La química a principios del siglo XIX: el papel del Cannizzaro

Una vez aceptado el concepto de átomo según el modelo atómico de Dalton, quedaba por resolver como se combinaban éstos, generando lo que ahora conocemos como molécula. Amedeo Avogadro (1776-1856), un modesto profesor italiano (aunque de familia noble), tenía claro la diferencia entre átomo y molécula, encontrando la fórmula correcta del agua.

Avogadro propuso en 1811 su hipótesis (ahora ley) en la que enuncia que “volúmenes iguales de todos los gases, a la misma presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas (ya sean átomos o combinaciones de átomos)”.

La hipótesis de Avogadro explicaba algún hecho aparentemente inexplicable en las reacciones de gases; por ejemplo, que dos volúmenes de hidrógeno se combinen con un volumen de oxígeno para dar (sólo) dos volúmenes de vapor de agua.

De la hipótesis de Avogadro se desprende la definición de molécula, “como el agregado más pequeño de átomos, iguales o diferentes, capaces de existir independientemente y poseer las propiedades de la sustancia que se encuentra constituida por un conjunto de moléculas”. En esta definición está recogida la realidad de que los átomos individuales no existen y que incluso los elementos químicos existen como moléculas en fase gas. Analizando los resultados experimentales conocidos en la época a la luz de la hipótesis de Avogadro hubiese llevado a la conclusión de que los elementos químicos gaseosos (o fácilmente vaporizables) conocidos en la época eran moléculas diatómicas (H2 para el hidrógeno, N2 para el nitrógeno, O2 para el oxígeno, Cl2 para el cloro, Br2 para el bromo y I2 para el yodo).

Sorprendentemente, esta hipótesis pasó inadvertida para la comunidad química durante casi 50 años. Si se hubiese tenido en cuenta, el trabajo de los químicos de la época hubiese sido más fácil, se hubiese podido establecer correctamente la fórmula de muchos compuestos químicos y se hubiesen podido determinar con precisión los pesos atómicos de los elementos.

¿En qué circunstancia se produjo la aceptación de la hipótesis de Avogadro? Fue consecuencia de la insistencia de un joven químico italiano, Stanislao Cannizzaro (1826-1910), en el congreso de Karlsruke, celebrado en 1860.

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Antes del congreso, la química era un caos que procedía principalmente de las dudas sobre los  conceptos de átomo y molécula y la confusión de los pesos atómicos. Tampoco existía un criterio uniforme en símbolos químicos, nomenclatura y formulación; esta última debida a los diferentes pesos atómicos usados que daban lugar a diferentes fórmulas. Por ejemplo, una molécula tan sencilla como el ácido acético (CH3CO2H), con sólo ocho átomos de tres tipos distintos, se formulaba de 18 maneras distintas.

Para intentar debatir ideas y llegar a algún acuerdo sobre los aspectos indicados en el párrafo anterior, August Kekulé (1829-1896), Charles-Adolphe Wurtz (1817-1884) y Karl Weltzien (1813-1870) convocaron un congreso para los días 3, 4 y 5 de septiembre de 1860 en la ciudad alemana de Karlsruhe. Se invitó a todos los químicos del mundo y el congreso tuvo una gran asistencia, con 127 participantes de 12 países. Entre los asistentes se encontraban los químicos más importantes de la época. Al congreso también asistieron dos jóvenes químicos, Cannizzaro y Mendeleev. Uno de ellos (Cannizzaro) tuvo una influencia enorme en el desarrollo del congreso; y el otro (Mendeleev) recibió inspiración fundamental para desarrollar la Tabla Periódica de los Elementos Químicos.

Cannizzaro, basándose en la hipótesis de Avogadro, elaboró un documento (adaptado a partir de uno escrito en 1858, Sunto di un corso di Filosofia Chimica)  explicando las diferencias entre átomo y molécula; así como en las distinciones entre pesos atómicos y moleculares, proponiendo pesos atómicos a los elementos basándose en los datos experimentales conocidos. De esta manera se empezó a resolver muchos problemas de composición de los compuestos químicos. Cannizzaro con sus intervenciones en el congreso y con la distribución del  documento a los participantes, contribuyó a ‘poner orden en la química’; pues la hipótesis de Avogadro fue aceptada por casi todos los químicos. Esto llevaba implícito el reconocimiento de la existencia de átomos y moléculas; la posibilidad de determinar con precisión los pesos atómicos y moleculares; y a formular correctamente los compuestos químicos (a propuesta de Kekulé).

En definitiva, la aceptación de la hipótesis de Avogadro supuso un avance considerable en conceptos fundamentales de la química, como el de mol y su relación con el número de moléculas (el número de Avogadro), el tamaño de las moléculas, la estructura química y el de valencia.

Bernardo Herradón

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