Historia de la Química

Origen de la Química

Cuando decimos "química", hablamos del estudio moderno y científico de la materia y de cómo cambia. Sin embargo, el hecho de que "química" se parezca mucho a "alquimia" no es una coincidencia. Los primeros alquimistas solían llamarse "químicos" y, con el tiempo, su trabajo, sobre todo las partes más legítimas, pasó a denominarse "química". En muchos sentidos, tiene sentido que la palabra que designa el estudio moderno de la materia proceda de la antigua práctica de la alquimia, ya que los primeros alquimistas idearon muchas de las técnicas y herramientas que son importantes para la química moderna.

Alquimia historia de la química

Aunque la palabra "química" procede de Egipto, parece que ya en el siglo V a.C. se experimentaba con sustancias químicas en todo el mundo. Los primeros alquimistas de China querían sobre todo encontrar "el elixir de la vida", una poción que pudiera curar todas las enfermedades y evitar que la gente muriera. En un giro irónico, muchos de estos primeros elixires se elaboraban mezclando sales de mercurio y arsénico, ambas muy venenosas. Se dice que varios emperadores chinos murieron tras beber "elixires de la vida". Aunque los primeros químicos chinos nunca encontraron una poción mágica que pudiera curar todas las enfermedades, sí hallaron muchas sustancias químicas y reacciones químicas nuevas, algunas de las cuales se siguen utilizando hoy en día en los fuegos artificiales y la pólvora.

Los alquimistas de la India, al igual que sus homólogos chinos, se interesaron por algunas de las formas en que las distintas sustancias químicas podían ayudar a la salud. Los alquimistas indios se interesaban tanto por los metales y la metalurgia como por la medicina. Los primeros escritos indios muestran cómo obtener metales como la plata, el oro y el estaño a partir de minerales excavados en la tierra y limpiarlos. Además, los alquimistas del subcontinente indio fueron los primeros en descubrir que podían fabricar materiales con propiedades nuevas y útiles mezclando metales fundidos con otras sustancias químicas. El acero Wootz, también llamado acero de Damasco, se encontró en Sri Lanka hacia el año 300 d.C.. Se fabricaba mezclando las cantidades justas de hierro fundido, vidrio y carbón vegetal. Sin embargo, se hizo famoso porque con él se podían fabricar espadas conocidas por ser afiladas y fuertes en la batalla.

Por la misma época en que se fabricaba acero Wootz en Sri Lanka, los alquimistas de Egipto y Grecia también empezaban a probar cosas nuevas. En esta parte del mundo, la alquimia consistía sobre todo en trabajar con colores y tintes y, por supuesto, en convertir metales comunes en oro y plata. Pero a filósofos griegos como Platón y Aristóteles también se les ocurrió la importante idea de que las leyes naturales podían explicarlo todo en el universo.

La química moderna se basa en el estudio de estas leyes universales, sobre las que aprenderás más en la siguiente sección. Las leyes científicas modernas son, por supuesto, un poco diferentes de lo que Platón o Aristóteles tenían en mente. En general, las leyes científicas se encuentran mediante la experimentación y la observación cuidadosas, mientras que los antiguos griegos pensaban que sus "leyes naturales" podían encontrarse mediante la filosofía.

La alquimia también interesaba mucho a los europeos de la Edad Media. Por desgracia, muchos alquimistas europeos tomaron sus ideas de los alquimistas árabes, más mágicos. Como resultado, la alquimia europea se relacionó rápidamente con la hechicería, la magia y la búsqueda de la "piedra filosofal". Los químicos europeos no utilizaron el método científico hasta finales del siglo XVII. Robert Boyle (1627-1691) fue el primer europeo en hacerlo. Utilizó experimentos cuantitativos para averiguar cómo afecta la presión de un gas al espacio que ocupa. Su uso del método científico abrió el camino a otros científicos europeos y ayudó a construir la ciencia moderna de la química.

Unos 100 años después de los primeros experimentos de Robert Boyle, Antoine Lavoisier (1743-1794), científico francés, utilizó el método científico pesando cuidadosamente los reactivos y los productos antes y después de las reacciones químicas. Los experimentos de Lavoisier le llevaron a creer que la masa no puede crearse ni destruirse porque la cantidad total de materia nunca cambia. Así lo afirma la Ley de Conservación de la Masa. Debido a sus importantes contribuciones al estudio de la materia, a Lavoisier se le llama a menudo "El Padre de la Química Moderna."

Fig. 1: Dibujo de Antoine Lavoisier. Imagen tomada de: Wikimedia Commons.

Tras la buena acogida del trabajo de Lavoisier, se popularizaron los experimentos que implicaban mediciones y observaciones cuidadosas. Esto condujo a una rápida mejora de nuestra comprensión de las sustancias químicas y de cómo cambian. De hecho, a finales del siglo XIX, los químicos sabían tanto más que casi nadie buscaba ya la "piedra filosofal".

La primera química moderna

La historia de la química es divertida y difícil de entender. Los primeros químicos solían estar más interesados en alcanzar un determinado objetivo o en fabricar un determinado producto. Hacer perfume y jabón no requería mucha teoría. Todo lo que necesitabas era una buena receta y una cuidadosa atención a los detalles. No había una forma estándar de llamar a las cosas (ni una tabla periódica en la que todos estuvieran de acuerdo). Pero la ciencia ha crecido y cambiado con el tiempo.

Cuando Robert Boyle (1637-1691) empezó a investigar en química, dio grandes pasos para convertirla en una ciencia sólida. Aportó las ideas básicas sobre el comportamiento de los gases, lo que permitió describirlos matemáticamente. Boyle fue también uno de los primeros en pensar que las partículas pequeñas podían unirse para formar moléculas. John Dalton construyó la teoría atómica a partir de estas ideas de mucho tiempo atrás.

Fig. 2: Dibujo de Robert Boyle. Imagen tomada de: Wikimedia Commons.

En el siglo XVIII, el campo de la química empezó a crecer y a cambiar rápidamente. Joseph Priestley (1733-1804) descubrió el oxígeno, el monóxido de carbono y el óxido nitroso y escribió sobre ellos. Más tarde, se descubrió que el óxido nitroso, también conocido como "gas de la risa", funcionaba como analgésico. En 1844, al extraer una muela, se utilizó por primera vez este gas de este modo. En esta época, el cloro fue descubierto por C.W. Scheele (1742-1786) y el nitrógeno por Antoine Lavoisier (1743-1794). Muchos científicos consideran a Lavoisier el "padre y fundador de la química".

En la década de 1800, los químicos siguieron ideando nuevos compuestos. La ciencia también empezó a basarse más en teorías. A John Dalton, que vivió entre 1766 y 1844, se le ocurrió la idea de los átomos en 1807. Los científicos pudieron pensar en la química de una forma mucho más organizada después de que se les ocurriera esta idea. Amadeo Avogadro (1776-1856) ayudó a que la química fuera más cuantitativa al averiguar cuántas partículas hay en una cantidad determinada de un gas. Intentar comprender cómo funcionan las reacciones químicas requirió mucho trabajo. Gracias a estos esfuerzos, se hicieron cosas nuevas. Después de que Alessandro Volta (1745-1827) inventara la pila, Humphry Davy (1778-1829) y Michael Faraday hicieron importantes contribuciones tanto a la teoría como a la práctica de la Electroquímica (1791-1867). Otras partes del campo también avanzaron rápidamente.

Haría falta un gran libro para explicar cómo ha cambiado la química en los últimos 100 años y hasta nuestros días. La química del funcionamiento de los seres vivos fue un área que creció mucho. La investigación sobre cómo las plantas utilizan la luz para fabricar alimentos, el descubrimiento y estudio de las enzimas como catalizadores bioquímicos y el estudio de las estructuras de biomoléculas como la insulina y el ADN dieron lugar a una enorme cantidad de información nueva en el campo de la bioquímica.

Historia de la química inorgánica

Desde la antigüedad, la gente ha conocido y utilizado compuestos inorgánicos como el azul de Prusia (_Fe4[Fe(CN_)6]3), que es un pigmento de color azul intenso. Pero nadie supo de qué estaban hechas estas sustancias hasta finales del siglo XIX y principios del XX, cuando empezó a desarrollarse el campo moderno de la química de coordinación. Alfred Werner, que vivió de 1866 a 1919 y ganó el Premio Nobel de Química en 1913, y Sophus Mads Jrgensen hicieron muchos trabajos y discutieron sobre ello, lo que dio lugar a mucho de lo que hoy sabemos sobre Química Inorgánica (1837 -1914). Después de que Werner ganara estas discusiones, el campo de la química inorgánica perdió popularidad hasta mediados del siglo XX, cuando la Segunda Guerra Mundial volvió a ponerlo de actualidad. Durante el periodo posterior a la Segunda Guerra Mundial, se realizaron muchos descubrimientos e ideas importantes. Por ejemplo, se elaboraron importantes teorías sobre cómo se forman los enlaces en los Compuestos de Coordinación.

La Teoría del CampoCristalino (TCC ) y la Teoría del Campo Ligando (TLC) se elaboraron poco después de la II Guerra Mundial. Son dos teorías importantes que explican las propiedades espectroscópicas, químicas y estructurales de los Compuestos de Coordinación inorgánicos. La CFT es más fácil de entender, mientras que la LFT es más precisa. En los años 50 se descubrieron el Proceso de Haber-Bosch y los Catalizadores organometálicos que aceleran importantes reacciones orgánicas. El Proceso Haber-Bosch es una de las reacciones industriales más importantes del mundo. Se acelera mediante un catalizador de óxido inorgánico. Permite fabricar amoníaco directamente a partir de nitrógeno (_N2) e hidrógeno (_H2).

$$N_{2,(g)} + 3H_{2,(g)} \rightleft 2NH_{3,(g)}

Desde que se inventó a principios del siglo XX, ha dado lugar a la producción de una enorme cantidad de fertilizantes, lo que ha aumentado enormemente la cantidad de alimentos cultivados en todo el mundo. Por ello, se cree que este proceso es responsable de una gran cantidad del nitrógeno del cuerpo humano medio. En un entorno industrial, la reacción debe realizarse a altas temperaturas y presiones. Sin embargo, la enzima nitrogenasa de las raíces de las plantas puede realizar esta reacción a bajas temperaturas y bajas presiones. Entonces, los científicos se esforzaron por averiguar cómo mejorar los catalizadores inorgánicos aprendiendo más sobre los cofactores metálicos de las enzimas. La conexión entre el proceso industrial Haber-Bosche y la enzima nitrogenasa fue una de las primeras formas de comunicación entre la química organometálica y la bioquímica.

Fig. 3: Los experimentos realizados en los laboratorios son muy importantes para que la química, y la ciencia en general, se desarrollen. Imagen tomada de: Wikimedia Commons.

Historia de la Química Orgánica

Los compuestos decarbono constituyen la mayoría de los seres vivos de la Tierra. El nombre de vida "basada en el carbono " procede del hecho de que la mayoría de los seres vivos están formados por compuestos de carbono. Nunca hemos visto otro tipo de vida. Los primeros químicos pensaban que las sustancias extraídas de los organismos (plantas y animales) eran un tipo de materia diferente que no podía fabricarse en un laboratorio. Llamaron a estas sustancias "compuestos orgánicos" porque no podían fabricarse en un laboratorio. El vitalismo era una idea muy extendida que afirmaba que los compuestos orgánicos estaban hechos por una fuerza vital que sólo podía encontrarse en los seres vivos. Friedrich Wohler, químico alemán, fue uno de los primeros en demostrar que esta parte del vitalismo era errónea. En 1828, informó de la fabricación de urea, que se encuentra en muchos fluidos corporales, a partir de materiales no vivos. Desde entonces, se sabe que las moléculas orgánicas siguen las mismas leyes naturales que las moléculas inorgánicas, y el grupo de los compuestos orgánicos ha crecido hasta incluir compuestos naturales y artificiales que contienen carbono. Algunos compuestos basados en el carbono, como los carbonatos y los cianuros, así como los óxidos simples como el CO y el_CO2, no se consideran orgánicos. Aunque la comunidad química no ha llegado a una definición única y clara, la mayoría coincide en que las moléculas orgánicas tienen como elemento principal el carbono, que está unido al hidrógeno y a otros átomos de carbono.