Antoine Laurent Lavoisier cambió para siempre la química, tanto teórica como práctica, al crear una serie de nuevos análisis de laboratorio que pondrían un nuevo orden en el conocimiento generado en siglos de filosofía griega y alquimia medieval.
El trabajo de Antoine Laurent Lavoisier por conceptualizar los principios de la química moderna lo convierte en el padre de esta ciencia
Creencias sobre la química en la época de Lavoisier
Cuando Lavoisier dejó el Colegio de las Cuatro Naciones de París en 1761, a los 17 años, la química difícilmente podría considerarse ciencia como la entendemos hoy.
A diferencia de la física, que había alcanzado su mayoría de edad gracias al trabajo de Isaac Newton un siglo antes, la química estaba sumida en el legado de los filósofos griegos. La noción de los cuatro elementos de Aristóteles — tierra, aire, fuego y agua — había sido modificada lentamente por alquimistas medievales, que agregaron su propio lenguaje y simbolismo.
En el corazón de esta mezcolanza de saberes estaba el flogisto. Desarrollado por el científico alemán Georg Ernst Stahl a principios del siglo XVIII, el flogisto era un concepto químico dominante de la época, ya que parecía explicar muchas cosas de una manera simple.
Stahl creía que cada sustancia combustible contenía un componente universal del fuego, al que llamó flogisto, procedente de la palabra griega para decir inflamable. Debido a que una sustancia combustible como el carbón pierde peso cuando se quema, Stahl razonó que este cambio se debía a la pérdida de flogisto, que entonces formaba parte del aire. Cuanto menos residuo dejaba una sustancia después de ser quemada, mayor era su contenido de flogisto.
Lavoisier conoció el flogisto gracias a Guillaume François Rouelle, a cuyas conferencias asistió mientras estudiaba derecho. En 1772, después de haber abandonado las leyes para emprender su carrera científica, Lavoisier dirigió su curiosidad al estudio de la combustión.
La combustión y el ataque al flogisto
Al experimentar con fósforo y azufre, sustancias que se quemaban fácilmente, Lavoisier demostró que, al combinarse con el aire, aumentaban de peso. Con cal de plomo podía capturar una gran cantidad de aire, que se liberaba cuando se calentaba dicha cal.
Aunque Lavoisier se dio cuenta de que la combustión involucraba al aire, la composición exacta del aire no se conocía por aquel entonces.
En agosto de 1774, el filósofo natural inglés Joseph Priestley se reunió con Lavoisier en París. Describió cómo había calentado cal de mercurio (un polvo rojo) y recogido un gas que hacía arder una vela de manera potente. Priestley creía que su “aire puro” mejoraba la respiración y hacía que las velas ardiesen por más tiempo porque estaba libre de flogisto. Por esta razón, llamó al gas que obtuvo de la descomposición de la cal de mercurio “aire desflogisticado”.
Lavoisier repitió en París el experimento de Priestley con mercurio y otros metales para concluir que el aire común no era una sustancia simple. En cambio, argumentó, debía de haber dos componentes: uno que se combinaba con el metal y apoyaba la respiración, y otro que no apoyaba ni la combustión ni la respiración. En 1777, Lavoisier estaba listo para proponer una nueva teoría de la combustión que excluía el flogisto.
La combustión, explicó, provenía de la reacción de un metal o una sustancia orgánica con esa parte del aire común que denominó “eminentemente respirable”. Dos años después, anunció a la Real Academia de Ciencias de París que había descubierto que la mayoría de los ácidos contenían este aire respirable. Lavoisier lo llamó oxígeno, combinando las dos palabras griegas para decir generador de ácido.
Lavoisier comenzó su ataque contra el flogisto en 1783, afirmando que “el flogisto de Stahl es imaginario”.
Llamó al flogisto “un verdadero Proteo, que cambia de forma a cada instante” y afirmó que era hora de “reconducir la química a una forma más estricta de pensar” y “distinguir lo que es hecho y observación de lo que es sistema e hipótesis”. Como punto de partida, ofreció su teoría de la combustión, en la que el oxígeno juega un papel central.
Creencias previas sobre el flogisto
A mediados del siglo XVIII, la cuestión más urgente en química y física era determinar qué sucede exactamente cuando algo se quema. La teoría predominante era que los materiales inflamables contenían una sustancia llamada "flogisto" (de la palabra griega para quemar) que se liberaba durante la combustión.
La teoría afirmaba que cuando una vela ardía, el flogisto se transfería al aire circundante. Cuando el aire se satura con flogisto y no puede contener más, la llama se apaga. Respirar también era una forma de eliminar el flogisto de un cuerpo. Una prueba típica para determinar la presencia de flogisto era colocar un ratón en un recipiente y medir cuánto tiempo vivía. Cuando el aire del recipiente no aceptase más flogisto, el ratón moriría.
Antoine Lavoisier refutó la existencia del flogisto y ayudó a formar la base de la química moderna utilizando el descubrimiento del oxígeno de Joseph Priestley.
La nueva química
En 1766, el inglés Henry Cavendish aisló un gas que llamó “aire inflamable”, porque se quemaba con facilidad. Priestley notó que cuando el aire inflamable y el aire común se encendían con una chispa en un recipiente cerrado, una pequeña cantidad de “rocío” se formaba en las paredes de vidrio. Cuando Cavendish repitió el experimento, descubrió que el rocío era en realidad agua. Cavendish explicó los resultados intentando usar la teoría del flogisto y asumió que el agua estaba presente en cada uno de los dos aires antes de la ignición.
Para Lavoisier, la combustión significaba combinar una sustancia con oxígeno; sin embargo, algunos todavía seguían dudando de su nueva química, ya que no podía explicar la combustión del “aire inflamable”.
En junio de 1783, Lavoisier hizo reaccionar oxígeno con aire inflamable, obteniendo “agua en estado muy puro”. Concluyó correctamente que el agua no era un elemento, sino un compuesto de oxígeno y aire inflamable (o hidrógeno, como se conoce ahora). Para respaldar su afirmación, Lavoisier logró descomponer el agua en oxígeno e hidrógeno. Ahora, conociendo la composición del agua, se podría eliminar la última objeción al descarte del flogisto.
Para Lavoisier, era el momento de “librar a la química de todo tipo de impedimento que retrase su avance”, incluyendo una reforma que incluye un nuevo lenguaje. Louis Bernard Guyton de Morveau, Claude Louis Berthollet, Antoine François Fourcroy y Lavoisier adoptaron la idea de elemento, que había sido propuesta originalmente por Robert Boyle más de un siglo antes, pero que los científicos habían ignorado.
Conservaron algunos nombres antiguos para muchos elementos y sustancias. Pero cuando un elemento se combinaba con otro elemento, el nombre del compuesto ahora reflejaba algo sobre su composición química. Por ejemplo, una cal era la combinación de un metal y oxígeno; por lo tanto, la cal de zinc se convirtió en el óxido de zinc. Lavoisier y sus colegas predijeron que si el nuevo sistema se “emprende sobre principios sólidos… se adaptará naturalmente a los descubrimientos futuros”. Resistiendo la prueba del tiempo, las bases de este sistema todavía se emplean hoy en día.
El nuevo marco para la química de Lavoisier fue presentado para que todos lo vieran en el “Traité Élémentaire de Chimie”, publicado en París en 1789.
Como si fuera un libro de texto, el Traité incorporó los fundamentos de la química moderna. Explicó la influencia del calor en las reacciones químicas, la naturaleza de los gases, las reacciones de ácidos y bases para formar sales y el aparataje utilizado para realizar experimentos químicos.
Por primera vez, se definió la Ley de Conservación de la Masa, en la que Lavoisier afirmaba que “... en cada operación existe una cantidad igual de materia tanto antes como después de la operación”. Quizás la característica más llamativa del Traité fue su “Tabla de sustancias simples”, la primera lista moderna de los elementos entonces conocidos.
Lavoisier no esperaba que sus ideas fueran adoptadas de inmediato, porque pensaba que aquellos que creían en el flogisto “adoptarían nuevas ideas sólo con dificultad”. Lavoisier puso su fe en la generación más joven, que estaría más abierta a nuevos conceptos. Dos años después, en 1791, los resultados fueron obvios. “Todos los químicos jóvenes”, reflexionó, “adoptan la teoría, y por eso pienso que la revolución de la química ha sucedido”. Su legado perdura más de 200 años después.
Con información de Lugares Emblemáticos Internacionales en la Historia de la Química de la ACS.