La Quimica _ Evolución Historica

Lección 1. La química _ Evolución histórica

Objetivos: El objetivo que se persigue en este capítulo es que los estudiantes conozcan la evolución histórica  de la química y comprendan algunos conceptos básicos de esta ciencia, como calor y temperatura, las propiedades, los estados, los cambios y clasificación de la materia, los métodos de separación de sustancia y la energía.

.

Lección 1. La evolución histórica de la química

Desde la Antigüedad el hombre ha  procurado conocer   los fenómenos naturales que observa a su alrededor. Este interés es lo que le ha conducido a hacer ciencia.

La ciencia es un conjunto de conocimientos racionales, ciertos y probables, obtenidos metódicamente, sistematizados y verificables, que hacen referencia a objetos de una misma naturaleza.

El creciente cuerpo de ideas  de una ciencia avanza solamente a través de la investigación científica, pues ella ha permitido al ser humano hacer una reconstrucción conceptual de la realidad, que es cada vez más amplia, profunda y exacta.

La química es una ciencia natural: Las ciencias naturales son todas aquellas ciencias que tienen como objeto de estudio elementos o cosas de la naturaleza siguiendo la modalidad del método científico.

Las Ciencias de la Naturaleza se han dividido en disciplinas que estudian diversos aspectos, estas son: Biología, Física, Química, Astronomía y Geología

Biología: es una rama de las ciencias naturales que tiene como objeto de estudio a los seres vivos y, más específicamente, su origen, sus propiedades: génesis, nutrición, morfogénesis, reproducción, patogenia, etc.
Física: es la ciencia dedicada al estudio de los fenómenos naturales, en los cuales no hay cambios en la composición de la materia.
Astronomía: ciencia que se ocupa del estudio de los cuerpos celestes, sus movimientos y los fenómenos ligados a ellos.
Geología: estudia la tierra, su composición y estructura y los cambios que experimenta a través del tiempo.

Química: ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía.

La química no solo ha permitido al ser humano  comprender  fenómenos naturales También ha servido para comprender procesos  que se presentan en nuestro propio cuerpo, para mejorar la calidad de vida de las personas. Muchas de las investigaciones en química han dado como resultado la elaboración de sustancias de gran importancia en la vida del ser humano y además estas investigaciones han servido para que otras ciencias también avancen.

 Así, materiales como plásticos, pinturas o detergentes; medicamentos como la penicilina, los antiácidos o la insulina, y máquinas como los refrigeradores o los motores de combustión interna, han sido posibles gracias al creciente conocimiento que tenemos del mundo a nuestro alrededor y muy especialmente gracias a los avances alcanzados por la química.

1.1. PERIODOS HISTÓRICOS DE LA QUÍMICA

Desde la antigüedad los seres humanos han realizado investigaciones y es así como la química ha venido evolucionando. En el proceso  evolutivo o de desarrollo de la química podemos señalar varias etapas o periodos.

1.1.1     la química en la edad antigua

Desde que el ser humano fue creado por Dios y colocado sobre este planeta empezó a conocer y a estudiar lo que se encontraba a su alrededor, empezó a estudiar la materia: la química nació y con la ayuda del fuego, la cocción de los alimentos, la combustión de la madera y la metalurgia, fueron actividades en donde el hombre empezó a estudiar y a realizar reacciones con la materia. Los  objetos o artículos encontrados correspondientes a este periodo son de metal, cerámica, vidrio, pigmentos y telas teñidas, por lo que la extracción de los metales de sus menas, la fabricación de vidrios y cerámica, las artes de la pintura y del teñido, así como la preparación de perfumes y cosméticos, práctica de la momificación y otros oficios análogos seguidos en las civilizaciones primitivas, constituyen los conocimientos sobre los que está basada la química de aquellos tiempos.

En este periodo se destacan algunas subetapas:

Edad de oro: 5000 a. C, descubrimiento del Au, Ag y el Cu

Edad de bronce: 4000 a. C descubrimiento del bronce; fabricación de armas

Edad del Hierro: 3000 a. C se aprendió a fabricar acero, se conoció que su resistencia aumenta con el temple y se llegó incluso a protegerlo de la corrosión

Egipcios: 2600 a. C 1000- 400 a. C

Los egipcios fabricaron vidrio, esmalte; imitaban a la perfección los metales nobles, así como el rubí, el zafiro y la esmeralda; utilizaron el cuero, la lana, el algodón y el lino que blanqueaban  y teñían con índigo, púrpura, no desconociendo el uso de mordientes; prepararon perfumes, bálsamos, productos de belleza y venenos; obtuvieron jabones y sales de sodio, potasio, cobre, aluminio y otros metales; y utilizaron el betún en embalsamamientos y en decoración

Griegos: 600- 300 a. C

La idea de la existencia de un principio permanente origen de todo fue ya un principio tangible; para Tales, de Mileto fue el agua; Anaximenes  sostuvo que era, el aire, y para Heráclito, de Éfeso era el fuego.  Más, tarde, Empédocles, aceptó los elementos de sus antecesores, a los que agregó uno más, la tierra,  que servían de alguna manera de soporte a las cualidades fundamentales de caliente y frío, y seco y húmedo, y dos fuerzas cósmicas, el amor y el odio, que son las raíces de todas las cosas. Esta teoría de los cuatro elementos fue aceptada por Aristóteles.

Por la misma época, Leucipo y su discípulo Demócrito, enseñaron la discontinuidad de la materia formada de átomos. Los átomos son eternos, indivisibles (de donde deriva su nombre), y de la misma naturaleza, pero difieren en forma, por el orden en que están colocados en el cuerpo, por su posición relativa y por su magnitud. Platón y Aristóteles proponen la teoría de la continuidad de la materia.

1.1.2 La Alquimia. (Siglos VIII – XIII)

Los alquimistas consideraron la posibilidad de la transmutación de los metales innobles en nobles y, concretamente, la conversión del plomo, mercurio u otros metales corrientes en oro.

Esta transmutación, conocida como la «Gran Obra», debía realizarse en presencia de la «piedra filosofal» cuya preparación fue la tarea primera de los alquimistas.  En el siglo XIII se extendió el objetivo de la alquimia al buscar el «elixir filosofal o de larga vida», imaginado como una infusión de la piedra filosofal, el cual debía eliminar la enfermedad, devolver la juventud, prolongar la vida e incluso asegurar la inmortalidad.

La Alquimia fue, en general, una práctica secreta debido a los hombres que la relacionaban con la magia y a causa de Dios, pues los alquimistas se creían los elegidos para ser depositarios de la verdad y por ello no debían divulgar sus conocimientos.  Escribieron en un lenguaje hermético describiendo más bien operaciones qué hechos y haciendo uso de signos y símbolos.

Los trabajos de los alquimistas, aunque infructuosos en el descubrimiento de la piedra filosofal y del elixir de larga vida, y estériles, por tanto, en la consecución de la «Gran Obra», produjeron indudables progresos a la química del laboratorio, puesto que prepararon un gran número de nuevas substancias, perfeccionaron muchos aparatos útiles y desarrollaron técnicas de separación y destilación, obtuvieron el alcohol del vino, el acido nítrico y el sulfúrico.

La alquimia árabe tiene representantes como Geber, Rhasés, Avicena, Averroes. 

Entre los alquimistas de Occidente hay que destacar a:

San Alberto magno, Roger Bacón,  Santo Tomás de Aquino, Ramón Lull,  Nicolás Flamel.

1.1.3 La Iatroquímica

A principios del siglo XVI los esfuerzos de muchos alquimistas se dirigen a preparar drogas y remedios al señalar Paracelso  que la misión de la Alquimia era la curación de la enfermedad. Aparece una transición entre la Alquimia y la verdadera Química, que se conoce como Iatroquímica o química médica.

Se destacan en este periodo a: Georg Agrícola, Libavius, Van Helmont, Lemery.

1.1.4 La química Renacentista (siglos XVI – XVII)

Se abandonan las especulaciones filosóficas de la edad media y se utiliza el método científico  en las investigaciones.

Es Leonardo de Vinci  el que introduce en el dominio científico los principios del Renacimiento y el, que abre el camino a Francis Bacón y a Galileo.

Se crean en muchos países Academias Científicas.

El irlandés Robert Boyle establece el concepto moderno de elemento químico, y adopta la teoría atómica para explicar las transformaciones químicas, establece la ley de Boyle de los gases, el efecto de la presión sobre el punto de ebullición de un líquido, la clara distinción entre mezclas y combinaciones, el empleo de muchos reactivos como el nitrato de plata, el gas amoníaco -para conocer el gas clorhídrico y el sulfhidrato amónico que con el nombre de licor de Boyle debía adquirir una gran importancia en química analítica, la utilización del jarabe de violeta como indicador para distinguir los ácidos y bases, y la obtención de nuevos e importantes compuestos. Sus ensayos acerca de la oxidación del cobre le llevan casi al descubrimiento de la composición del aire, pero estos experimentos están muy anticipados con respecto a las ideas existentes en su época y sus investigaciones en el campo de la física y de la química permiten considerarle como el precursor de la química moderna.

1.1.5 La teoría del flogisto.(principios del siglo XVIII)

Se debe a Georg Emst Stahl  químico y médico alemán, la teoría del flogisto, que aunque falsa, tiene no obstante el mérito de ser la primera teoría capaz de coordinar el conjunto de los fenómenos esenciales de la combustión y de la reducción. La teoría del flogisto, conocida también como «sublime teoría», supone que toda sustancia combustible, tal como un metal, contiene un «principio inflamable», denominado posteriormente, flogisto; en la combustión se desprende el flogisto con acompañamiento de luz y calor y queda un residuo, la “ceniza” o “cal” del cuerpo combustible. Cuanto más inflamable es un cuerpo tanto más rico es en flogisto.

En este periodo se destaca a:

Reaumur, Lomonossoff, Scheele, Joseph Priestley, Henry Cavendish.

1.1.6 La química moderna _ Lavoisier y la revolución química. (Fales del siglo XVIII)

Es Antoine Laurent Lavoisier  el que refuta la teoría del flogisto al establecer la naturaleza verdadera de la combustión, crea las bases de la química moderna, empleando la balanza.

Lavoisier establece la noción precisa de cuerpo puro, adopta el concepto de elemento de Boyle, halla la composición del agua, y da al aire inflamable de Cavendish el nombre de hidrógeno (engendrador de agua)

En todas sus investigaciones utiliza sistemáticamente el principio de la conservación de la materia, “nada se pierde, nada se crea”

A Lavoisier  se le considera  el fundador de la Fisiología. Lavoisier es el primero que realiza con verdadero método científico sus investigaciones en las que su gran capacidad como experimentador es superada por la claridad de su pensamiento y por el rigor de las deducciones que saca de los hechos investigados.

1.1.7 La Química como ciencia. Desde Lavoisier hasta nuestros días.

Los químicos, guiados por las nuevas ideas adquiridas, las aplican al análisis cuantitativo y descubren muy pronto las leyes ponderales de las combinaciones químicas.

John Dalton propone  la teoría atómica  y la ley de Dalton  de los gases (1808)

El descubrimiento de la pila eléctrica por Volta (1800) da origen a la Electroquímica, con los descubrimientos de nuevos elementos (cloro, sodio, potasio) por Davy, y de las leyes de la electrólisis por Faraday (1834)

La química orgánica se desarrolla más tarde con los trabajos de Liebig sobre el análisis elemental orgánico iniciado por Lavoisier,  los conceptos de isomería y de radical introducidos por Liebig y Berzelius (1823), la representación de edificios moleculares por Kekulé (1858), y con la destrucción de la doctrina de la fuerza vital realizada por Berthelot (1853 al 1859) al obtener por síntesis numerosos compuestos orgánicos.

La Termoquímica, con la medida de la energía calorífica puesta en juego en las reacciones químicas, iniciada por Lavoisier y Laplace, adquiere un significado especial a partir de los estudios de Hess, Thomsen y Berthelot (1840) al querer medir los químicos las afinidades entre los cuerpos reaccionantes.

Para explicar el comportamiento de las substancias, gaseosas resurge a mediados del siglo pasado la teoría cinética de los gases y del calor, la cual afianza la creencia en la naturaleza atomística de la materia y extiende su utilidad al suministrar una imagen íntima del mecanismo de los procesos químicos.

El carácter incompleto de muchas reacciones químicas, observado por Berthollet, condujo al concepto de equilibrio químico, el cual, estudiado experimentalmente por Sainte-Claire Deville (1857), encuentra su interpretación teórica en los estudios de Gibbs (1876). de Van't Hoff y de Le Chatelier (1880).

El estudio de la velocidad de las reacciones químicas tiene su base teórica en la ley de acción de masa de Guldberg y Waage (1867) y una significación industrial importantísima en el descubrimiento de los catalizadores, substancias que, permaneciendo inalteradas, aceleran por su sola presencia la velocidad de las reacciones químicas.

De gran importancia en el progresivo avance de la Química han sido la teoría de las disoluciones, obra maestra de Van't Hoff (1886), y la teoría de la disociación electrolítica de Arrhenius (1887.

La Clasificación periódica de los elementos establecida por Mendeleev y por Lothar Meyer (1869 y finalmente, en los últimos años, el desarrollo de la química nuclear ha conducido a la obtención de nuevos elementos no existentes en la naturaleza y a liberar la energía nuclear, puesta de manifiesto en forma dramática en la explosión de las primeras bombas atómicas.