Los elementos : Del fuego al flogisto

2 diciembre, 2009 por rael Dejar una respuesta »

El problema de la combustión

 

Los químicos son una extraña clase de mortales que,
impelidos por un impulso casi maníaco,
buscan su placer entre humos y vapores,
hollín y llamas, venenos y miseria.
Y aún así,
entre estos males vivo tan placenteramente
que antes moriría
que cambiar de lugar con el rey de Persia

 

Johann Joachim Becher.
Physica Subterranea - 1667


 

    Llegados a este punto sabemos que los átomos se agrupan dando lugar a elementos o compuestos químicos, y que estos se comportan de una manera concreta bajo ciertas circunstancias de presión y temperatura. Sabemos también que cada elemento tiene una serie de propiedades físicas y una serie de propiedades químicas; y que podemos alterarlas aplicando transformaciones.

    Pero que es lo que diferencia al hidrogeno del azufre que los hace tan diferentes? Que es un átomo y de que esta formado? Que propiedades tiene? Aunque hace más de 200 años, la pregunta más importante y la que impulso la química moderna fue: Qué le pasa a la materia cuando la quemamos? En la combustión se destruye materia?

    Al prenderle fuego a un trozo de madera verde, a medida que avanza la combustión, la sabia del árbol (líquida cómo el agua) burbuja y emana un vapor (gaseoso cómo el aire). Al final, cuando el fuego se ha apagado, lo que queda es un polvo negro (sólido cómo la tierra). Estas observaciones llevaron a muchas civilizaciones antiguas a la conclusión de que toda la materia estaba formada por los 4 constituyentes elementales: agua, fuego, aire y tierra. Siglos más tarde, Empédocles (~490 - ~430 aC) [wiki en es], postuló esta idea como la Teoría de las cuatro raíces, a las que más tarde Aristóteles (384 aC - 322 aC) [wiki en es] llamaría elementos.

    Hasta el Barroco, los químicos seguían con la idea de que todos los cuerpos eran mixtos, formados en mayor o menor proporción por los cuatro elementos clásicos. Un salitre ‐ mezcla de nitrato de sodio (NaNO3) y nitrato de potasio (KNO3) - era diferente a otro debido a las diferentes proporciones de los elementos y no se podía diferenciar la substancia de las impurezas. Los metales, estaban formados por azufre, sal y mercurio, que estaban compuestos por los 4 elementos en proporciones diferentes.

    Más tarde, John Mayow (1645 - 1679) [wiki en es] identificó el espíritu nitroaéreo (al que conocemos cómo hoy como oxigeno) y explicó el funcionamiento de la combustión observando que se mantenía gracias al espíritu nitroaéreo. Observo también que la cal, los restos de materia que dejaba la combustión, aumentaban de peso ya los metales se oxidaban en la combustión, absorbiendo el espíritu nitroagereo de la atmósfera.

    En la misma época, el químico y físico irlandés Robert Boyle (25 Enero 1627 – 30 Diciembre 1691) [wiki en es], definió el concepto de elemento químico como aquella substancia que no podía se descompuesta en otros elementos. Además, estableció que esta descomposición debía ser puesta en práctica a través de un experimento, no era suficiente deducirlo algo que marcaría la forma de trabajar la química de los tiempos venideros. Sin embargo, aunque fue quien separó pro primera vez la química de la alquimia, Boyle seguía influido por la esta última y estaba obsesionado con transformar los metales en oro, lo que lo desvío un poco de sus revolucionarias ideas.

    A finales del sigo XVII, los antiguos elementos (agua, aire, tierra y fuego) empezaron a caer en desuso. Se conocían 14 elementos: los 9 metales que se conocían desde la antigüedad (oro, plata, cobre, plomo, zinc, estaño, hierro, mercurio y antimonio), dos metales que habían sido descubiertos en el sigo anterior (el bismuto y el platino) y el fósforo que había sido descubierto por Henning Brand mientras intentaba transformar la orina en oro en 1675 (llegó a tener 50 cubos de orina en el sótano de su casa, donde produjo de manera misteriosa una substancia translucida y brillante, que al exponerla al aire rompía a arder en llamas). En estos elementos se incluía al aire y se dudaba del fuego; aún no eran los elementos reconocidos con la definición moderna del concepto planteada por Boyle.

    Pese a la brillantez y corrección de las observaciones de Mayow y Boyle, la teoría vigente en la época fue otra nacida de los trabajos que Johann Joachim Becher (1635 -­‐ 1682) [wiki en es] publicó en su libro Physica subterránea (1669), en concreto de su particular teoría de los cuatro elementos. En ella, se postulaba que la materia (tanto compuestos animales como vegetales) estaba formada por mezclas de agua y de tierra y que el aire y el fuego eran meros agentes que impulsaban la formación y transformación de estos compuestos. .

    Becher defendía la importancia del análisis de la composición de los elementos y sostenía que los componentes inmediatos de los minerales eran 3 tipos de tierras. Cada una de estas tierras era portadora de una propiedad: la terra pinguis o azufre flogisto, grasa, aceitosa, combustible y sulfúrea; la terra lapida, fusible y vitrificable; y la terra fluida o mercurialis sutil y volátil; que no eran más que nuevos nombre para viejos conceptos: el azufre, la sal y el mercurio de Paracelso. La terra pinguis era el elemento ígneo, como el azufre era para los alquimistas, el elemento que ardia en los cuerpos en forma dse llama. Becher atribuyo la combustibilidad al contenido en terra pingus:

“ Una muestra que se quema o un metal que se calzcina,
expulsa toda la terra pingus al arder y cuando la agota,
se queda en forma de terra lapida más terra mercuarlis.”

J. J. Becher.

    Georg Ernst Stahl (22 de octubre de 1659 -­ 24 de mayo de 1734) [wiki en es] basándose en las teoría de Becher, desarrolló la teoría del Flogisto (Phlogiston, sustantivo derivado del griego phlogistos, que significa "inflamable") en la que postulaba que toda substancia combustible existe un principio ígneo, llamado flogisto, que no puede ser aislado y que “escapa” de los cuerpos al arder. Esta teoría tubo mucho más éxito que la de Becher, que casi había pasado por desapercibida. Para Stahl, los metales era una mezcla de productos calcinados a los que llamaban cales (los óxidos) y de flogisto, por lo que si añadíamos el flogisto a la cal resultante de una combustión, al calentarlo se reproduciría el metal original. El aire, el agente impulsor recibía el flogisto y se saturaba de flogisto, dejando un aire flogistizado y viciado por la combustión.

    Los flogistas defendía la combustión dependía únicamente de la capacidad del metal en arder (cantidad de flogisto) y el por lo tanto la cal, los restos del metal que quedaba después de expulsar todo la terra pinguis debían pesar menos y el aire, aumentar el peso por la saturación del flogisto. Cuando el aire no podía contener más flogisto (se saturaba completamente), la llama se apagaba como se demostraba al encender una vela en un recipiente hermético.

    Como sabemos hoy en día, la calcinación, producida por la adición de oxigeno a las muestras que durante la combustión, el aire se añade al metal formando el óxido (que pesa más) y el aire se contrae y se hace irrespirable (por la perdida de oxigeno). Por ese motivo, cuando los flogistas pusieron en práctica sus teorías se dieron cuenta de que no eran capaces de explicar porque la cal aumenta en peso en vez de perderlo y el aire se contrae en vez de expandirse. Así que determinaron la terra pingus, el flogisto, tenía un peso negativo por lo que al desprenderse, el metal ganaba peso.

 



Antoine Lavoisier y su mujer, nos sacarán del pozo negro sin fondo del flogisto y marcarán el punto de partida para la química moderna. Conoceremos mejor las reacciones químicas y que les pasa a los elementos.

Pondremos en nuestra lista negra a Jean Paul Marat y admiraremos a Carl Wilhem Schelee a pesar de sus manías.

Y por último, antes de pasar al átomo, hablaremos con Joseph Proust y proporciones.

 

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10 comentarios

  1. Noxbru dice:

    Vaya, de todo esto algo había oído hablar, pero nunca en tanta profundidad. Todo eso de que si era mezcla de diferentes cosas (por lo general 4)... Esto de momento no lo damos en la uni :) supongo que en Historia de la Ciencia nos hablarán de esto, espero.

    De todos modos, recuerdo que San Alberto Magno había descubierto el arsénico ya en el 1250, por lo que habría un elemento más en los conocidos hasta el s.XVII.

  2. rael dice:

    A mi lo que más me impactó fue que todo el mundo estuviera conforme con la existencia de substancias con peso negativo!

    Indicios de antimateria?? xD

  3. Noxbru dice:

    A saber... pero en esa época ya se conocía la ley de Newton, así que si existía algo con peso negativo significaba que repelía los demás objetos de si mismo. Y no creo que si pones una pluma al lado de un objeto así salga volando :D

    Por cierto, falta el éter o quintaesencia o lo que sea, ¿no?

  4. rael dice:

    Si, creo que fue Aristoteles el que postulo el éter como el elemento de los cuerpos celestes. Y mas tarde Newton uso el éter como el elemento que lo envolvía todo y a través del que se transmitían las interacciones como la atracción gravitatoria. Ya que, igual que Dalton no creía interacción sin contacto.

    Pero no he tenido tiempo de documentarlo bien por lo que he preferido pasarlo por alto, ya que tampoco juega un papel crucial en este desarrollo.

    Pero ahora me ha entrado el gusanillo y cuando tengo un poquito mas de tiempo dedicare una serie de artículos a Newton y uno sobre el eter!

  5. voki dice:

    De hecho, el peso se relaciona con la fuerza que hace caer a un objeto, al contrario que la masa. Y puede ser 'negativo' en el sentido de que hay objetos, por ejemplo el humo que se en vez de ser atraidos se elevan, por lo que es muy natural que la gente pensara que hay cosas que pensan negativo.

  6. harry israel dice:

    nunca habia hoydo hablar de esto
    es maravilloso.
    a los escritores les dijo que esta my bien

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