SIGLO DE LA RAZÓN Descubrimiento de los Gases

SIGLO DE LA RAZÓN

Descubrimiento de los Gases

El estudio de los gases y sus propiedades de expansión y compresión podían explicarse muy bien con la ayuda de los átomos y varias de las personas que investigaron este estado fueron fervientes creyentes de la corpuscularidad de la materia; una vez se encuentra que los gases son sustancias diferentes del aire, se intensificó el estudio de esta nueva clase de sustancias y se logró descubrir otros gases. Todos estos trabajos condujeron a la comprobación experimental de que el aire y el agua eran mezclas de sustancias con lo que se rompió definitivamente con la idea de los elementos aristotélicos.

CAOS: GAS

Johann Baptista van Helmont, nacido en Bruselas en 1579 y fallecido en 1644, gastó mucho de su vida en realizar experimentos con sustancias químicas y se llamó a sí mismo philosophus per ignem, o filósofo del fuego. Como alquimista que era, creía en la transmutación y en la búsqueda de la piedra filosofal, aunque no creía que ella fuera también el elixir de la vida como muchos consideraban. Sus intereses también abarcaban la medicina y fue un estudioso de las obras de Paracelso, sobre todo las que involucraban la fabricación de medicinas, pero no enfatizó mucho en la idea de los tres principios.

Una de las características más importantes de su trabajo era el carácter cuantitativo de sus experimentos. La balanza, que era de uso rutinario en su laboratorio, le condujo a la idea que los únicos elementos verdaderos eran el aire y el agua. Para van Helmont, el célebre experimento del árbol que realizó probaba que “todos los vegetales proceden de un sólo elemento, el agua”. La tierra no era un elemento sino que se formaba a partir del agua y tampoco el fuego lo era pues no era un material constituyente de los cuerpos. El aire no podía convertirse en agua ni tampoco el agua en aire; el vapor de agua sólo era una sustancia parecida al aire que podía volverse a convertir en agua, lo cual no ocurría con el elemento aire.

Muchas reacciones químicas liberaban sustancias similares al vapor de agua pero más permanentes por lo que no podían ser ni vapores, pues ellos se pueden condensar, ni tampoco aire así que tenían que ser una nueva clase de sustancias a las que llamó “gas” palabra que tal vez es el resultado de la distorsión de la palabra “chaos”. Van Helmont preparó experimentalmente gases a partir de un número diverso de reacciones; a estos gases les llamó gas sylvestre. Van Helmont sabía que las propiedades de los gases no siempre eran las mismas pero no le dio mucha importancia a esto y supuso que los gases estaban compuestos de partículas invisibles que al ser reunidas por un frío intenso podían formar gotas diminutas.

Van Helmont había inventado el nombre de gas para unas sustancias que no eran ni aire ni vapor, pero no pudo avanzar más pues era de la opinión que un recipiente no podía contener un gas. La persona que le correspondió dar a conocer un método para recolectar gases fue al inglés Stephen Hales (1677 – 1761). Hales describió en su obra Vegatable Staticks de 1727, diversos experimentos sobre gases entre los que se cuenta el intento de determinar la cantidad de “aire” que puede ser extraído de diferentes sustancias calentando un tubo de escopeta y recolectando el gas sobre agua. Hales no estudió las propiedades de los gases que obtenía pues según él, todos los gases eran “aire”, así que sólo se limitó a medir volúmenes; debido a esto consideró que el aire era un elemento.

Nacido en Bordeaux, Joseph Black (1728 – 1799) recibió educación en medicina en la universidad de Glasgow. Alrededor de 1760 reconoció que los cuerpos tienen diferentes capacidades para calentarse y sus estudios sobre el calor latente fueron de gran ayuda para que James Watt inventara su famosa máquina de vapor. Los intensos trabajos con un material llamado magnesia alba (carbonato de magnesio) le hicieron interesarse en el gas que se producía cuando éste se trataba con un ácido. El gas era dióxido de carbono, el mismo que obtuvo van Helmont, por lo que se dice que Black redescubrió el “aire fijado” que era el nombre que se le daba a este gas por estar “fijado” en la magnesia alba. Después de estudiar éste gas, Black concluyó que era el mismo que se producía en la respiración, la combustión de la madera y la fermentación, además también demostró que el aire no era una sustancia simple pues se dio cuenta que en él habían pequeñas cantidades de “aire fijado”.

El trabajo de Black sobre los gases probó que estas sustancias podían producir cambios químicos cuando se combinaban con los líquidos y los sólidos, lo que rebatió la idea de van Helmont que los gases no podían tomar parte en una reacción química. Los trabajos de Black abrieron una nueva forma de estudiar las sustancias químicas y sus métodos de investigación pronto dieron más frutos, como el caso del descubrimiento del nitrógeno por su alumno Daniel Rutherford (1749 – 1819) quien dejó que una llama se extinguiera completamente en un recipiente con aire y cuando se percató que un cuerpo no podía arder más en dicho aire, lo llamó “aire flogisticado” pues según él, era aire saturado de “flogisto”, sustancia hipotética que contenían todos los cuerpos capaces de arder y que se liberaba cuando estos se quemaban.

Rutherford, sin embargo, no se dio cuenta que el “aire flogisticado” era un nuevo gas, nitrógeno, con propiedades químicas distintas. Los que si se percataron de esto, y casi al mismo tiempo, fueron Cavendish, Priestley y Scheele.

Joseph Priestley (1733 – 1804) en 1774 calentó un óxido rojo de mercurio y obtuvo un gas al que llamó “aire desflogisticado” y ahora conocido como oxígeno. Puesto que este aire avivaba la llama de una vela, Priestley lo llamó “aire desflogisticado” pues, para él, era aire sin flogisto que hacía que el flogisto que había en la vela saliera en bastantes cantidades. También se dio cuenta que este nuevo gas no era soluble en agua.

Henry Cavendish (1731 – 1810), persona que casi nunca salía de su laboratorio y que odiaba la vida en sociedad, fue un apasionado por las mediciones cuantitativas, lo que le permitió determinar las cantidades de nitrógeno y oxígeno en el aire ordinario. Su primer artículo fue sobre aires “facticios” que eran gases fijados en algún material y que podían ser liberados, tales como el dióxido de carbono o “aire fijado” y el hidrógeno, el cual descubrió y que llamó “aire inflamable”, que era liberado a partir de los metales cuando se trataban con ácidos. Cuando Cavendish mezcló su aire inflamable con el aire desflogisticado y dejó que unas chispas interaccionaran con la mezcla se dio cuenta que había obtenido agua, con lo que demostró que el agua tampoco era sustancia simple.

Aparte de utilizar agua para atrapar los gases, Priestley también utilizó mercurio y describió diversas técnicas para manipular gases y preparar nuevos. Estas técnicas están descritas en un artículo que se publicó en 1772. También se dio cuenta que el aire que estaba viciado por la respiración de los animales y por la llama de una vela volvía de nuevo a ser aire ordinario por las plantas y en 1778 encontró su “aire desflogisticado” en las ampollas de las algas marinas.

Otro científico que hizo aportes al estudio experimental de los gases fue el sueco Carl Wilhelm Scheele (1742 – 1786) quien había precedido a Priestley en el descubrimiento del “aire deflogisticado”, pero sus resultados no fueron publicados sino hasta 1777, tres años después del descubrimiento del gas por Priestley. Debido a estas circunstancias, hoy en día se reconoce que tanto Scheele como Priestley descubrieron el gas independientemente. Scheele preparó aire desflogisticado de distintas maneras, ya sea usando el óxido mercúrico o calentando “manganeso negro”, hoy dióxido de manganeso con ácido sulfúrico.

Scheele hizo otros descubrimientos también importantes, como por ejemplo el cloro, el manganeso cuando investigaba sobre la “magnesia negra”, el fósforo a partir de las cenizas de los huesos, el ácido fosfórico por la acción del ácido nítrico sobre el fósforo y otros tantos.