Revolución química

En la historia de la química , la revolución química , también llamada primera revolución química , fue la reformulación de la química durante los siglos XVII y XVIII, que culminó con la ley de conservación de la masa y la teoría de la combustión del oxígeno .

Durante los siglos XIX y XX, esta transformación se atribuyó al trabajo del químico francés Antoine Lavoisier (el " padre de la química moderna "). ^[2] Sin embargo, trabajos recientes sobre la historia de la química moderna temprana consideran que la revolución química consistió en cambios graduales en la teoría y la práctica química que surgieron durante un período de dos siglos. ^{[3] [4]} La llamada Revolución Científica tuvo lugar durante los siglos XVI y XVII, mientras que la revolución química tuvo lugar durante los siglos XVII y XVIII. ^[5]

Varios factores llevaron a la primera revolución química. En primer lugar, estaban las formas de análisis gravimétrico que surgieron de la alquimia y los nuevos tipos de instrumentos que se desarrollaron en contextos médicos e industriales. En estos entornos, los químicos desafiaron cada vez más las hipótesis que ya habían sido presentadas por los antiguos griegos. Por ejemplo, los químicos comenzaron a afirmar que todas las estructuras estaban compuestas por más de los cuatro elementos de los griegos o los ocho elementos de los alquimistas medievales. El alquimista irlandés , Robert Boyle , sentó las bases para la Revolución Química, con su filosofía corpuscular mecánica , que a su vez se basó en gran medida en la teoría corpuscular alquímica y el método experimental que se remonta a pseudo-Geber . ^{[6] [7]}

Trabajos anteriores de químicos como Jan Baptist van Helmont ayudaron a cambiar la creencia en la teoría de que el aire existía como un elemento único a la de una teoría en la que el aire existía como una composición de una mezcla de distintos tipos de gases. ^[8] El análisis de datos de Van Helmont también sugiere que tenía una comprensión general de la ley de conservación de la masa en el siglo XVII. ^[8] Además, el trabajo de Jean Rey a principios del siglo XVII con metales como el estaño y el plomo y su oxidación en presencia de aire y agua ayudó a señalar la contribución y la existencia del oxígeno en el proceso de oxidación. ^[9]

Otros factores incluyeron nuevas técnicas experimentales y el descubrimiento del "aire fijo" (dióxido de carbono) por Joseph Black a mediados del siglo XVIII. Este descubrimiento fue particularmente importante porque demostró empíricamente que el "aire" no consistía en una sola sustancia y porque estableció al "gas" como una sustancia experimental importante. Más cerca del final del siglo XVIII, los experimentos de Henry Cavendish y Joseph Priestley demostraron además que el aire no es un elemento y que, en cambio, está compuesto de varios gases diferentes . Lavoisier también tradujo los nombres de las sustancias químicas a un nuevo lenguaje nomenclatural más atractivo para los científicos del siglo XIX. Tales cambios tuvieron lugar en una atmósfera en la que la Revolución Industrial aumentó el interés público en el aprendizaje y la práctica de la química. Al describir la tarea de reinventar la nomenclatura química, Lavoisier intentó aprovechar la nueva centralidad de la química haciendo la afirmación bastante hiperbólica de que: ^[10]

Hay que hacer una limpieza a fondo, pues han hecho uso de un lenguaje enigmático, propio de ellos, que en general presenta un significado para los adeptos y otro para el vulgo, y al mismo tiempo no contiene nada que sea racionalmente inteligible ni para los unos ni para los otros.

Gran parte del razonamiento detrás de que Antoine Lavoisier fuera nombrado el "padre de la química moderna" y el inicio de la revolución química radicaba en su capacidad para matematizar el campo, impulsando a la química a utilizar los métodos experimentales utilizados en otras "ciencias más exactas". ^[11] Lavoisier cambió el campo de la química al mantener balances meticulosos en su investigación, intentando demostrar que a través de la transformación de especies químicas se conservaba la cantidad total de sustancia. Lavoisier utilizó instrumentación para mediciones termométricas y barométricas en sus experimentos, y colaboró ​​​​con Pierre Simon de Laplace en la invención del calorímetro , un instrumento para medir los cambios de calor en una reacción. ^[11]

En su intento de desmantelar la teoría del flogisto e implementar su propia teoría de la combustión, Lavoisier utilizó varios aparatos, entre ellos un cañón de hierro al rojo vivo diseñado para que el agua corriera por él y se descompusiera, y una modificación del aparato que implementó un canal neumático en un extremo, un termómetro y un barómetro. La precisión de sus mediciones fue un requisito para convencer a la oposición a sus teorías sobre el agua como compuesto, y en su investigación se utilizaron instrumentos diseñados por él mismo.

A pesar de contar con mediciones precisas para su trabajo, Lavoisier enfrentó una gran cantidad de oposición en su investigación. Los defensores de la teoría del flogisto, como Keir y Priestley , afirmaron que la demostración de hechos solo era aplicable a fenómenos en bruto, y que la interpretación de estos hechos no implicaba precisión en las teorías. Afirmaron que Lavoisier estaba tratando de imponer un orden en los fenómenos observados, mientras que se requeriría una fuente secundaria de validez para dar una prueba definitiva de la composición del agua y la inexistencia del flogisto. ^[11]

Las últimas etapas de la revolución fueron impulsadas por la publicación en 1789 del Traité Élémentaire de Chimie (Elementos de química) de Lavoisier. A partir de esta publicación y otras posteriores, Lavoisier sintetizó el trabajo de otros y acuñó el término "oxígeno". Antoine Lavoisier representó la revolución química no solo en sus publicaciones, sino también en la forma en que practicaba la química. El trabajo de Lavoisier se caracterizó por su determinación sistemática de pesos y su fuerte énfasis en la precisión y exactitud. ^[12] Si bien se ha postulado que la ley de conservación de la masa fue descubierta por Lavoisier, esta afirmación ha sido refutada por el científico Marcellin Berthelot. ^[13]

Henry Guerlac sugirió un uso anterior de la ley de conservación de la masa , señalando que el científico Jan Baptist van Helmont había aplicado implícitamente la metodología a su trabajo en los siglos XVI y XVII. Jean Rey hizo referencias anteriores a la ley de conservación de la masa y su uso en 1630. ^[13] Aunque Lavoisier no descubrió explícitamente la ley de conservación de la masa, su trabajo con una gama más amplia de materiales que los que la mayoría de los científicos tenían disponibles en ese momento le permitió expandir en gran medida los límites del principio y sus fundamentos. ^[13]

Lavoisier también aportó a la química un método para comprender la combustión y la respiración y la prueba de la composición del agua mediante la descomposición en sus partes constituyentes. Explicó la teoría de la combustión y desafió la teoría del flogisto con sus opiniones sobre el calórico . El Traité incorpora nociones de una "nueva química" y describe los experimentos y razonamientos que llevaron a sus conclusiones. Al igual que los Principia de Newton , que fue el punto culminante de la Revolución científica, el Traité de Lavoisier puede considerarse como la culminación de la Revolución química.

El trabajo de Lavoisier no fue aceptado inmediatamente y pasaron varias décadas hasta que cobró impulso. ^[14] Esta transición fue ayudada por el trabajo de Jöns Jakob Berzelius , quien ideó una abreviatura simplificada para describir los compuestos químicos basándose en la teoría de pesos atómicos de John Dalton . Mucha gente atribuye a Lavoisier y su derrocamiento de la teoría del flogisto como la revolución química tradicional, con Lavoisier marcando el comienzo de la revolución y John Dalton marcando su culminación.

Antoine Lavoisier, en un esfuerzo colaborativo con Louis Bernard Guyton de Morveau , Claude Louis Berthollet y Antoine François de Fourcroy , publicó Méthode de nomenclature chimique en 1787. ^[15] Este trabajo estableció una terminología para la "nueva química" que Lavoisier estaba creando, que se centraba en un conjunto estandarizado de términos, el establecimiento de nuevos elementos y el trabajo experimental. Méthode estableció 55 elementos que eran sustancias que no se podían descomponer en partes compuestas más simples en el momento de la publicación. ^[16] Al introducir nueva terminología en el campo, Lavoisier alentó a otros químicos a adoptar sus teorías y prácticas para usar sus términos y mantenerse actualizados en química.

Una de las principales influencias de Lavoisier fue Étienne Bonnet, abad de Condillac . El enfoque de Condillac hacia la investigación científica , que fue la base del enfoque de Lavoisier en Traité , fue demostrar que los seres humanos podían crear una representación mental del mundo utilizando evidencia recopilada . En el prefacio de Lavoisier a Traité , afirma

Es una máxima universalmente admitida en geometría, y de hecho en cada rama del conocimiento, que, en el progreso de la investigación , debemos proceder de los hechos conocidos a lo desconocido. ... De esta manera, de una serie de sensaciones , observaciones y análisis , surge una sucesión de ideas, tan vinculadas entre sí, que un observador atento puede rastrear hasta cierto punto el orden y la conexión de toda la suma del conocimiento humano. ^[17]

Lavoisier vincula claramente sus ideas con las de Condillac, buscando reformar el campo de la química. Su objetivo en Traité era asociar el campo con la experiencia y la observación directas, en lugar de con suposiciones. Su trabajo definió una nueva base para las ideas químicas y marcó una dirección para el futuro curso de la química. ^[18]

Humphry Davy fue un químico inglés y profesor de química en la Royal Institution de Londres a principios del siglo XIX. ^[19] Allí realizó experimentos que pusieron en duda algunas de las ideas clave de Lavoisier, como la acidez del oxígeno y la idea de un elemento calórico. ^[19] Davy pudo demostrar que la acidez no se debía a la presencia de oxígeno utilizando ácido muriático (ácido clorhídrico) como prueba. ^[19] También demostró que el compuesto ácido oximuriático no contenía oxígeno y, en cambio, era un elemento, al que llamó cloro . ^[19]

Mediante el uso de baterías eléctricas en la Royal Institution, Davy aisló por primera vez el cloro, seguido por el aislamiento del yodo elemental en 1813. ^[19] Usando las baterías, Davy también pudo aislar los elementos sodio y potasio . ^[19] A partir de estos experimentos, Davy concluyó que las fuerzas que unen a los elementos químicos deben ser de naturaleza eléctrica. ^[19] Davy también se opuso a la idea de que el calórico fuera un fluido inmaterial, argumentando en cambio que el calor era un tipo de movimiento. ^[19]

John Dalton fue un químico inglés que desarrolló la idea de la teoría atómica de los elementos químicos. La teoría atómica de los elementos químicos de Dalton suponía que cada elemento tenía átomos únicos asociados y específicos de ese átomo. ^[19] Esto se oponía a la definición de elementos de Lavoisier, que era que los elementos son sustancias que los químicos no podían descomponer en partes más simples. ^[19] La idea de Dalton también difería de la idea de la teoría corpuscular de la materia , que creía que todos los átomos eran iguales, y había sido una teoría apoyada desde el siglo XVII. ^[19]

Para ayudar a sustentar su idea, Dalton trabajó en la definición de los pesos relativos de los átomos en las sustancias químicas en su obra Nuevo sistema de filosofía química, publicada en 1808. ^[19] Su texto mostraba cálculos para determinar los pesos atómicos relativos de los diferentes elementos de Lavoisier basándose en datos experimentales relacionados con las cantidades relativas de diferentes elementos en combinaciones químicas. ^[19] Dalton argumentó que los elementos se combinarían en la forma más simple posible. ^[19] Se sabía que el agua era una combinación de hidrógeno y oxígeno, por lo que Dalton creía que el agua era un compuesto binario que contenía un hidrógeno y un oxígeno. ^[19]

Dalton fue capaz de calcular con precisión la cantidad relativa de gases en el aire atmosférico. Utilizó la gravedad específica de los gases azoico (nitrógeno), oxigenado, ácido carbónico (dióxido de carbono) e hidrogenado, así como el vapor de agua determinado por Lavoisier y Davy para determinar los pesos proporcionales de cada uno como porcentaje de un volumen total de aire atmosférico. ^[20] Dalton determinó que el aire atmosférico contiene 75,55% de gas azoico, 23,32% de gas oxigenado, 1,03% de vapor de agua y 0,10% de gas de ácido carbónico. ^[20]

Jöns Jacob Berzelius fue un químico sueco que estudió medicina en la Universidad de Uppsala y fue profesor de química en Estocolmo. ^[19] Se basó en las ideas de Davy y Dalton para crear una visión electroquímica de cómo se combinan los elementos entre sí. Berzelius clasificó los elementos en dos grupos, electronegativos y electropositivos, según el polo de una batería galvánica del que se liberaban al descomponerse. ^[19] Creó una escala de carga en la que el oxígeno era el elemento más electronegativo y el potasio el más electropositivo. ^[19] Esta escala significaba que algunos elementos tenían cargas positivas y negativas asociadas a ellos y la posición de un elemento en esta escala y la carga del elemento determinaban cómo ese elemento se combinaba con otros. ^[19]

El trabajo de Berzelius sobre la teoría atómica electroquímica se publicó en 1818 como Ensayo sobre la teoría de las proporciones químicas y sobre la influencia química de la electricidad . ^[19] También introdujo una nueva nomenclatura química en la química al representar los elementos con letras y abreviaturas, como O para el oxígeno y Fe para el hierro. Las combinaciones de elementos se representaban como secuencias de estos símbolos y el número de átomos se representaba primero con superíndices y luego con subíndices. ^[19]

• William B. Jensen, "Lógica, historia y el libro de texto de química: III. ¿Una revolución química o tres?", Journal of Chemical Education , vol. 75, n.º 8, agosto de 1998
• John G. McEvoy (2010). Historiografía de la revolución química: patrones de interpretación en la historia de la ciencia . Pickering & Chatto. ISBN 978-1-84893-030-8.Véase también la reseña del libro de Seymour Mauskopf en HYLE--International Journal for Philosophy of Chemistry , Vol. 17, No.1 (2011), pp. 41–46.

• Química :: La revolución química – Encyclopædia Britannica
• Una bibliografía sobre la revolución química Archivado el 22 de abril de 2008 en Wayback Machine – Universidad de Valencia