SIGLO DE LA RAZÓN Flogisto

SIGLO DE LA RAZÓN

Flogisto

Los científicos del siglo XVII y XVIII intentaron resolver el interrogante de porqué ciertos cuerpos son capaces de arder. La solución de este problema dio origen a una teoría ingeniosa, y que parecía ser verdadera, en la que se describía una sustancia hipotética que estaba presente en todos los cuerpos combustibles. Dicha teoría, llamada la teoría del “flogisto”, resultó ser efectiva para explicar diversos fenómenos y tuvo un impacto muy grande sobre las investigaciones experimentales de la química de esa época, lo cual se ve reflejado por el gran número de seguidores que tuvo. Sin embargo, la teoría del flogisto resultó estar equivocada y fue rebatida por el célebre químico francés Antoine Lavoisier, personaje que dio el impulso definitivo de la química como ciencia moderna y quien propuso la verdadera respuesta al problema de la combustión.

Primeros Trabajos sobre la Combustión

Desde la antigüedad se conocían los efectos que provocaba el fuego a las sustancias, pero lo que resultaba desconocido era porqué algunos cuerpos ardían. El ataque serio a esta interrogante se dio en el siglo XVII, cuando se produjo la primera teoría para explicar este fenómeno. Uno de los primeros que se enfrentó a este problema fue el ya mencionado Johann Baptista van Helmont quien, al observar los resultados de sus experimentos con velas encendidas, concluyó que el aire era “receptáculo de exhalaciones”. Según van Helmont, de la llama sale un humo que invade los espacios vacíos que tiene el aire, pero cuando el aire está saturado por exhalaciones, por ejemplo las que producen los minerales en una mina, éste ya no puede recibir el humo que sale de la llama y por tanto ella desaparece.

Los estudios sobre combustión continuaron, pero esta vez en Inglaterra con los llamados “Químicos de Oxford” Boyle, Hook y Mayow. El primero de ellos intentó explicar el aumento en peso de los metales cuando se calcinan. Desde hace mucho se conocía que cuando los metales eran calentados en crisoles al aire libre quedaba un residuo, al que se le llamaba calx, y que resultaba ser más pesado que el metal antes de ser calentado. Boyle, tratando de explicar este hecho, aseveró en su Sceptical Chymist que el fuego estaba compuesto por partículas ígneas muy pequeñas que podían atravesar el vidrio y se adherían a los residuos del metal provocando así el aumento de peso. Pero esta idea fue objetada por Chérubin d’Oléans en 1.679 y luego refutada por Boerhaave.

Los trabajos de Boyle sobre este tema, le hicieron dar alguna idea del papel que el aire desempeñaba en la combustión. Sin embargo, la primera teoría racional sobre la combustión la dio Robert Hooke (1.635-1.703), que era el asistente de Boyle. Su teoría apareció en su obra Micrographia de 1.665 y consistía de doce proposiciones, entre ellas que “el aire es el disolvente universal de todos los cuerpos sulfurosos” y que “esta acción de disolución produce una gran cantidad de calor al cual llamamos fuego”(52). De esta manera, para Hooke la combustión es una disolución en la que el aire, debido a la presencia en él de algo, disuelve los cuerpos combustibles y el calor involucrado es calor de solución, similar a lo que ocurre cuando algunas sustancias, como el ácido sulfúrico, se disuelven en agua.

Los ingeniosos experimentos del último de los “Químicos de Oxford”, John Mayow (1641 – 1679), le permitieron avanzar más que Hooke. Mayow concluyó que el aire contiene dos clases de partículas, una de las cuales se llaman partículas igneo-aéreas, que son tomadas del aire durante la combustión o la respiración, y la otra clase de partículas que son las que quedan después de estos procesos. El calor involucrado en la combustión era debido a la colisión violenta entre las “partículas sulfurosas”, las que, según Mayow, están contenidas en todo cuerpo combustible, y las partículas igneo-aéreas. Mayow también reconoció que la combustión y la respiración son procesos similares en esencia.

La Teoría del Flogisto

El creador de la teoría del flogisto fue Georg Ernst Stahl (1660 – 1734) quien se basó en las consideraciones de Johann Joachim Becher (1635 – 1682) sobre los constituyentes de los cuerpos: el aire, el agua y tres tierras, una de las cuales era inflamable (terra pinguis), otra mercúrica y la tercera fusible o vítrea. Como puede observarse estas tres tierras corresponden a los tres principios de los alquimistas, el azufre, el mercurio y la sal. Stahl en un libro publicado en 1723, Fundamenta Chymiae, populariza las ideas de Becher y a la terra pinguis la llama flogiston, “materia y principio de fuego que no es fuego en sí mismo”. Para Stahl esta sustancia está contenida en todos los cuerpos combustibles, y también en los metales, de los cuales escapa con un movimiento rápido. Además, la sustancia original puede ser de nuevo restituida aplicando flogisto de cualquier material que lo contiene. Con el tiempo la teoría del flogisto fue modificada para tratar de explicar diversas observaciones. Por ejemplo, Cavendish en 1766 sugirió que el “aire inflamable” era el flogisto y Gutton de Morveau en 1772 consideró que el flogisto era más ligero que el aire por lo que reducía el peso de los cuerpos en dicho medio; hasta incluso se le llegó a asignar peso negativo al flogisto. Sin embargo, a pesar de los intentos por mantener viva la teoría del flogisto que cada vez mostraba estar más equivocada, la teoría del oxígeno como causante de la combustión fue la que finalmente se impuso gracias a Lavoisier.

Antoine Laurent Lavoisier: Padre de la Química

A pesar de que Lavoisier (1743 – 1794) no descubrió nuevas sustancias ni mejoró los métodos de preparación, su gran mérito consistió en su capacidad de tomar el trabajo experimental llevado a cabo por otros y colocarlo en un procedimiento riguroso, además de reforzarlo con sus propias explicaciones de los resultados que encontraba en el laboratorio. De esta manera completó los trabajos de Black, Priestley y Cavendish y proporcionó una explicación correcta de los experimentos que ellos habían realizado. Su trabajo se caracterizó por el constante uso de la balanza, aunque él no fue el primero en aplicar los métodos cuantitativos en la química pues como se ha mencionado van Helmont, Boyle y Black ya lo hacían. Lo que sí hizo fue establecer explícitamente la ley de la indestructibilidad de la materia, la cual era usada por diversos químicos en algunos experimentos pero de manera implícita. Hay que resaltar que un químico ruso, Mikhail Vasil’evich Lomosov (1711 – 1765), ya había establecido dicha ley pero sus trabajos eran desconocidos en occidente.

Sus múltiples experimentos lo llevaron a la conclusión que el responsable de la combustión era el oxígeno y en una memoria publicada en 1780 llamada “sobre la combustión” Lavoisier presentó su nueva teoría de la combustión. En ella establece que un cuerpo sólo puede arder en presencia de oxígeno y que el aire se “destruye o se descompone” durante este fenómeno. El incremento en peso del cuerpo que arde es exactamente igual a la cantidad de aire “destruido o descompuesto”. La diferencia con la teoría del flogisto se hace evidente pues según ella el flogisto está en el cuerpo que arde mientras que Lavoisier propone que la sustancia que permite la combustión está en el aire.

Lavoisier también dio una definición de “elemento o principio” químico que en esencia es la misma de Boyle. Sin embargo, debido al avance experimental que se había dado desde la primera definición del científico irlandés, Lavoisier pudo construir una tabla de elementos en la que colocó algunas sustancias conocidas desde la antigüedad como los metales y el azufre. Por supuesto, la lista de los elementos también incluía compuestos que se habían resistido a los medios de separación en sus componentes y también el calórico, “principio de calor”, y el lumínico que en esa época se consideraban elementos.

Los puntos de vista de Lavoisier fueron pronto aceptados por otros científicos y con ayuda de Berthollet, Guyton de Morveau y Fourcroy publicó en 1787 un libro llamado Méthode de Nomenclature Chimique en la que los nombres de las sustancias químicas se cambiaron para colocarlos de acuerdo con su nueva teoría. A partir de este trabajo Lavoisier publicó en 1.789 su obra Traité Élementaire de Chimie la cual se extendió rápidamente y fue traducida a los idiomas más importantes de la época. En el prefacio de dicha obra Lavoisier expuso sus ideas sobre la noción de elemento y su relación con la teoría atómica:

“...si, por el término elemento nos referimos a aquellos átomos simples e indivisibles de los cuales se compone la materia, es muy probable que no sepamos nada acerca de ellos; pero si aplicamos el término elemento... para expresar la idea del último término que el análisis (químico) puede alcanzar, debemos admitir como elementos todas las sustancias en las cuales, por cualquier medio, podemos descomponer los cuerpos. Nada nos autoriza a afirmar que estas sustancias han de considerarse tan simples que no puedan estar compuestas de dos, o aún mayor número de principios; pero dado que estos principios no pueden ser separados (unos de otros), o hasta ahora no hemos descubierto el medio de separarlos, se comportan para nosotros como sustancias simples, y nunca deberíamos suponerlas compuestas hasta que el experimento y la observación nos lo haya demostrado”.

Cinco años más tarde de la aparición de su Traité, las actividades de Lavoiser fueron interrumpidas abruptamente pues el 8 de mayo de 1794 y la edad de cincuenta y cinco años fue guillotinado, durante la época del terror de la Revolución Francesa.

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