HISTORIA DE LA QUÍMICA

La historia de la química está intensamente unida al desarrollo del hombre ya que embarca desde todas las transformaciones de materias y las teorías correspondientes. A menudo la historia de la química se relaciona íntimamente con la historia de los químicos y - según la nacionalidad o tendencia política del autor - resalta en mayor o menor medida los logros hechos en un determinado campo o por una determinada nación.

La ciencia química surge en el siglo XVII a partir de los estudios de alquimia populares entre muchos de los científicos de la época. Se considera que los principios básicos de la química se recogen por primera vez en la obra del científico británico Robert Boyle: The Skeptical Chymist (1661). La química como tal comienza sus andares un siglo más tarde con los trabajos del francés Antoine Lavoisier y sus descubrimientos del oxígeno, la ley de conservación de masa y la refutación de la teoría del flogisto como teoría de la combustión.

PRIMEROS AVANCES

El principio del dominio de la química (que para unos antropólogos coincide con el principio del hombre moderno) es el dominio del fuego. Hay indicios que hace más de 500.000 años en tiempos del homo erectus algunas tribus consiguieron este logro que aún hoy es una de las tecnologías más importantes. No sólo daba luz y calor en la noche y ayudaba a protegerse contra los animales salvajes. También permitía la preparación de comida cocida. Esta contenía menos microorganismos patógenos y era más fácilmente digerida. Así bajaba la mortalidad y se mejoraban las condiciones generales de vida.

El fuego también permitía conservar mejor la comida y especialmente la carne y el pescado secándolo y ahumándolo.

Desde este momento hubo una relación intensa entre las cocinas y los primeros laboratorios químicos hasta el punto que la pólvora negra fue descubierta por unos cocineros chinos.

Finalmente era imprescindible para el futuro desarrollo de la metalurgia, la cerámica y el vidrio y la mayoría de los procesos químicos.

LA QUIMICA COMO CIENCIA

El filósofo griego Aristóteles pensaba que las sustancias estaba formada por cuatros elementos: tierra, aire, agua y fuego. Paralelamente discurría otra corriente paralela, el atomismo, que postulaba que la materia estaba formada de átomos, partículas indivisibles que se podían considerar la unidad mínima de materia. Esta teoría, propuesta por el filósofo griego Demócrito de Abdera no fue popular en la cultura occidental dado el peso de las obras de Aristóteles en Europa. Sin embargo tenía seguidores (entre ellos Lucrecio) y la idea se quedó presente hasta el principio de la edad moderna.

Entre los siglos III a.C. y el siglo XVI D.C la química estaba dominada por la alquimia. El objetivo de investigación más conocido de la alquimia era la búsqueda de la piedra filosofal, un método hipotético capaz de transformar los metales en oro. En la investigación alquímica se desarrollaron nuevos productos químicos y métodos para la separación de elementos químicos. De este modo se fueron asentando los pilares básicos para el desarrollo de una futura química experimental.

La química como tal comienza a desarrollarse entre los siglos XVI y XVII. En esta época se estudió el comportamiento y propiedades de los gases estableciéndose técnicas de medición. Poco a poco fue desarrollándose y refinándose el concepto de elemento como una sustancia elemental que no podía descomponerse en otras. También esta época se desarrolló la teoría del flogisto para explicar los procesos de combustión.

A partir del siglo XVIII la química adquiere definitivamente las características de una ciencia experimental. Se desarrollan métodos de medición cuidadosos que permiten un mejor conocimiento de algunos fenómenos, como el de la combustión de la materia, descubriendo Lavoisier el oxígeno y sentando finalmente los pilares fundamentales de la moderna química.

EL COMIENZO DE LA QUIMICA ORGANICA

Después de que se comprendieran los principios de la combustión otro debate de gran importancia se apoderó de la química. El vitalismo y la distinción esencial entre la materia orgánica e inorgánica. Esta teoría asumía que la materia orgánica sólo pudo ser producida por los seres vivos atribuyendo este hecho a una vis vitalis inherente en la propia vida. Base de esta asunción era la dificultad de obtener materia orgánica a partir de precursores inorgánicos.

Este debate fue revolucionado cuando Friedrich Wöhler descubrió accidentalmente como se podía sintetizar la urea a partir de cianato de amónio en 1828 mostrando que la materia orgánica podía crearse de manera química. Sin embargo aún hoy en día se mantiene la clasificación en química orgánica e inorgánica, ocupándose la primera esencialmente de los compuestos del carbono y la segunda de los compuestos de los demás elementos.

Los motores para el desarrollo de la química orgánica era en el principio la curiosidad sobre los productos presentes en los seres vivos (con probablemente la esperanza de encontrar nuevos fármacos) y la síntesis de los colorantes o tintes. La última surgió tras el descubrimiento de la anilina por Runge y la primara síntesis de un colorante artificial por Perkin.

Luego se añadieron los nuevos materiales como los plásticos, los adhesivos, los cristales líquidos, los fitosanitarios etc.

Hasta la segunda guerra mundial la principal materia prima de la industria química orgánica era el carbón dada la gran importancia de Europa en el desarrollo de esta parte de la ciencia y el hecho que el carbón en Europa no hay grandes yacimientos de alternativas como el petróleo. Con el final de la segunda guerra mundial y el creciente peso de los estados unidos en el sector químico la química orgánica clásica se convierte cada vez más en la petroquímica que

conocemos hoy en día. Una de las principales razones era la mayor facilidad de transformación y la gran variedad de productos de partida encontrada en el petróleo.

LA QUIMICA EN LA ACTUALIDAD

La Química como Ciencia Experimental. Una ciencia experimental se fundamenta en los principios y leyes derivadas de la experimentación, y que son demostrables. La química es la ciencia experimental que estudia la materia, su estructura, sus propiedades, sus transformaciones y sus leyes.

Las ciencias experimentales son guiadas por el método científico, que consiste en un conjunto de procesos dinámicos realizados por el investigador, cuyo fin es garantizar la veracidad del conocimiento. Este conocimiento es producto de la observación y de las teorías que explican a los fenómenos. Las teorías pueden ser modificadas o sustituidas por otras según progresan las investigaciones. Así, actualmente, se ha evolucionado hasta un modelo científico que permite interpretar la naturaleza de la materia en términos de la estructura atómica y del enlace químico, a partir de modelos anteriores más sencillos.

Las ciencias experimentales realizan experimentos controlados para estudiar en el laboratorio los fenómenos naturales. Un experimento controlado consiste en manipular una variable o factor sin variar el resto de los factores que influyen sobre el fenómeno observado.

La química hoy día se ha ramificado en diversas áreas especializadas y es considerada como la ciencia central, debido a que su campo de estudio es muy amplio y se halla entremezclado con diferentes campos de la ciencia: ingeniería, medicina, informática, etc. Las principales áreas de la química son: química analítica, química inorgánica, química orgánica, bioquímica, fisicoquímica y química nuclear.

LA NATURALEZA Y EL LABORATORIO QUÍMICO

En la naturaleza ocurren los fenómenos de la materia que retan a la curiosidad humana: ¿por qué las hojas de los árboles cambian de color?,¿qué sucederá si mezclamos dos sustancias diferentes?, ¿qué es el aire?. Estas preguntas surgen al observar la naturaleza misma, pero las respuestas se logran a través de la investigación cuidadosa, que requiere de muchas mediciones con sofisticados instrumentos.

La investigación en química se lleva a cabo en el laboratorio químico, donde se dispone de las sustancias e instrumentos adecuados, y se pueden aplicar las técnicas necesarias para la experimentación científica. La investigación en química tiene dos campos de desarrollo:

La investigación química básica, que consiste en investigar con el solo fin de conocer más acerca de los materiales, sin importar la aplicabilidad de estos conocimientos.

La investigación química aplicada, busca desarrollar un producto útil o resolver problemas concretos de la sociedad. Está fundamentada en la investigación básica.

1.- LA HISTORIA DE LA QUÍMICA PUEDE DIVIDIRSE EN 4 GRANDES ÉPOCAS:

La antigüedad, que termina en el siglo III a.C. Se producían algunos metales a partir de sus minerales (hierro, cobre, estaño). Los griegos creían que las sustancias estaba formada por los cuatros elementos: tierra, aire, agua y fuego. El atomismo postulaba que la materia estaba formada de átomos. Teoría del filósofo griego Demócrito de Abdera. Se conocían algunos tintes naturales y en China se conocía la pólvora.

La alquimia, entre los siglos III a.C. y el siglo XVI D.C Se buscaba la piedra filosofal para transformar metales en oro. Se desarrollaron nuevos productos químicos y se utilizaban en la práctica, sobre todo en los países árabes Aunque los alquimistas estuvieron equivocados en sus procedimientos para convertir por medios químicos el plomo en oro, diseñaron algunos aparatos para sus pruebas, siendo los primeros en realizar una "Química Experimental".

La transición, entre los siglos XVI y XVII Se estudiaron los gases para establecer formas de medición que fueran más precisas. El concepto de elemento como una sustancia que no podía descomponerse en otras. La teoría del flogisto para explicar la combustión.

Los tiempos modernos que se inician en el siglo XVIII cuando adquiere las características de una ciencia experimental. Se desarrollan métodos de medición cuidadosos que permiten un mejor conocimiento de algunos fenómenos, como el de la combustión de la materia.

2.- APORTES CIENTÍFICOS PARA LA QUIMICA

Antoinie Laurent Lavoisier: Lavoisier realizó los primeros experimentos químicos realmente cuantitativos. Demostró que en una reacción química, la cantidad de materia es la misma al final y al comienzo de la reacción. Estos experimentos proporcionaron pruebas para la ley de conservación de la materia. También investigó la composición del agua y denominó a sus componentes oxígeno e hidrógeno. Algunos de los experimentos más importantes de Lavoisier examinaron la naturaleza de la combustión, demostrando que es un proceso en el que se produce la combinación de una sustancia con oxígeno. También reveló el papel del oxígeno en la respiración de los animales y las plantas. La explicación de Lavoisier de la combustión reemplazó a la teoría del flogisto, sustancia hipotética que desprendían los materiales al arder.

Con el químico francés Claude Louis Berthollet y otros, Lavoisier concibió una nomenclatura química, o sistema de nombres, que sirve de base al sistema moderno; la describió en Método de nomenclatura química (1787). En Tratado elemental de química (1789), Lavoisier aclaró el concepto de elemento como una sustancia simple que no se puede dividir mediante ningún método de análisis químico conocido, y elaboró una teoría de la formación de compuestos a partir de los elementos. También escribió Sobre la combustión (1777) y Consideraciones sobre la naturaleza de los ácidos (1778).

Robert Boyle: Boyle fue el primer químico que aisló un gas. Perfeccionó la bomba de aire y sus estudios le condujeron a formular, independientemente de su colega francés Edme Mariotte, la ley de física conocida hoy como “ley de Boyle-Mariotte”. Esta ley establece que a una temperatura constante, la presión y el volumen de un gas son inversamente proporcionales. En el campo de la química, Boyle observó que el aire se consume en el proceso de combustión y que los metales ganan peso cuando se oxidan. Reconoció la diferencia entre un compuesto y una mezcla, y formuló su teoría atómica de la materia basándose en sus experimentos de laboratorio.

Joseph Louis Proust: químico francés, uno de los fundadores del análisis químico, conocido también por haber formulado la ley química de las proporciones definidas, llamada algunas veces ley de Proust. En España ejerció la enseñanza y dirigió un laboratorio bajo la protección de Carlos IV. Regresó a Francia en 1808 y vivió retirado el resto de su vida. Su ley de las proporciones definidas establece que los elementos de un compuesto están todos presentes en una proporción fija en masa, independientemente de cómo se prepare el compuesto. Proust incluyó la ley en un ensayo que publicó en 1794. Sin embargo, esta ley no fue aceptada totalmente hasta que el químico sueco Jöns Jakob Berzelius la apoyó en 1811. Proust también descubrió el azúcar de uva, lo que hoy se denomina glucosa. En 1816 fue elegido miembro de la Academia Francesa de Ciencias.

Jons Jacob Berzelius: La investigación de Berzelius comprendió todas las ramas de la química y fue extraordinaria por su alcance y su precisión. Descubrió tres elementos químicos (cerio, selenio y torio), y fue el primero en aislar el silicio, el circonio y el titanio. Introdujo en química el término catalizador y explicó con detalle la naturaleza y la importancia de la catálisis. Introdujo también el sistema actual de notación química, en el cual, cada elemento está representado por una o dos letras del alfabeto. Además, Berzelius fue responsable esencial de la teoría de los radicales, que establece que un grupo de átomos, como el grupo sulfato, puede actuar como una unidad simple en una serie de reacciones químicas. Desarrolló una complicada teoría electroquímica que establece correctamente que los compuestos químicos están formados por componentes de carga negativa y positiva. Todo su trabajo teórico se basaba en una elaborada medición experimental. Su mayor logro fue la medición de pesos atómicos.

Ernest Rutherford: El físico británico Ernest Rutherford, que obtuvo el Premio Nobel de Química en 1908, fue un pionero de la física nuclear por sus investigaciones experimentales y su desarrollo de la teoría nuclear de la estructura atómica. Rutherford afirmó que un átomo está constituido en gran medida por espacio vacío, con un núcleo con carga positiva en el centro, en torno al cual orbitan los electrones, cargados negativamente.

Linus Pauling: Este señor fue químico y físico estadounidense conocido por sus investigaciones sobre la estructura de las moléculas y el enlace químico.Linus Pauling desarrolló técnicas innovadoras para investigar los enlaces químicos y la estructura molecular. Recibió el Premio Nobel de Química en 1954 por sus investigaciones en genética química, y en 1962 el Premio Nobel de la Paz por sus esfuerzos para acabar con los ensayos de armas nucleares.

Amedeo Avogadro: físico y químico italiano que planteó la hipótesis conocida posteriormente como ley de Avogadro. Realizó investigaciones en electricidad y sobre las propiedades físicas de los líquidos, es más conocido por su trabajo sobre los gases, que le llevó a formular en 1811 la ley que ahora lleva su nombre. La ley de Avogadro sostiene que dos volúmenes iguales de gas a la misma temperatura y a la misma presión contienen el mismo número de moléculas. Actualmente reconocida como cierta, esta ley no fue aceptada universalmente hasta 1850.

Amedeo Avogadro: físico y químico italiano que planteó la hipótesis conocida posteriormente como ley de Avogadro.Realizó investigaciones en electricidad y sobre las propiedades físicas de los líquidos, es más conocido por su trabajo sobre los gases, que le llevó a formular en 1811 la ley que ahora lleva su nombre.La ley de Avogadro sostiene que dos volúmenes iguales de gas a la misma temperatura y a la misma presión contienen el mismo número de moléculas. Actualmente reconocida como cierta, esta ley no fue aceptada universalmente hasta 1850.

Joseph John Thomson: Se le considera el descubridor del electrón por sus experimentos con el flujo de partículas (electrones) que componen los rayos catódicos. Teórico y un experimentador, Thomson elaboró en 1898 la teoría del pudín de ciruelas de la estructura atómica, en la que sostenía que los electrones eran como 'ciruelas' negativas incrustadas en un 'pudín' de materia positiva.

Albert Einstein: En 1905 se doctoró en la Universidad de Zurich, con una tesis sobre las dimensiones de las moléculas; también publicó cuatro artículos teóricos de gran valor para el desarrollo de la física del siglo XX. En el primero de ellos, sobre el movimiento browniano, formuló predicciones importantes sobre el movimiento aleatorio de las partículas dentro de un fluido, predicciones que fueron comprobadas en experimentos posteriores. El segundo artículo, sobre el efecto fotoeléctrico, anticipaba una teoría revolucionaria sobre la naturaleza de la luz. Según Einstein, bajo ciertas circunstancias la luz se comportaba como una partícula. También afirmó que la energía que llevaba toda partícula de luz, denominada fotón, era proporcional a la frecuencia de la radiación.

John Alexander Reina Newlands: fue un químico analítico inglés que preparó en 1864 una tabla periódica de los elementos establecida según sus masas atómicas, y que señaló la ley de las octavas según la cual cada ocho elementos se tienen propiedades similares. A esto lo ayudó su bagaje musical. Fue ridiculizado en ese tiempo, pero cinco años después el químico ruso Dimitri Mendeleiev publicó (independientemente del trabajo de Newland) una forma más desarrollada de la tabla, también basada en las masas atómicas, que es la base de la usada actualmente (establecida por orden creciente de números atómicos.