“Este post participa en la XXII Edición del Carnaval de Química acogido en el blog Roskiencia, cuyo autor es ismael“
Como el tema de esta edición es la Tabla Periódica de los elementos he empezado a leer lo que encontraba sobre la Ley de las Triadas, las Octavas, Mendeléiev, Meyer, Moseley...y sin darme cuenta enseguida me he visto envuelto en la guerra entre atomistas y equivalentistas y he descubierto la figura del químico italiano Stanislao Cannizzaro que fué quien puso luz entre tanta discordia. Voy a intentar hacer un pequeño resumen, a trazos gruesos, de lo leído.
Pero vayamos por partes, primero consideremos que la Revolución Química tuvo lugar tras el aislamiento del oxígeno y la comprensión de su importancia para explicar los fenómenos de la combustión, la respiración y la oxidación, que acabaría con la obsoleta teoría del flogisto que también trataba de explicarlos.
El oxígeno fue descubierto por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele. Llamó a este gas "aire de fuego" porque era el único conocido que mantenía las combustiones. Escribió un informe de su descubrimiento en un manuscrito que fue enviado a su editor en 1775. Sin embargo, este documento no fue publicado hasta 1777. Mientras tanto, el químico y clérigo británico Joseph Priestley realizó un ingenioso experimento cuando dirigió la luz del sol sobre el óxido de mercurio(II) dentro de un tubo de vidrio, que liberó un gas al que denominó "aire desflogistizado". Observó que en presencia de dicho gas, las velas ardían con luz más brillante y un ratón se volvía más activo y vivía más tiempo cuando respiraba este gas. Él mismo notó que se sentía muy "ligero y cómodo". Priestley publicó sus resultados en 1775. Generalmente, se atribuye la prioridad del descubrimiento del oxígeno a Priestley porque fue el primero en publicar sus hallazgos.
El renombrado químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier, autor del Tratado elemental de química, a quien se considera el padre de la química moderna, también reivindicó el descubrimiento del oxígeno para él. Sin embargo, está fuera de duda que tanto Scheele como Priestley se adelantaron en el tiempo a Lavoisier en el aislamiento del oxígeno. Lavoisier dió al nuevo elemento el nombre de oxígeno (del griego oxys, ácido y genēs, engendrador), es decir, que engendra los ácidos, porque creía que entraba en la constitución de todos ellos. Hoy sabemos que este nombre es erróneo, porque existen ácidos que no contienen oxígeno –el elemento que mejor se corresponde con la creencia de Lavoisier es el hidrógeno–, sin embargo, a pesar del error, se mantiene el nombre dado por Lavoisier. Ni priestley ni Scheele se dieron cuenta de la verdadera importancia de su descubrimiento. El que se percató fué Lavoisier. Algunos autores piensan que es más trascendente la comprensión que el propio hallazgo de las nuevas sustancias. Este es el caso del descubrimiento del oxígeno.
En 1800, el físico italiano Alessandro Volta inventa la pila eléctrica y a raíz de ello, en la década de los años 1830, Berzelius introduce la teoría dualista que suponía que los átomos y sus compuestos estaban formados por una parte positiva y otra negativa.
El atomismo
Desde la Grecia clásica se conocía el concepto de átomo como última partícula constituyente de la materia. Pero es en 1808 cuando John Dalton publica su libro "A New System of Chemical Philosophy" donde se encuentra la teoría que iba a hacer historia y que puede resumirse en los siguientes puntos:
1- La materia está formada por una gran cantidad de partículas muy pequeñas (átomos) que se mantienen unidas por fuerzas de atracción
Pero vayamos por partes, primero consideremos que la Revolución Química tuvo lugar tras el aislamiento del oxígeno y la comprensión de su importancia para explicar los fenómenos de la combustión, la respiración y la oxidación, que acabaría con la obsoleta teoría del flogisto que también trataba de explicarlos.
El oxígeno fue descubierto por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele. Llamó a este gas "aire de fuego" porque era el único conocido que mantenía las combustiones. Escribió un informe de su descubrimiento en un manuscrito que fue enviado a su editor en 1775. Sin embargo, este documento no fue publicado hasta 1777. Mientras tanto, el químico y clérigo británico Joseph Priestley realizó un ingenioso experimento cuando dirigió la luz del sol sobre el óxido de mercurio(II) dentro de un tubo de vidrio, que liberó un gas al que denominó "aire desflogistizado". Observó que en presencia de dicho gas, las velas ardían con luz más brillante y un ratón se volvía más activo y vivía más tiempo cuando respiraba este gas. Él mismo notó que se sentía muy "ligero y cómodo". Priestley publicó sus resultados en 1775. Generalmente, se atribuye la prioridad del descubrimiento del oxígeno a Priestley porque fue el primero en publicar sus hallazgos.
El renombrado químico francés Antoine-Laurent de Lavoisier, autor del Tratado elemental de química, a quien se considera el padre de la química moderna, también reivindicó el descubrimiento del oxígeno para él. Sin embargo, está fuera de duda que tanto Scheele como Priestley se adelantaron en el tiempo a Lavoisier en el aislamiento del oxígeno. Lavoisier dió al nuevo elemento el nombre de oxígeno (del griego oxys, ácido y genēs, engendrador), es decir, que engendra los ácidos, porque creía que entraba en la constitución de todos ellos. Hoy sabemos que este nombre es erróneo, porque existen ácidos que no contienen oxígeno –el elemento que mejor se corresponde con la creencia de Lavoisier es el hidrógeno–, sin embargo, a pesar del error, se mantiene el nombre dado por Lavoisier. Ni priestley ni Scheele se dieron cuenta de la verdadera importancia de su descubrimiento. El que se percató fué Lavoisier. Algunos autores piensan que es más trascendente la comprensión que el propio hallazgo de las nuevas sustancias. Este es el caso del descubrimiento del oxígeno.
En 1800, el físico italiano Alessandro Volta inventa la pila eléctrica y a raíz de ello, en la década de los años 1830, Berzelius introduce la teoría dualista que suponía que los átomos y sus compuestos estaban formados por una parte positiva y otra negativa.
El atomismo
Desde la Grecia clásica se conocía el concepto de átomo como última partícula constituyente de la materia. Pero es en 1808 cuando John Dalton publica su libro "A New System of Chemical Philosophy" donde se encuentra la teoría que iba a hacer historia y que puede resumirse en los siguientes puntos:
1- La materia está formada por una gran cantidad de partículas muy pequeñas (átomos) que se mantienen unidas por fuerzas de atracción
2- Los átomos son indivisibles y no se crean ni se destruyen
3- Todos los átomos de una misma "sustancia-elemento" son idénticos en forma, tamaño y masa
4- Los átomos de elementos diferentes tienen distinta masa
5- Los átomos de los elementos se pueden agupar, siempre en número fijo, para originar moléculas, que son las partículas más simples que forman un compuesto
6- La masa de la molécula de un "compuesto" es la suma de las masas de sus átomos constituyentes
7- Las cantidades de un mismo "elemento", que se combinan con una cantidad fija de otro para formar varios compuestos, están en una relación de números enteros sencillos
Otra cuestión que no podemos pasar por alto si queremos valorar la importancia que, en su momento, tuvo para la química la teoría atómica de Dalton es la "estequiometría". Este concepto se debe al químico alemán Jeremías Richter, empeñado en hacer de las matemáticas un mecanismo para interpretar la química.
En 1811, un joven abogado italiano Amadeo Avogadro que decidió dedicarse a su gran vocación que era la ciencia, supo discernir entre átomos y moléculas. Enunció el principio que lleva su nombre y del que emanaría la constante universal que lleva su nombre "número de Avogadro". En 1814 André-Marie Ampère formula la hipótesis de Avogadro de manera independiente. Esta hipótesis dice: "Volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas".
Sólo unos pocos científicos se percataron del verdadero significado de la hipótesis de Avogadro, como Marc Antoine Auguste Gaudin, un contable de la Oficina de Longitudes de París, quien en 1833 se dio cuenta de su importancia, pero éste, que estaba fuera de los círculos académicos, no tuvo influencia alguna. Supo reconciliar la ley de Gay-Lussac de los volúmenes de combinación con la hipótesis de Avogadro y aprovechó las ideas de Ampère.
El equivalentismo
En 1813,William Hyde Wollaston había propuesto el uso de los pesos equivalentes como las unidades fundamentales de la química. Los pesos equivalentes resultaron muy atractivos para muchos químicos, ya que parecía podían determinarse experimentalmente sin recurrir a ninguna teoría. La confusión aumentó debido a que no se podían normalizar muchas fórmulas empleadas para representar los compuestos químicos. Los símbolos barrados o átomos con dobles pesos atómicos llegaron a tener significados diferentes para distintos químicos. Cuando Laurent y Gerhardt intentaron en la década de 1840 recuperar la hipótesis de Avogadro, fueron demasiado lejos y presentaron una nueva confusión en la química con el desarrollo de la teoría unitaria.
Entre las polémicas más duras y crueles que se recuerda en la historia de la ciencia se halla la que enfrentó a atomistas y equivalentistas. Estos últimos negaban la existencia de los átomos y las moléculas, que eran defendidos a ultranza por los atomistas, basándose en que nadie los había podido observar. Con el paso de los años las desavenencias crecían. Probablemente, no ha habido época en la historia en que las animosidades personales alcanzaron tan alto grado, llegando incluso al acoso personal de los defensores de la doctrina contraria. Dos equivalentistas de gran peso científico, político y social fueron los químicos franceses Jean-Baptiste Dumas y Marcellin Pierre Eugène Berthelot. En el lado de los atomistas se hallaban los químicos franceses Auguste Laurent y Charles Fréderic Gerhardt, que se defendían de la hostilidad de sus poderosos compatriotas. Baste recordar que Dumas fue ministro de Agricultura y Comercio de Napoleón III de 1850 a 1851 y vicepresidente del Consejo imperial de instrucción pública. Berthelot fue ministro de Instrucción Pública en 1886 y ministro de Asuntos Exteriores en 1895. Mientras que Laurent murió tuberculoso y Gerhardt pasó grandes penalidades económicas y administrativas en Estrasburgo, ámbos murieron muy jóvenes.
El Congreso de Karlsruhe
El caos se había apoderado de la Química a finales de la década de 1850. La situación era tan caótica que se podía asemejar a la bíblica torre de Babel. Los químicos hablaban distintos lenguajes a la hora de nombrar los compuestos, formulaban el mismo compuesto de manera diversa y había grandes enfrentamientos entre los representantes de las diferentes escuelas, a veces, incluso entre los de la misma escuela. Kekulé denunció en 1858 que el ácido acético se podía formular de 19 maneras diferentes, y lo que era peor, todo químico orgánico debía tener sus propias fórmulas para sentirse más importante. Por otro lado, el agua se podía representar con fórmulas distintas: H2O, HO y H2O2.
Ante tan anárquica situación, el químico alemán Kekulé, Catedrático de Química Orgánica en la Universidad de Gante, consideró oportuno celebrar un congreso internacional de químicos dedicado a la definición de los conceptos químicos de átomo, molécula, equivalente, atomicidad, basicidad, las fórmulas quimicas, y la uniformidad de la notación y nomenclaturas químicas. En el otoño de 1859, hizo partícipes de su idea a los profesores Carl Weltzien, Catedrático de Química en la Escuela Politécnica de Karlsruhe, y a Charles Adolphe Wurtz, Catedrático de Química Orgánica de la Facultad de medicina de París.
Finalmente, Kekulé, Wurtz y Weltzien convocaron una reunión en la ciudad de Karlsruhe, en el sudoeste de Alemania, los días 3, 4, y 5 de Septiembre de 1860. Atendiendo a la invitación acudieron 127 químicos de 12 países. Entre ellos estaba el químico español Ramón Torres Muñoz de Luna.
Aunque el Congreso de Karlsruhe no finalizó con acuerdos definitivos en muchas de las cuestiones debatidas, sí que dió lugar a importantes consecuencias a largo plazo:
- adopción de nuevos pesos atómicos para elementos como el hidrógeno (1), carbono (12), oxígeno (16)...
- acuerdo en cuanto a las fórmulas de los compuestos más importantes
- reconocimiento de que ciertos elementos como el hidrógeno, oxígeno, nitrógeno o cloro son sustancias formadas por moléculas diatómicas y no átomos individuales
- la importante aportación realizada por el químico inglés Edward Frankland en relación a sus estudios sobre el concepto de valencia
El gran protagonista del congreso fué Stanislao Cannizzaro. Recuperando a Avogadro (que había muerto en 1856 y cuyas teorías se habían olvidado) insistió en la diferencia entre pesos atómicos y moleculares; dando una brillante conferencia sobre la hipótesis de Avogadro, describiendo la forma de usarla y explicando la necesidad de una distinción clara entre átomos y moléculas.
La aportación de Cannizzaro fué fundamental para que el congreso aprobara la siguiente propuesta: "Se propone que se adopten conceptos diferentes para molécula y átomo, considerándose molécula la cantidad más pequeña de sustancia que entra en reacción conservando sus características físicas, y entendiéndose por átomo la más pequeña cantidad de un cuerpo que entra en la molécula de sus compuestos".
El Congreso no logró sus objetivos de poner de acuerdo a los químicos participantes, pero Cannizzaro no se dió por vencido y fué su amigo Ángelo Pavesi, profesor de química en la Universidad de Pavia, quien distribuyó entre los participantes algunas copias de su obra "Sunto di un corso di filosofia chimica" publicada en forma de fascículo en Pisa dos años antes, y así en el largo camino de vuelta consiguió que, otros más, se fueran convenciendo con la lectura de aquel trabajo.
La importancia de las ideas de Cannizzaro se observan en el gran impacto que causó en dos de los jóvenes químicos que asistieron al congreso y que iban a protagonizar los avances de la química en los siguientes años.
Sus ideas fueron entendidas tras una detenida lectura por Lothar Meyer, quien lo manifestó a su modo: "Yo también recibí un ejemplar que metí en mi bolsillo con el objeto de leerlo luego. Lo leì repetidas veces en el viaje de regreso y también en mi casa y me sorprendió la claridad del pequeño folleto y lo acertado de la solución que en él se daba a la mayor parte de las cuestiones discutidas. Sentí como si las escamas de mis ojos y las dudas desaparecieran y fueron reemplazadas por una sensación de pacífica seguridad".
Asímismo, la influencia que ejerció el Congreso de Karlsruhe y las ideas de Cannizzaro en el desarrollo de la Tabla Periódica de los elementos fueron reconocidas por Mendeléiev cuando escribió: "Considero como una etapa decisiva en el desarrollo de mi pensamiento sobre la ley periódica, el año 1860, el del Congreso de Químicos de Karlsruhe, en el que participé y las ideas expresadas en este congreso por el químico italiano S. Cannizzaro. Le tengo por mi verdadero precursor, pues los pesos atómicos establecidos por él me han dado un punto de apoyo indispensable. He observado que los cambios de los pesos atómicos que él proponía aportaban una nueva armonía a las agrupaciones de Dumas, y desde entonces tuve la intuición de una posible periodicidad de las propiedades de los elementos siguiendo el orden creciente de los pesos atómicos adoptados en la época; una sola cosa estaba clara: que había que trabajar en esa dirección ".
Las actas oficiales del Congreso de Karlsruhe fueron publicadas por Wurtz. El congreso permitió el conocimiento mutuo de científicos que trabajaban en Química y a este hecho se refería Meyer de este modo: "Para nosotros, que nos iniciábamos en la docencia, el encuentro con tantos respetados colegas representó un aliciente tan grande que hizo que aquellos tres días de Karlsruhe fueran para nosotros inolvidables".
La historia de la química continuó su avance, pero viendo cómo, hoy en día, no se permite a los alumnos usar los conceptos de normalidad o número de equivalentes; uno piensa en si la disputa continúa...
En las décadas de los años cuarenta y cincuenta surgen dos conflictos de difícil solución: el protagonizado por atomistas contra los equivalentistas y el mantenido por los seguidores de la teoría dualista contra los defensores de la teoría unitaria.
En 1813,William Hyde Wollaston había propuesto el uso de los pesos equivalentes como las unidades fundamentales de la química. Los pesos equivalentes resultaron muy atractivos para muchos químicos, ya que parecía podían determinarse experimentalmente sin recurrir a ninguna teoría. La confusión aumentó debido a que no se podían normalizar muchas fórmulas empleadas para representar los compuestos químicos. Los símbolos barrados o átomos con dobles pesos atómicos llegaron a tener significados diferentes para distintos químicos. Cuando Laurent y Gerhardt intentaron en la década de 1840 recuperar la hipótesis de Avogadro, fueron demasiado lejos y presentaron una nueva confusión en la química con el desarrollo de la teoría unitaria.
Entre las polémicas más duras y crueles que se recuerda en la historia de la ciencia se halla la que enfrentó a atomistas y equivalentistas. Estos últimos negaban la existencia de los átomos y las moléculas, que eran defendidos a ultranza por los atomistas, basándose en que nadie los había podido observar. Con el paso de los años las desavenencias crecían. Probablemente, no ha habido época en la historia en que las animosidades personales alcanzaron tan alto grado, llegando incluso al acoso personal de los defensores de la doctrina contraria. Dos equivalentistas de gran peso científico, político y social fueron los químicos franceses Jean-Baptiste Dumas y Marcellin Pierre Eugène Berthelot. En el lado de los atomistas se hallaban los químicos franceses Auguste Laurent y Charles Fréderic Gerhardt, que se defendían de la hostilidad de sus poderosos compatriotas. Baste recordar que Dumas fue ministro de Agricultura y Comercio de Napoleón III de 1850 a 1851 y vicepresidente del Consejo imperial de instrucción pública. Berthelot fue ministro de Instrucción Pública en 1886 y ministro de Asuntos Exteriores en 1895. Mientras que Laurent murió tuberculoso y Gerhardt pasó grandes penalidades económicas y administrativas en Estrasburgo, ámbos murieron muy jóvenes.
El Congreso de Karlsruhe
El caos se había apoderado de la Química a finales de la década de 1850. La situación era tan caótica que se podía asemejar a la bíblica torre de Babel. Los químicos hablaban distintos lenguajes a la hora de nombrar los compuestos, formulaban el mismo compuesto de manera diversa y había grandes enfrentamientos entre los representantes de las diferentes escuelas, a veces, incluso entre los de la misma escuela. Kekulé denunció en 1858 que el ácido acético se podía formular de 19 maneras diferentes, y lo que era peor, todo químico orgánico debía tener sus propias fórmulas para sentirse más importante. Por otro lado, el agua se podía representar con fórmulas distintas: H2O, HO y H2O2.
Ante tan anárquica situación, el químico alemán Kekulé, Catedrático de Química Orgánica en la Universidad de Gante, consideró oportuno celebrar un congreso internacional de químicos dedicado a la definición de los conceptos químicos de átomo, molécula, equivalente, atomicidad, basicidad, las fórmulas quimicas, y la uniformidad de la notación y nomenclaturas químicas. En el otoño de 1859, hizo partícipes de su idea a los profesores Carl Weltzien, Catedrático de Química en la Escuela Politécnica de Karlsruhe, y a Charles Adolphe Wurtz, Catedrático de Química Orgánica de la Facultad de medicina de París.
Finalmente, Kekulé, Wurtz y Weltzien convocaron una reunión en la ciudad de Karlsruhe, en el sudoeste de Alemania, los días 3, 4, y 5 de Septiembre de 1860. Atendiendo a la invitación acudieron 127 químicos de 12 países. Entre ellos estaba el químico español Ramón Torres Muñoz de Luna.
Aunque el Congreso de Karlsruhe no finalizó con acuerdos definitivos en muchas de las cuestiones debatidas, sí que dió lugar a importantes consecuencias a largo plazo:
- adopción de nuevos pesos atómicos para elementos como el hidrógeno (1), carbono (12), oxígeno (16)...
- acuerdo en cuanto a las fórmulas de los compuestos más importantes
- reconocimiento de que ciertos elementos como el hidrógeno, oxígeno, nitrógeno o cloro son sustancias formadas por moléculas diatómicas y no átomos individuales
- la importante aportación realizada por el químico inglés Edward Frankland en relación a sus estudios sobre el concepto de valencia
El gran protagonista del congreso fué Stanislao Cannizzaro. Recuperando a Avogadro (que había muerto en 1856 y cuyas teorías se habían olvidado) insistió en la diferencia entre pesos atómicos y moleculares; dando una brillante conferencia sobre la hipótesis de Avogadro, describiendo la forma de usarla y explicando la necesidad de una distinción clara entre átomos y moléculas. La aportación de Cannizzaro fué fundamental para que el congreso aprobara la siguiente propuesta: "Se propone que se adopten conceptos diferentes para molécula y átomo, considerándose molécula la cantidad más pequeña de sustancia que entra en reacción conservando sus características físicas, y entendiéndose por átomo la más pequeña cantidad de un cuerpo que entra en la molécula de sus compuestos".
El Congreso no logró sus objetivos de poner de acuerdo a los químicos participantes, pero Cannizzaro no se dió por vencido y fué su amigo Ángelo Pavesi, profesor de química en la Universidad de Pavia, quien distribuyó entre los participantes algunas copias de su obra "Sunto di un corso di filosofia chimica" publicada en forma de fascículo en Pisa dos años antes, y así en el largo camino de vuelta consiguió que, otros más, se fueran convenciendo con la lectura de aquel trabajo.
La importancia de las ideas de Cannizzaro se observan en el gran impacto que causó en dos de los jóvenes químicos que asistieron al congreso y que iban a protagonizar los avances de la química en los siguientes años.
Sus ideas fueron entendidas tras una detenida lectura por Lothar Meyer, quien lo manifestó a su modo: "Yo también recibí un ejemplar que metí en mi bolsillo con el objeto de leerlo luego. Lo leì repetidas veces en el viaje de regreso y también en mi casa y me sorprendió la claridad del pequeño folleto y lo acertado de la solución que en él se daba a la mayor parte de las cuestiones discutidas. Sentí como si las escamas de mis ojos y las dudas desaparecieran y fueron reemplazadas por una sensación de pacífica seguridad".
Asímismo, la influencia que ejerció el Congreso de Karlsruhe y las ideas de Cannizzaro en el desarrollo de la Tabla Periódica de los elementos fueron reconocidas por Mendeléiev cuando escribió: "Considero como una etapa decisiva en el desarrollo de mi pensamiento sobre la ley periódica, el año 1860, el del Congreso de Químicos de Karlsruhe, en el que participé y las ideas expresadas en este congreso por el químico italiano S. Cannizzaro. Le tengo por mi verdadero precursor, pues los pesos atómicos establecidos por él me han dado un punto de apoyo indispensable. He observado que los cambios de los pesos atómicos que él proponía aportaban una nueva armonía a las agrupaciones de Dumas, y desde entonces tuve la intuición de una posible periodicidad de las propiedades de los elementos siguiendo el orden creciente de los pesos atómicos adoptados en la época; una sola cosa estaba clara: que había que trabajar en esa dirección ".Las actas oficiales del Congreso de Karlsruhe fueron publicadas por Wurtz. El congreso permitió el conocimiento mutuo de científicos que trabajaban en Química y a este hecho se refería Meyer de este modo: "Para nosotros, que nos iniciábamos en la docencia, el encuentro con tantos respetados colegas representó un aliciente tan grande que hizo que aquellos tres días de Karlsruhe fueran para nosotros inolvidables".
La historia de la química continuó su avance, pero viendo cómo, hoy en día, no se permite a los alumnos usar los conceptos de normalidad o número de equivalentes; uno piensa en si la disputa continúa...
Muy bueno, me ha encantado. Además me ha ayudado a escribir un post sobre otros personajes muy importantes también en la historia de la Tabla Periódica.
ResponderEliminarUn saludo,
Roskiencia ;)