Química

Introducción a la química.

INTRODUCCIÓN

El estudiante de Historia que no se limita a un conocimiento cronológico de guerras y dinastías sino que se interesa por el desarrollo de nuestra civilización, observa que su avance sigue paralelo al de la tecnología química y física, que en realidad la condiciona, y si acepta normalmente el rápido progreso de la ciencia química en los últimos doscientos años, queda no obstante sorprendido al ver su escaso desarrollo en la historia precedente de la humanidad. ¿Cuál es la causa de esta especial situación?.

La Química, como toda ciencia experimental, y en mayor grado que cualquier otra, se presenta bajo el doble aspecto de hechos y de doctrinas. Si los hechos observados no se sistematizan e interpretan a partir de teorías, o si éstas no se confrontan con los hechos, esto es, si hechos y teorías divergen en su discurrir independiente, los hechos llegan a formar tan sólo artes y oficios empíricos, y las doctrinas constituyen elucubraciones cerebrales con muy poca realidad y sentido. Solamente el método científico en que hechos y teorías se complementan y apoyan mutuamente, da a su materia de estudio el significado de ciencia y la posibilidad de su rápido desenvolvimiento. La historia de la Química, uno de los más bellos capítulos de la historia del espíritu humano, es en realidad la historia del lento desarrollo del pensamiento científico y de los rápidos resultados conseguidos después en la aplicación sistemática y progresiva del método científico al estudio de la materia.

    El estudio de la historia de la Química es muy provechoso puesto que nos familiariza con las reflexiones especulativas de los grandes químicos del pasado y nos permite valorar exactamente el progreso actual de esta ciencia y contribuir a su desarrollo constante. En el largo curso del esfuerzo humano para interpretar y, en cierto modo, dirigir los fenómenos de la Naturaleza, las ideas han sido siempre más potentes que la simple habilidad técnica.

    Para trazar un breve resumen de la historia de la Química es conveniente considerar diversos períodos, si bien una delimitación definida es imposible.

ÉPOCA PRIMITIVA.

No hay duda que la Química debía nacer con la conquista del fuego por el hombre, y que sus orígenes deberán encontrarse en las artes y oficios técnicos del hombre primitivo, de los que tenemos idea por los materiales usados por él y encontrados en los restos de las civilizaciones desaparecidas.  Los artículos normalmente encontrados son de metal, cerámica, vidrio, pigmentos y telas teñidas, por lo que la extracción de los metales de sus menas, la fabricación de vidrios y cerámica, las artes de la pintura y del teñido, así como la preparación de perfumes y cosméticos, práctica de la momificación y otros oficios análogos seguidos en las civilizaciones primitivas, constituyen los conocimientos sobre los que está basada la «Química» de aquellos tiempos.

El hombre primitivo se interesaría en primer lugar por los metales por ser materiales resistentes y duraderos a los que podía dárseles forma con mayor o menor facilidad.  Su utilización constituye las sucesivas edades del oro y plata, del bronce y del hierro.

Los objetos más antiguos conocidos son de oro, situándose en una época anterior a los 5000 años a.C. Por hallarse este metal libre y por su bello color, su inalterabilidad y su rareza ha sido siempre el metal precioso por excelencia.  Para los chinos tenía incluso propiedades sobrenaturales al creer que el que comía en un plato de oro llegaba a una edad avanzada, y el que absorbía oro se hacía inmortal y tenía el privilegio de desplazarse instantáneamente de un lugar a otro.

Por encontrarse a veces juntos el oro y la plata, y ser su separación difícil, se obtenía una aleación, el electrón (por su parecido al ámbar), que durante un gran tiempo se consideró un metal distinto.

En la Edad del oro y de la plata se conoció también el cobre, y no puede negarse que el primer hombre que obtuvo deliberadamente este metal a partir de alguno de sus minerales sería un verdadero genio.

La Edad del Bronce se sitúa sobre los 4000 años a.C. En el Egipto de las primeras dinastías y en la Grecia de HOMERO, el bronce ocupó el lugar del hierro en nuestra época.  Los fenicios adquirieron una gran reputación en el trabajo del bronce y, aunque pueblo poco belicoso, fabricaba las armas más ricas y mejores.

La Edad del Hierro sucede a la del Bronce y su principio puede fijarse sobre los 200 años a. J.C. Las dificultades que ofrece su preparación y su trabajo hicieron del hierro en los primeros tiempos un metal oneroso, utilizado muy parcamente.  En la Edad del Hierro se aprendió a fabricar acero, se conoció que su resistencia aumenta con el temple y se llegó incluso a protegerlo de la corrosión.

La metalurgia fue más que una técnica un arte sagrado encomendado a los sacerdotes. Los metales obtenidos del interior de la Tierra, concebida como un dios, fueron relacionados con el Sol y los planetas: el oro el Sol, la plata a la Luna, el cobre a Venus, el hierro a Marte, el estaño a Júpiter, el plomo a Saturno y el mercurio a Mercurio.  Los antiguos veían en el número siete una manifestación de carácter universal, y así conocían siete planetas, siete metales, siete dioses, siete maravillas del mundo, la hidra de siete cabezas, las siete bocas del Nilo, las siete estrellas del carro de David, los siete días de la semana, identificados con los astros, etc.  Si aún hoy día consideramos sin base científica los siete colores del arco iris lo debemos a esta concepción de los antiguos. Esta extraña y singular clasificación de los metales se mantuvo durante siglos, y aunque nuevos metales fueron conocidos se consideraban necesariamente como uno de ellos.  Incluso en el siglo XVI se aceptaba que había muchas clases de oro como las había de peras o manzanas.  Los siete metales indicados, junto con el carbón y el azufre, incluían todos los elementos conocidos al principio de la Era cristiana.

De todas las civilizaciones antiguas, la más avanzada en las artes químicas y la más relacionada con la química europea moderna fue la egipcia. Los egipcios fueron maestros en la fabricación de vidrios y esmaltes; imitaban a la perfección los metales nobles, así como el rubí, el zafiro y la esmeralda; utilizaron ampliamente el cuero y usaron la lana, el algodón y el lino que sabían blanquear y teñir con índigo, púrpura y rubia, no desconociendo el uso de mordientes; prepararon perfumes, bálsamos, productos de belleza y venenos, cuya química fue muy floreciente en la antigüedad; obtuvieron jabones y diferentes sales de sodio, potasio, cobre, aluminio y otros metales; y utilizaron el betún en embalsamamientos y en decoración. Pero todas estas prácticas eran fundamentalmente empíricas y no constituían una ciencia ni siquiera en forma rudimentaria.

DOCTRINAS QUÍMICAS ANTIGUAS.

El hombre prehistórico, al buscar el origen y la naturaleza de todo lo que le rodeaba creó los mitos en los que cada cosa, cada fuerza natural era un dios o una figura humana; de aquí las teogonías y las cosmogonías de los pueblos primitivos, en las que los fenómenos se imaginan producidos por la acción de agentes sobrenaturales cuya intervención' explica todas las anomalías aparentes del universo.  Este estado teológico de la Ciencia se mantuvo hasta el siglo VI a. J.C., en que apareció en Grecia un poderoso movimiento intelectual y sus más grandes filósofos especularon sobre el mundo y sobre la naturaleza de la materia, y plantearon claramente muchos de los problemas fundamentales de la Ciencia. La idea de la existencia de un principio permanente origen de todo fue ya un principio tangible; para TALES, de Mileto (aproximadamente 624-565 a.C.) fue el agua;ANAXIMENES (alrededor de 585-524 a.C.) sostuvo que era, el aire, y para HERACLITO, de Efeso (aproximadamente 540-475 a.C.) era el fuego.  Más, tarde, EMPÉDOCLES, de Agrigento (alrededor de 500-430 a.C.) aceptó los elementos de sus antecesores, a los que agregó uno más, la tierra, substituyendo así el principio único de la Escuela naturalista Jónica por los cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego, que servían de alguna manera de soporte a las cualidades fundamentales de caliente y frío, y seco y húmedo, y dos fuerzas cósmicas, el amor y el odio, que son las raíces de todas las cosas. Esta teoría de los cuatro elementos fue aceptada por ARISTÓTELES  de Estagira (384-322 antes de J.C.), el más grande pensador griego y un infatigable escritor, cuya autoridad hizo que perdurase durante unos dos mil años.

En realidad, los cuatro elementos no eran más que la generalización y representación de una observación familiar, pues un cuerpo es sólido (tierra), líquido (agua) o gaseoso (aire), o bien se encuentra en estado de incandescencia (fuego). Pueden incluso imaginarse como vestigios lejanos de las teogonías prehistóricas al suponer el hombre primitivo el dios Viento, el dios Trueno, el dios Lluvia y el dios Rayo, que poco a poco irían perdiendo su carácter sobrenatural y que en la imaginación fogosa de EMPÉDOCLES pasaron a la categoría de simples elementos.

 Por la misma época, LEUCIPO y su discípulo DEMÓCRITO, de Abdera (460-370 a.C.), en oposición a ZENÓN, de Elea, enseñaron la discontinuidad de la materia formada de átomos, el ser, y de vacío, el no ser, resultante de los intersticios entre aquellos, y permitiendo su movimiento. Los átomos son eternos, indivisibles (de donde deriva su nombre), y de la misma naturaleza, pero difieren en forma, por el orden en que están colocados en el cuerpo, por su posición relativa y por su magnitud.  A pesar de la tendencia positiva de las ideas de DEMÓCRITO, Sus seguidores no desarrollaron su pensamiento que ofrece una estrecha relación con las teorías científicas modernas. EPICURO, de Samos (342-270 a.C.), el más ilustre de ellos, creó la palabra átomo y le asignó un peso esencial. El atomismo de DEMÓCRITO, expuesto en forma brillante en el inmortal poema De rerum Natura del romano LUCRECIO, está construido totalmente por conceptos filosóficos, y no es hasta 1677 en que BOYLE lo establece y DALTON en 1803 lo desarrolla como resultado de observaciones científicas.

Puede parecer sorprendente que los grandes pensadores griegos no buscasen una confirmación experimental de sus abstracciones, pero ellos aceptaban que todo conocimiento debía adquirirse únicamente mediante pura especulación y que el experimento no sólo era innecesario sino que incluso disminuiría su dignidad. Este error del empleo del razonamiento sin experimentación mantuvo estacionado el progreso de la Ciencia durante muchos siglos.

A partir del año 300 a. J.C. la ciencia griega se desplaza a Alejandría, en cuya Escuela florecieron grandes matemáticos, astrónomos y biólogos, si bien fue decayendo hasta apagarse hacia el año 400 de nuestra Era.  En el siglo II a. J.C. las ideas científicas llegaron a Roma, pero los romanos, guerreros y constructores, pero poco abiertos a las cosas del espíritu, y estoicos frente a la Naturaleza, no prosiguieron la herencia científica de los griegos.

LA ALQUIMIA.

En la Edad Media, y especialmente en el período del 400-1000, conocido por la Edad Tenebrosa, la preocupación teológica llena los espíritus y únicamente hacia el siglo VII empieza a adquirir la Ciencia entre los árabes una cierta importancia.  Los conocimientos químicos aprendidos de los egipcios y las ideas filosóficas heredadas de los antiguos a través de la Escuela alejandrina dieron a la alquimia en manos de los árabes, y después en toda Europa, una significación especial.

Los alquimistas consideraron los metales como cuerpos compuestos formados por dos cualidades-principios comunes, elmercurio, que representaba el carácter metálico y la volatilidad, y el azufre que poseía la propiedad de combustibilidad. En el curso del tiempo se unió un tercer principio, la sal, que tenía la propiedad de la solidez y la solubilidad. Estos tres principios o elementos, los llamados «tría prima» de los alquimistas substituyeron en la Edad Media a los elementos aristotélicos, y aunque al principio tuvieron un carácter abstracto, fueron considerados más tarde como materiales. Consecuencia inmediata de su pensamiento fue para los alquimistas la posibilidad de la transmutación de los metales innobles en nobles y, concretamente, la conversión del plomo, mercurio u otros metales corrientes en oro.

Esta transmutación, conocida como la «Gran Obra», debía realizarse en presencia de la «piedra filosofal» cuya preparación fue la tarea primera de los alquimistas.  En el siglo XIII se extendió el objetivo de la alquimia al buscar el «elixir filosofal o de larga vida», imaginado como una infusión de la piedra filosofal, el cual debía eliminar la enfermedad, devolver la juventud, prolongar la vida e incluso asegurar la inmortalidad. Se comprende que los alquimistas viejos dedicasen sus últimas fuerzas a la consecución de este sueño.

Hoy conocemos que el problema de los alquimistas no era en esencia absurdo, aunque sí por la enorme desproporción entre los medios de que disponían y los que serían necesarios. La producción artificial del oro para la ciencia del Medioevo era un simple problema de técnica como puede serlo la del diamante para nosotros o la fabricación de albuminoides.

La Alquimia fue, en general, una práctica secreta debido a los hombres que la relacionaban con la magia y a causa de Dios, pues los alquimistas se creían los elegidos para ser depositarios de la verdad y por ello no debían divulgar sus conocimientos.  Escribieron en un lenguaje hermético describiendo más bien operaciones qué hechos y haciendo uso de signos y símbolos. Un libro de alquimia, el Liber Mutus, no contiene ningún texto sino quince grabados, en su mayoría ininteligibles, para hacer conocer la preparación de la piedra filosofal.

Para un iniciado, un dragón que se muerde la cola es la imagen de la unidad de la materia, un pájaro que levanta el vuelo es la sublimación, y un pájaro que desciende a tierra es la precipitación.  Un toro o un león simbolizan la tierra, un águila el aire, una ballena el agua y un dragón o una salamandra el fuego. Cuando GEBER escribe “envíame los seis leprosos que yo los curaré”, hay que adivinar que los seis leprosos son los seis metales no nobles y que su curación consiste en su transmutación en oro. Obligados a escribir en un estilo alegórico, confuso y lleno de Misterio, y ofuscados por un exceso de dogmatismo filosófico, no es de extrañar que la Alquimia progresase muy lentamente.

Los trabajos de los alquimistas, aunque infructuosos en el descubrimiento de la piedra filosofal y del elixir de larga vida, y estériles, por tanto, en la consecución de la «Gran Obra», produjeron indudables progresos a la química del laboratorio, puesto que prepararon un gran número de nuevas substancias, perfeccionaron muchos aparatos útiles y desarrollaron técnicas que constituyen la base de la subsiguiente investigación.

La alquimia árabe aparece con su más brillante cultivador GEBER (Abou Moussah Diafar al Sofi Geber), que parece vivió y murió en Sevilla hacia finales del siglo VIII y fue uno de los sabios más grandes del mundo. GEBER escribió numerosas obras y entre ellas la Summa Perfectionis, el tratado de Química más antiguo que se conoce.  Posteriores a GEBER son RHASÉS 0 RAZÉS (siglo X), AVICENA (siglo XI), cuyo prestigio fue inmenso como alquimista, filósofo, astrónomo, matemático y, sobre todo, médico, y AVERROES(1126-1198), nacido en Córdoba, célebre por sus comentarios sobre ARISTÓTELES y que ejerció un gran influjo en el pensamiento medieval.  Se reconoce a los árabes el preparar la sal amoniaco, el aceite de vitriolo (ácido sulfúrico), el agua fuerte (ácido nítrico), el agua regia, ciertos sulfuros metálicos, varios compuestos de mercurio y arsénico, y la preparación del espíritu de vino (alcohol).,

Hasta las Cruzadas el árabe fue la lengua exclusiva de la Ciencia, y Córdoba el foco de la cultura.  La reconquista de Toledo en 1085 y la creación de su Escuela de Traductores lleva a esta ciudad a los estudiosos del mundo latino para aprender árabe y tomar contacto con la nueva ciencia.  Los siglos X, XI y XII, de total postración científica en el mundo occidental, fueron los más florecientes para la ciencia española (arábiga-judaica-cristiana), la cual, al difundirse a toda Europa, originó en el siglo XIII un poderoso resurgimiento científico en el que la Alquimia adquiere una extensa significación.

Entre los alquimistas de Occidente hay que destacar en primer lugar, cronológicamente y por su sabiduría, a SAN ALBERTO MAGNO (1193 o 1206-I280), dominico alemán, llamado el Doctor Universal- y considerado como el ARISTÓTELES de la Edad Media, y de los pocos que en esta época se dedicaron a observar por sí mismos a la Naturaleza. Profesó en -París con un éxito tan extraordinario que tenía que dar sus lecciones al aire libre, pues ninguna sala podía contener a sus discípulos y admiradores.  En I248 volvió a Colonia y fue obispo de Ratisbona de 1260 a I262.

Se debe a SAN ALBERTO la preparación de la potasa cáustica mediante la cal, procedimiento que aún se practica en los laboratorios. Describe con exactitud la afinación del oro y de la plata mediante copelación con plomo, establece la composición del cinabrio, señala el efecto del calor sobre el azufre y emplea por vez primera la palabra afinidad en el sentido usado hoy día al decir que «el azufre ennegrece la plata y abrasa en general a los metales a causa de la afinidad natural que tiene por ellos». Explica en sus obras la preparación de la cerusa y del minio, y la de los acetatos de cobre y plomo; expone la acción del agua fuerte (ácido nítrico) sobre los metales, y señala, el primero, la separación mediante ella del oro y de la plata en las aleaciones preciosas. En sus escritos se manifiesta enemigo de la ciencia secreta, y cuando se le ve sostener que el oro de los alquimistas no es el oro puro y que el cuerpo obtenido exponiendo el cobre a los vapores de arsénico no es la plata, SAN ALBERTO adquiere categoría de precursor.  En su tratado De Alchimia expone las condiciones que debe reunir un alquimista, y que en su casi totalidad pueden aplicarse a los químicos actuales.

Contemporáneo de SAN ALBERTO es el inglés ROGER BACON (I2I4-I294), fraile franciscano que profesó en París y en Oxford, y la más vasta inteligencia que ha tenido Inglaterra. En su obra Speculum alchimiae alude a un aire que es alimento del fuego y otro que lo apaga, habla de una llama producida al destilar las materias orgánicas y vulgariza el empleo de la pólvora. Defendió la experimentación y combatió con tesón a ARISTÓTELES. Fue también un gran físico cuyos trabajos en el campo de la Óptica fueron muy notables.

Debe también mencionarse a SANTO TOMÁS DE AQUINO (1225-I274), el Doctor Angélico, discípulo de SAN ALBERTO en Colonia, que escribió un tratado sobre la esencia de los minerales y otro sobre la piedra filosofal; RAMÓN LULL o RAIMUNDO LULIO, el Doctor Iluminado, fogoso alquimista y apóstol español, de Mallorca, que escribió numerosas obras e hizo escuela entre los alquimistas al fijar la atención sobre los productos volátiles de la descomposición de los cuerpos; ARNALDO DE VILANOVA (1245-1314), médico alquimista catalán, cuyas obras publicadas dos siglos más tarde ejercieron una gran influencia; Nicolás FLAMEL (1330-1418), francés, que consiguió enormes riquezas y que hizo creer a sus contemporáneos que había descubierto el secreto de la piedra filosofal; y el monje benedictino alemán Basilio VALENTIN (siglo XV), de cuya existencia real se duda en la actualidad, autor de varias obras, siendo la más conocida El Carro Triunfal del Antimonio.

LA IATROQUÍMICA Y EL RENACIMIENTO CIENTÍFICO.

Aunque la transmutación de los metales fue creída hasta el siglo XIX, la Alquimia fue perdiendo su carácter ideal para ser, en un gran número, de sus supuestos cultivadores, charlatanería y engaño, llegándose a prohibir por Reyes y Papas. A principios del siglo XVI los esfuerzos de muchos alquimistas se dirigen a preparar drogas y remedios al señalar PARACELSO (1493-1541) que la misión de la Alquimia era la curación de la enfermedad. Aparece una transición entre la Alquimia y la verdadera Química, que se conoce como iatroquímica o química médica. PARACELSO, cuyo verdadero nombre es Felipe Aureolo Teofrasto Bombast de Hohenheim, médico suizo, alquimista y profesor, de carácter violento, jactancioso y charlatán, pues pretendió haber realizado un minúsculo ser de carne y hueso, el homúnculus, desempeñó la primera cátedra de Química creada en Basilea, en 1527, la que abandonó para viajar por toda Europa, ejerciendo una gran influencia más que por sus propios descubrimientos por el ardor con que defendía sus ideas.

Contemporáneo de PARACELSO es Georg AGRICOLA (1496-1555), de su: verdadero nombre Landmann, médico sajón, que en su obra De Re Metallica expone en forma clara, desprovista de especulaciones filosóficas, todos los conocimientos metalúrgicos de la época, y en la que se manifiestan preocupaciones de químico y de ingeniero. La Metalurgia había adquirido en esta época, en los distritos mineros de Bohemia, un gran desarrollo, lo que condujo a una fabricación industrial de ácidos y a practicar el ensayo de minerales, inicio del análisis químico.

Seguidores de PARACELSO,  pero más claros y menos imbuidos de superstición, son LIBAVIUS (1540-1616), médico alemán que prepara el cloruro estánnico, estudia los fundentes en Metalurgia y obtiene muchos medicamentos; VAN HELMONT (1577-1644), médico belga, profundamente religioso y un gran investigador -es notable su investigación acerca del crecimiento de un pequeño sauce, que duró cinco años- que combate los cuatro elementos de ARISTOTELES, eliminando el fuego y la tierra, que inventa la palabra gas y al que debemos los estudios sobre el gas silvestre (gas carbónico); y LEMERY (1645-1715) que escribe su voluminoso Cours de Chymie en el que describe las distintas operaciones de la Química.

Pero en esta época, en el llamado siglo rebelde, se había creado en Europa un nuevo clima intelectual. En el siglo XIV se había producido en Italia un movimiento humanista que al volver al pensamiento de la antigüedad clásica hizo posible la reconstrucción del espíritu griego. El Renacimiento, primero en el campo de la literatura y después en el de las artes, pasó pronto al pensamiento científico, y al unirse observación y teoría se inicia la ciencia experimental que substituye a las especulaciones filosóficas de la Edad Media. Es LEONARDO DE VINCI (I452-1519) el que introduce en el dominio científico los principios del Renacimiento y el ,que abre el camino a Francis BACON (1561-1628), Canciller de Inglaterra, el teórico del método experimental, que en 1620 en su obra Novum Organum erige la observación en sistema filosófico; a GALILEO (I564-1642), famoso astrónomo y físico italiano cuya actividad intelectual fue inmensa al conmover las doctrinas científicas de su tiempos y a DESCARTES (1596-1650), filósofo francés que en su Discurso del Método publicado en 1637 establece claramente las bases del método científico.

Las nuevas ideas consiguieron grandes progresos en Matemáticas, en Física y en Filosofía, y al pasar después a la Química modifican la vieja mentalidad de sus cultivadores; desaparece el hermetismo de sus escritos, se comunican los resultados de sus observaciones, para lo cual se crean en muchos países Academias Científicas, y sólo se precisa disponer de una técnica de medición para que la Química pueda desarrollar su carácter de verdadera ciencia.

El irlandés Robert BOYLE (1627-1691), es el primer químico que rompe abiertamente con la tradición alquimista.  En su famosa obra The Sceptical Chymist («El químico escéptico»), aparecida en 1661, establece el concepto moderno de elemento al decir que son «ciertos cuerpos primitivos y simples que no están formados de otros cuerpos, ni unos de otros, y que son los ingredientes de que se componen inmediatamente y en que se resuelven en último término todos los cuerpos perfectamente mixtos», y supone que su número ha de ser muy superior a los tres de los alquimistas o a, los cuatro de los aristotélicos. BOYLE es el primer hombre de Ciencia que adopta la teoría atómica para explicar las transformaciones químicas, y sus investigaciones en el campo de la Física y de la Química permiten considerarle como el precursor de la química moderna al hacer de ella el estudio de la naturaleza y composición de la materia en vez de ser, como hasta entonces, un simple medio de obtener oro o de preparar medicamentos.

Entre sus más notables descubrimientos hay que mencionar la ley que lleva su nombre de la compresibilidad de los gases, el efecto de la presión sobre el punto de ebullición de un líquido, la clara distinción entre mezclas y combinaciones, el empleo de muchos reactivos como el nitrato de plata, el gas amoniaco -para conocer el gas clorhídrico y el sulfhidrato amónico que con el nombre de licor de Boyle debía adquirir una gran importancia en química analítica, la utilización del jarabe de violeta como indicador para distinguir los ácidos y bases, y la obtención de nuevos e importantes compuestos. Sus ensayos acerca de la oxidación del cobre le llevan casi al descubrimiento de la composición del aire, pero estos experimentos están muy anticipados con respecto a las ideas existentes en su época. No obstante, BOYLE mantiene la idea de la transmutación de los metales y atribuye al fuego un carácter material.