AVANCES DE LA QUÍMICA ATRAVES DE LA HISTORIA QUIMICA Estudio de la composición, composición, estructura y propiedades propiedades de las sustancias materiales, de sus interacciones y de los efectos producidos sobre ellas al añadir o extraer energía energía en cualqui cualquiera era de sus formas. Desde los primero primeros s tiempos, tiempos, los seres seres huma humano nos s han han obse observ rvad ado o la tran transf sfor orma maci ción ón de las las sust sustan anci cias as —la —la carn carne e cocinndose, la madera quemndose, el hielo derriti!ndose— y han especulado sobre sus causas. "iguiendo la historia de esas observaciones y especulaciones, se puede puede recons reconstru truir ir la evolu evolució ción n gradu gradual al de las las ideas ideas y conce concept ptos os que que han culminado en la química moderna. TECNOLOGÍA Y FILOSOFÍA EN LA LA A ANTIGÜEDAD NTIGÜEDAD #os primeros procesos químicos conocidos fueron reali$ados por los artesanos de %eso %esopo pota tami mia, a, Egip Egipto to y &hin &hina. a. 'l prin princi cipi pio, o, los los for( for(ad ador ores es de esas esas tier tierra ras s trab traba( a(ab aban an con con meta metale les s nati nativo vos s como como el oro oro y el cobre obre,, que que a veces eces se encontraban en la naturale$a en estado puro, pero rpidamente aprendieron a fundir menas )principalmente los óxidos metlicos y los sulfuros* calentndolas con madera o carbón de leña para obtener los metales. El uso progresivo del cobre, bronce y hierro dio origen a los nombres que los arqueólogos han aplicado a las distintas eras. En esas culturas se inició tambi!n una tecnología química primitiva, conforme los tintoreros descubrían m!todos para fi(ar los tintes en los distintos tipos de te(idos y los alfareros aprendían aprendían a preparar preparar barnices y ms tarde a fabricar vidrio. #a mayoría de esos artesanos traba(aban traba(aban en los monasterios y palacios haciendo artículos de lu(o. En los monasterios especialmente, los mon(es tenían tiempo para especular especular sobre el origen de los cambios que veían en el mundo que los rodeaba. "us teorías se basaban frecuentemente en la magia, pero tambi!n elaboraron ideas astronómicas, matemticas y cosmológicas, que utili$aban en sus intentos de explicar algunos de los cambios que hoy se consideran químicos.
FILOSOFÍA NATURAL GRIEGA Desde los tiempos de +ales de %ileto, unos -- años a.&., los filósofos griegos empe$aron a hacer especulaciones lógicas sobre el mundo físico, en lugar de confiar en los mitos para explicar los fenómenos. El mismo +ales pensaba que toda la materia procedía del agua, que podía solidificarse en tierra o evaporarse en aire. "us sucesores ampliaron esta teoría en la idea de que el mundo estaba compuesto por cuatro elementos tierra, agua, aire y fuego. "eg/n Demócrito, esos elementos estaban compuestos por tomos, partículas diminutas que se movían en el vacío. 0tros, especialmente 'ristóteles, creían que los elementos formaban un medio continuo de materia y, por tanto, el vacío no podía existir. #a idea atómica perdió terreno rpidamente, pero nunca fue completamente olvidada. &uando fue revisada durante el renacimiento, formó la base de la teoría atómica moderna.
TEORIA ATOMICA En el siglo 123, los experimentos descubrieron cómo crear un vacío, algo que 'ristóteles había declarado imposible. Esto atra(o la atención sobre la antigua teoría de Demócrito, que había supuesto que los tomos se movían en un vacío. El filósofo y matemtico franc!s 4en! Descartes y sus seguidores desarrollaron una visión mecnica de la materia en la que el tamaño, la forma y el movimiento de las partículas diminutas explicaban todos los fenómenos observados. #a mayoría de los iatroquímicos y filósofos naturales de la !poca suponían que los gases no tenían propiedades químicas, de aquí que su atención se centrara en su comportamiento físico. &omen$ó a desarrollarse una teoría cin!tico5molecular de los gases. En esta dirección fueron notables los experimentos del químico físico britnico 4obert 6oyle, cuyos estudios sobre el 7muelle de aire8 )elasticidad* condu(eron a lo que se conoce como ley de 6oyle, una generali$ación de la relación inversa entre la presión y el volumen de los gases.
FLOGISTO: TEORÍA Y EXPERIMENTO %ientras muchos filósofos naturales especulaban sobre las leyes matemticas, los primeros químicos intentaban utili$ar en el laboratorio las teorías químicas para explicar las reacciones reales que observaban. #os iatroquímicos ponían especial atención en el a$ufre y en las teorías de 9aracelso. En la segunda mitad del siglo 1233, el m!dico, economista y químico alemn :ohann :oachim 6echer construyó un sistema químico en torno a su principio. 6echer anotó que cuando la materia orgnica ardía, parecía que un material voltil salía de la sustancia. "u discípulo ;eorg Ernst "tahl, hi$o de !ste el punto central de una teoría que sobrevivió en los círculos químicos durante casi un siglo. "tahl supuso que cuando algo ardía, su parte combustible era expulsada al aire. ' esta parte la llamó flogisto, de la palabra griega flogistós,7inflamable8. #a oxidación de los metales era anloga a la combustión y, por tanto, suponía p!rdida de flogisto. #as plantas absorbían el flogisto del aire, por lo que eran ricas en !l. 'l calentar las escorias )u óxidos* de los metales con carbón de leña, se les restituía el flogisto. 'sí dedu(o que la escoria era un elemento y el metal un compuesto. Esta teoría es casi exactamente la contraria al concepto moderno de oxidación5 reducción, pero implica la transformación cíclica de una sustancia )aunque fuera en sentido inverso*, y podía explicar algunos de los fenómenos observados. "in embargo, recientes estudios de la literatura química de la !poca muestran que la explicación del flogisto no tuvo mucha influencia entre los químicos hasta que fue recuperada por el químico 'ntoine #aurent de #avoisier, en el /ltimo cuarto del siglo 12333.
EL SIGLO XVIII En esa !poca, otra observación hi$o avan$ar la comprensión de la química. 'l estudiarse cada ve$ ms productos químicos, los químicos observaron que ciertas sustancias combinaban ms fcilmente o tenían ms afinidad por un determinado producto químico que otras. "e prepararon tablas que mostraban las afinidades
relativas al me$clar diferentes productos. El uso de estas tablas hi$o posible predecir muchas reacciones químicas antes de experimentarlas en el laboratorio. +odos esos avances condu(eron en el siglo 12333 al descubrimiento de nuevos metales y sus compuestos y reacciones. &omen$aron a desarrollarse m!todos analíticos cualitativos y cuantitativos, dando origen a la química analítica. "in embargo, mientras existiera la creencia de que los gases sólo desempeñaban un papel físico, no podía reconocerse todo el alcance de la química. El estudio químico de los gases, generalmente llamados 7aires8, empe$ó a adquirir importancia despu!s de que el fisiólogo britnico "tephen
?@, cuando :oseph 6lacA publicó sus estudios sobre las reacciones de los carbonatos de magnesio y de calcio. 'l calentarlos, estos compuestos desprendían un gas y de(aban un residuo de lo que 6lacA llamaba magnesia calcinada o cal )los óxidos*. Esta /ltima reaccionaba con el 7lcali8 )carbonato de sodio* regenerando las sales originales. 'sí, el gas dióxido de carbono, que 6lacA denominaba aire fi(o, tomaba parte en las reacciones químicas )estaba Bfi(oC, seg/n sus palabras*. #a idea de que un gas no podía entrar en una reacción química fue desechada, y pronto empe$aron a reconocerse nuevos gases como sustancias distintas. En la d!cada siguiente, el físico britnico
En >??, 9riestley visitó rancia y le comentó a #avoisier su descubrimiento del aire deflogisti$ado. #avoisier entendió rpidamente el significado de esta sustancia, y este hecho abrió el camino para la revolución química que estableció la química moderna. #avoisier lo llamó 7oxígeno8, que significa 7generador de cidos8.
EL NACIMIENTO DE LA QUÍMICA MODERNA #avoisier demostró con una serie de experimentos brillantes que el aire contiene un F-G de oxígeno y que la combustión es debida a la combinación de una sustancia combustible con oxígeno. 'l quemar carbono se produce aire fi(o )dióxido de carbono*. 9or tanto, el flogisto no existe. #a teoría del flogisto fue sustituida rpidamente por la visión de que el oxígeno del aire combina con los elementos componentes de la sustancia combustible formando los óxidos de dichos elementos. #avoisier utili$ó la balan$a de laboratorio para darle apoyo cuantitativo a su traba(o. Definió los elementos como sustancias que no pueden ser descompuestas por medios químicos, preparando el camino para la aceptación de la ley de conservación de la masa. "ustituyó el sistema antiguo de nombres químicos )basado en el uso alquímico* por la nomenclatura química racional utili$ada hoy, y ayudó a fundar el primer periódico químico. Despu!s de morir en la guillotina en >?H, sus colegas continuaron su traba(o estableciendo la química moderna. In poco ms tarde, el químico sueco :Jns :aAob, barón de 6er$elius propuso representar los símbolos de los tomos de los elementos por la letra o par de letras iniciales de sus nombres. LOS SIGLOS XIX Y XX ' principios del siglo 131, la precisión de la química analítica había me(orado tanto que los químicos podían demostrar que los compuestos simples con los que traba(aban contenían cantidades fi(as e invariables de sus elementos constituyentes. "in embargo, en ciertos casos, con los mismos elementos podía formarse ms de un compuesto. 9or esa !poca, el químico y físico franc!s :oseph ;ay5#ussac demostró que los vol/menes de los gases reaccionantes estn siempre en la relación de n/meros enteros sencillos, es decir, la ley de las proporciones m/ltiples )que implica la interacción de partículas discontinuas o tomos*. In paso importante en la explicación de estos hechos fue, en >K-L, la teoría atómica química del científico ingl!s :ohn Dalton. Dalton supuso que cuando se me$claban dos elementos, el compuesto resultante contenía un tomo de cada uno. En su sistema, el agua podría tener una fórmula correspondiente a <0. Dalton asignó arbitrariamente al hidrógeno la masa atómica > y luego calculó la masa atómica relativa del oxígeno. 'plicando este principio a otros compuestos, calculó las masas atómicas de los elementos conocidos hasta entonces. "u teoría contenía muchos errores, pero la idea era correcta y se podía asignar un valor cuantitativo preciso a la masa de cada tomo.
NUEVOS CAMPOS DE LA QUÍMICA En el siglo 131, los avances ms sorprendentes de la química se produ(eron en el rea de la química orgnica. #a teoría estructural, que proporcionaba una imagen
de cómo se mantenían los tomos (untos, no era matemtica, sino que empleaba su propia lógica. Ella hi$o posible la predicción y preparación de muchos compuestos nuevos, incluyendo una gran cantidad de tintes, medicinas y explosivos importantes, que dieron origen a grandes industrias químicas, especialmente en 'lemania. 'l mismo tiempo, aparecieron otras ramas de la química. Estimulados por los avances logrados en física, algunos químicos pensaron en aplicar m!todos matemticos a su ciencia. #os estudios de la velocidad de las reacciones culminaron en el desarrollo de las teorías cin!ticas, que tenían valor tanto para la industria como para la ciencia pura. El reconocimiento de que el calor era debido al movimiento a escala atómica )un fenómeno cin!tico*, hi$o abandonar la idea de que el calor era una sustancia específica )denominada calórica* e inició el estudio de la termodinmica química. #a extensión de los estudios electroquímicos llevó al químico sueco "vante 'ugust 'rrhenius a postular la disociación de las sales en disolución para formar iones portadores de cargas el!ctricas. #os estudios de los espectros de emisión y absorción de los elementos y compuestos empe$aron a adquirir importancia tanto para los químicos como para los físicos, culminando en el desarrollo del campo de la espectroscopia. 'dems, comen$ó una investigación fundamental sobre los coloides y la fotoquímica. ' finales del siglo 131, todos los estudios de este tipo fueron englobados en un campo conocido como química física. #a química inorgnica tambi!n necesitaba organi$arse. "eguían descubri!ndose nuevos elementos, pero no se había descubierto ning/n m!todo de clasificación que pudiera poner orden en sus reacciones. El sistema periódico, formulado a raí$ de que el químico ruso Dmitri 3vnovich %endel!iev en >KH y el químico alemn :ulius #othar %eyer en >K?- elaboraran independientemente la ley periódica, eliminó esta confusión e indicó dónde se encontrarían los nuevos elementos y qu! propiedades tendrían. ' finales del siglo 131, la química, al igual que la física, parecía haber alcan$ado un punto en el que no quedaba ning/n campo sorprendente por desarrollar. Esta visión cambió completamente con el descubrimiento de la radiactividad. #os m!todos químicos fueron utili$ados para aislar nuevos elementos, como el radio, para separar nuevos tipos de sustancias conocidas como isótopos, y para sinteti$ar y aislar los nuevos elementos transurnicos. #os físicos consiguieron dibu(ar la estructura real de los tomos, que resolvía el antiguo problema de la afinidad química y explicaba la relación entre los compuestos polares y no polares. 0tro avance importante de la química en el siglo 11 fue la fundación de la bioquímica= empe$ó simplemente con el anlisis de los fluidos corporales, pero pronto se desarrollaron m!todos para determinar la naturale$a y función de los componentes celulares ms comple(os.
INVESTIGACIONES RECIENTES EN QUÍMICA #os recientes avances en biotecnología y ciencia de los materiales estn ayudando a definir las fronteras de la investigación química. En biotecnología se ha podido iniciar un esfuer$o internacional para ordenar en serie el genoma humano gracias a instrumentos analíticos sofisticados. 9robablemente, el !xito de este proyecto cambiar la naturale$a de campos como la biología molecular y la medicina. #a ciencia de los materiales, una combinación interdisciplinaria de física, química e ingeniería, dirige el diseño de los materiales y mecanismos avan$ados. E(emplos recientes son el descubrimiento de ciertos compuestos cermicos que mantienen su superconductividad a temperaturas por deba(o de 5>H M&, el desarrollo de polímeros emisores de lu$ y la enorme diversidad de compuestos que surgieron de la investigación sobre el bucAminsterfullereno. 3ncluso en los campos convencionales de la investigación química, las nuevas herramientas analíticas estn suministrando detalles sin precedentes sobre los productos químicos y sus reacciones. 9or e(emplo, las t!cnicas de lser proporcionan información instantnea de reacciones químicas en fase gaseosa a una escala de femto segundos )una mil!sima de una billon!sima de segundo*.
