos bíblicos sobre la creación con los secretos alquímicos. Basándose en la teoría corpuscular, Newton propuso que existían fuerzas intensas entre las partículas de materia, cuya potencia variaba según la sustancia y solo actuaban a distancias muy pequeñas. Esta idea permitía explicar por qué un metal podía reemplazar a otro en una solución ácida, basando la afinidad química en una atracción física.

 

Influencia y Legado

Las ideas de Newton sobre química y alquimia se plasmaron en obras como De natura acidorum y Optica, influyendo significativamente en las universidades y en el pensamiento de la época. Su teoría del éter como causa del movimiento y cambio químico influyó en investigadores como Georg Ernst Stahl, quien identificó el éter con el fuego, alineándose con la teoría aristotélica de los cuatro elementos. Esto contribuyó a la formulación de la teoría del flogisto, que, aunque errónea, tuvo un papel importante en el desarrollo de la química.

 La Teoría del Flogisto

Contexto Histórico y Relevancia

En los siglos XVII y XVIII, los metales eran un objeto de gran interés para alquimistas, químicos, físicos, farmacéuticos y médicos. Los fenómenos de combustión y calcinación de los metales, estrechamente relacionados con los procesos metalúrgicos, se convirtieron en temas centrales de la experimentación química. Esta preocupación surgió, en parte, debido al auge de la industria metalúrgica, que planteaba importantes desafíos técnicos cuya resolución tenía un impacto significativo en las economías de los países involucrados.

¿Qué Era el Flogisto?

La teoría del flogisto fue desarrollada por el médico y químico alemán Georg Ernst Stahl (1660-1734), basándose en ideas de Isaac Newton y, sobre todo, en las de Johann Becher. El término flogisto deriva del griego "phlogiston", que significa combustible. Esta teoría proponía que todos los cuerpos contenían un principio llamado flogisto, el cual se liberaba durante la combustión. En términos generales, el flogisto era imaginado como una sustancia que explicaba los fenómenos caloríficos.

Antecedentes y Desarrollo de la Teoría

Para comprender plenamente la teoría del flogisto, es importante considerar el contexto social, económico y político de la época, así como la figura y las teorías de Johann Becher, que influyeron directamente en Stahl. Becher proponía que los materiales estaban compuestos de tres "tierras" fundamentales: la tierra vitrificable, la tierra mercurial y la tierra combustible. Stahl adaptó y expandió estas ideas, introduciendo el concepto de flogisto como la esencia combustible que se liberaba cuando una sustancia se quemaba o calcinaba.

Impacto y Críticas

La teoría del flogisto fue ampliamente aceptada durante el siglo XVIII y utilizada para explicar una variedad de procesos químicos, especialmente la combustión y la calcinación. Sin embargo, enfrentó críticas y desafíos, particularmente cuando los experimentos comenzaron a contradecir sus postulados. El trabajo de Antoine Lavoisier en la segunda mitad del siglo XVIII, que demostró que la combustión y la calcinación implicaban la combinación de sustancias con oxígeno, eventualmente llevó al abandono de la teoría del flogisto.

Antecedentes Históricos y Científicos del Flogisto

Durante el siglo XVII, las largas guerras europeas, como la de los Treinta Años (1618-1648), debilitaron las economías de los países europeos, impulsando una política de fomento industrial y explotación de materias primas. En este contexto, los alquimistas recibieron protección de los gobiernos y mecenazgos privados debido a su capacidad para manipular y extraer minerales y otros materiales valiosos. La química comenzó a impartirse cada vez más en las universidades.

En el Sacro Imperio Romano Germánico, la minería y la metalurgia, junto con la producción de vidrio, cerámica, tejidos y cerveza, florecieron bajo el control oficial y el crecimiento del comercio. Esta tendencia inicial impulsada por necesidades económicas sentó las bases para que Alemania se convirtiera en una potencia industrial.

Un ejemplo destacado es Johann Becher (1635-1682), protegido inicialmente por el emperador austríaco Leopoldo I. Becher se dedicó al estudio experimental de procesos químicos relacionados con la minería y la obtención de metales preciosos. En Inglaterra, investigó el uso del carbón para la producción de gas de hulla para el alumbrado urbano. Sus ideas sobre tres tipos de "tierras" (terra fluida, terra lapidea y terra pinguis) influyeron en Georg Ernst Stahl, quien las modificó para desarrollar la teoría del flogisto. Esta teoría proponía que todos los cuerpos contenían flogisto, una esencia combustible liberada durante la combustión, y aunque errónea, fue crucial en la evolución de la química. Sus intereses con la combustión se debían a que en la época este proceso era considerado algo sobrenatural. Por los resultados de la quema de materiales orgánicos tanto como inorgánicos.

 La Química Neumática

Aunque la teoría del flogisto fue finalmente descartada, dominó gran parte del siglo XVIII y tuvo un impacto significativo en la química de la época. Georg Ernst Stahl, su principal defensor, fundó una escuela en Berlín y sus ideas se propagaron por toda Europa, influyendo en científicos de Inglaterra, Alemania, Francia y Suecia.

Expansión y Contribuciones

Los seguidores de Stahl, fieles a sus enseñanzas, hicieron importantes contribuciones al desarrollo de la química. Sus aportaciones no solo ampliaron el conocimiento sobre las propiedades de muchos compuestos, sino que también impulsaron la aplicación de la química en la industria. Además, estos científicos innovaron y perfeccionaron las técnicas experimentales, lo que facilitó avances en diversas áreas del conocimiento químico.

El Surgimiento de la Química Neumática

Un aspecto destacado del progreso en esta época fue el desarrollo de la química neumática. Esta rama de la química se centraba en el estudio de los gases, conocidos entonces como "aires". Los químicos neumáticos realizaron experimentos cruciales que llevaron al descubrimiento de varios gases importantes y a una mejor comprensión de sus propiedades.

Avances Clave en la Química Neumática

Entre los logros más notables de la química neumática se encuentra el descubrimiento del oxígeno por Joseph Priestley y Carl Wilhelm Scheele, independientemente uno del otro. También cabe mencionar el trabajo de Antoine Lavoisier, quien utilizó estos descubrimientos para desarrollar la teoría de la combustión basada en el oxígeno, refutando así la teoría del flogisto.

La química neumática no solo revolucionó la comprensión de los gases, sino que también influyó en la tecnología y la industria, particularmente en procesos como la producción de ácido nítrico y el estudio de la atmósfera.

Inglaterra y la Química Neumática: Black, Cavendish y Priestley

Transformación del Concepto del Aire

Durante esta época, se abandonó la antigua noción aristotélica del aire como un elemento y se empezó a entender como un estado de la materia: el gaseoso. Este cambio de perspectiva permitió la observación de fenómenos como la respiración química y el aumento de peso en objetos sometidos a combustión. Estos estudios fueron posibles gracias a la manipulación experimental de los gases.

 

 

Joseph Black

Joseph Black (1728-1799), médico, físico y químico, fue uno de los científicos más destacados de su tiempo, no solo en Inglaterra, sino en toda Europa. En 1717, descubrió el dióxido de carbono, al que llamó "aire fijo". Este descubrimiento fue una continuación de los trabajos de van Helmont, considerado el fundador de la química de los gases.

Henry Cavendish

Henry Cavendish (1731-1810), físico y químico, fue un aristócrata dedicado enteramente a la ciencia. Realizó descubrimientos cruciales y estudió el calor específico, determinando su valor para muchos compuestos. Su trabajo meticuloso y cuantitativo lo convirtió en un precursor de Lavoisier y de la estequiometría, cuyas bases fueron establecidas oficialmente años después por el alemán Richter.

 

 Joseph Priestley

Joseph Priestley (1733-1804), científico y teólogo, realizó numerosos experimentos que le llevaron a descubrir y caracterizar muchos gases, incluyendo el dióxido de nitrógeno (NO2), el cloruro de hidrógeno, el sulfuro de hidrógeno y el fluoruro de silicio. Priestley también aisló el nitrógeno, al que llamó "aire flogístico", e inventó el agua de soda, abriendo el camino a la industria de aguas minerales artificiales. Su mayor logro fue el descubrimiento del oxígeno en 1774, observando que, al calentar óxido de mercurio con una lente, se producía un gas que mejoraba la combustión.

Reflexión Final

En el siglo XVIII, la razón y la Ilustración transformaron la química, impulsando la intercomunicación de ideas y superando el aislamiento medieval. El surgimiento de salones científicos y la creación de academias y sociedades científicas, como la Royal Society en Inglaterra y la Academie de Sciences en Francia, facilitaron la rápida difusión de descubrimientos, aunque algunos científicos, como Scheele, no siempre publicaban a tiempo y dejaban que otros recibieran el crédito.

La teoría del flogisto, aunque errónea, jugó un papel crucial en este desarrollo. Sirvió como un marco teórico que fomentó la investigación y la experimentación, y su eventual refutación condujo a una comprensión más precisa de los procesos químicos. Científicos como Joseph Black, Henry Cavendish y Joseph Priestley fueron fundamentales en la transformación de la química neumática, ampliando nuestro conocimiento de los gases y sentando las bases para la química moderna.

Estas contribuciones destacan cómo las teorías científicas, aunque inicialmente incorrectas, pueden catalizar avances significativos y evolucionar hacia una comprensión más profunda y precisa de la naturaleza. La era de la Ilustración, con su énfasis en la razón y la comunicación, fue fundamental para este progreso, demostrando que la ciencia avanza a través del intercambio de ideas y la continua revisión de conceptos previos.