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Vida y obra de destacados químicos

El próximo 16 de diciembre se celebrará la conferencia La interesante vida y obra de destacados químicos em la sede del Club de Amigos de la UNESCO en Madrid (CAUM).

La química moderna -la que sistemáticamente empezó a aplicar el método científico- comenzó con la obra de Lavoisier a finales del siglo XVIII. A diferencia de otras ciencias como la física o las matemáticas, la madurez de la química fue más tardía. Pero la química no empezó con Lavoisier.

De hecho podemos considerar que el nacimiento de la química está unido al del ser humano, desde que nuestros ancestros fueron capaces de controlar el fuego. Durante siglos, la práctica química estuvo dominada por una práctica pseudocientífica -con nuestra perspectiva actual-, la alquimia; aunque usaba premisas y explicaciones equivocadas, contribuyó sin embargo al progreso experimental de la química. Dentro de los alquimistas podemos mencionar a Paracelso, una figura típica del Renacimiento, con aportaciones adelantadas a su tiempo.
En la charla se presentarán la obra de destacados químicos que contribuyeron a elaborar la química tal como la conocemos actualmente; es decir, una ciencia que proporciona numerosos beneficios al ser humano, desde medicinas a alimentos, pasando por materiales tecnológicos, agua potable, materiales energéticos, etc. Aparte de la obra científica, también se comentarán aspectos de su vida, para poner de relevancia que la ciencia es realizada por seres humanos.

AULA CIENCIA 16-12-16

Historia de la química: Parte 1.

El pasado día 17 de enero tuvo lugar la segunda sesión del curso de divulgación Los Avances de la Química y su Impacto en la Sociedad, consistiendo en una conferencia sobre los avances de la química a lo largo de la historia su influencia en el bienestar de la sociedad, impartida por Bernardo Herradón.

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La conferencia fue larga (alrededor de 85 minutos), pero la historia de la química no se puede contar en menos tiempo. Agradezco la paciencia de los numerosos asistentes (algunos sentados en el suelo) que siguieron la conferencia con mucha atención e interés como lo prueban las muchas preguntas que prolongaron la sesión otros 45 minutos adicionales. Especialmente es de agardecer a los estudiantes preuniversitarios asistentes que están demostrando un gran interés por la química. La copia de la conferencia en formato PDF se puede descargar aquí.

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Puesto que la conferencia fue larga y este resumen va a ser detallado, lo dividiré en varias partes. También iré publicando posts respondiendo (con cierto detalle) a las 34 preguntas que realicé sobre la historia de la química.

La conferencia empezó afirmando que la transformación del ser humano primitivo, tecnológicamente nulo, a la alta tecnología y comodidades que disfrutamos en este comienzo de siglo XXI. Este increible progreso se ha logrado gracias a la ciencia y a sus aplicaciones (la tecnología y la ingeniería). La frase de Pedro M. Etxenique de que “La ciencia es la mayor obra colectiva de la historia de la humanidad” fue recordada por su importancia en el desarrollo alcanzado por le ser humano.

Un objetivo de esta conferencia (y de muchas otras que he impartido en los últimos años, especialmente las dirigidas a estudiantes preuniversitarios) es demostrar que la historia de la química y de sus protagosnistas son una buena herramienta didáctica para enseñar química; lo que es aplicable a todas las ciencias.

A continuación me extendí en nombrar a algunos grandes científicos y su obra, para destacar el progreso de la química en los últimos 25 siglos. En esta selección, mostrada en la siguiente imagen, se ordenan los científicos (químicos, físicos, alquimistas y filósofos) en orden aproximadamente cronológico; rodeando a un matraz-planeta Tierra (que fue el logo provisional que usamos para la primera edición de este curso de divulgación).

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Los personajes que aparecen en la imagen son:

1) Demócrito de Abdera (ca 470 AC-ca 380 AC). Filósofo griego que, continuando y ampliando las enseñanzas de su maestro Leucipo, propuso la teoría de que la materia era discreta y que se podía dividir hasta un máximo; la cantidad de materia mínima e indivisible la definió como átomo. Como toda la filosofía griega, todo era especulación y no se hacían experimentos.

2) Paracelso (1493-1541). Alquimista y médico suizo, usó las “artes alquimistas” como herramienta para curar enfermedades. Seguidor de la filosofía y la religión de Lutero, viajó por toda Europa, impartiendo clases y curando enfermos. Es el fundador de la iatroquímica, precursora de la moderna área de la química médica.

3) Robert Boyle (1627-1691). El último alquimista o el primer químico. Nacido en Irlanda, de familia rica, pudo dedicar mucho tiempo a la investigación. Es uno de los fundadores de la Royal Society, la sociedad científica más antigua del mundo aún en activo. Creó lo que actualmente llamaríamos un grupo de investigación. Investigó en el comportamiento de los gases [témino acuñado por van Helmont (1579-1644)], encontrando la relación entre la presión y el volumen; el cáracter ácido de las sustancias química; diferenció entre compuesto químico y elemento químico, reconociendo la existencia de más de 4 elementos; entre muchas otras cosas. En 1661 publicó el libro El químico escéptico con el que empieza la química moderna.

4) Henry Cavendish (1731-1810). Químico inglés, una de las personas más ricas de su tiempo. Investigó en numerosas cosas, realizando las investigaciones en su casa. Descubrió el hidrógeno, fue el primero en sintetizar agua a partir de sus elementos; y determinó la constante de gravitación universal. Obtuvo muchos resultados que no publicó y que, muchos años después, desveló James C. Maxwell (1831-1879) al examinar sus archivos; entre ellos anticipó la ley de Coulomb o la ley de la inducción electromagnética. Personaje curioso y misógino, se decía de él que “nunca habló a una mujer” y que se comunicaba con notas con su ama de llaves.

5) Joseph Prestley (1733-1804). Erudito polifacético que conocía muchas lenguas y dominaba numerosas disciplinas científicas, humanísticas y sociales; desde la química a la teología pasando por la política. Se le considera el “padre de la química estadounidense” aunque estuvo poco tiempo en Estados Unidos, donde tuvo que refugiarse tras su salida de Inglaterra por motivos políticos-religiosos. Simultáneamente a Scheele descubrió el oxígeno pero no fue capaz de reconocer su importancia; también fue el primero en obtener agua carbonatada, patentando el invento; entre otras muchas aportaciones.

6) Carl Scheele (1742-1786). Descubrió el oxígeno de manera simultánea a Prestley; aunque, como él, no fue capaz de valorar su descubrimiento. Aisló e identificó numerosos compuestos orgánicos. Obtuvo cloro en estado puro pero no lo identificó como elmento, creyendo que era un compuesto. También identificó la presencia de elementos químicos nuenos en los metales molibdenita (molibdeno, posteriormente aislado por Hjelm) y tunsteinita (wolframio, posteriormente aislado por los hermanos Elhuyar).

7) Antoine Lavoisier (1743-1789) y Marie-Anne Pierrete Paulze (1758-1836). En el cuadro de Jacques-Louis David se muestran al matrimonio Lavoisier en su laboratorio. Marie-Anne fue una ayuda fundamental en la investigación de Lavoisier. Con éste comienza la química moderna aplicando de manera plena y convincente el método científico experimental a la química. Para conseguir este progreso fue fundamental el instrumental más preciso con el que Lavoisier contó; especialmente la balanza de mayor precisión que le permitió mayor exactitud en la medida. Como consecuencia de su investigación, Lavoisier formuló la ley de la conservación de la masa, la primera ley cuantitativa de la química. Fue capaz de discernir claramente entre compuestoelemento químico; este último definido como el que no puede dividirse en sus partes constituyentes; identificando la existencia de 27 elementos químicos conocidos en la época. Identificó el fósforo (aislado en 1669 por Brand) como un elemento químico. Reprodujo los experimentos de Prestley para obtener oxígeno y, lo que es más importante, lo identificó como elemento químico e identificó su papel en la oxidación y la combustión (tanto la artificial como la natural, que se produce en los seres vivos a través de la respiración); de esta manera fue capaz de explicar las transformaciones entre los metales y sus óxidos. Demostró (de manera simultánea a Smithson Tennant) que el carbón vegetal y el diamante tienen la misma composición: carbono puro. Fue un gran sistematizador, estableciendo un sistema de nomenclatura. En 1789 publicó Traité élémentaire de chimie, un libro de texto con gran influencia en la historia de la enseñanza de la química. Colaboró con Pierre Simon de Laplace (1749-1827) en la teoría del calórico y en el establecimiento del Sistema Métrico Decimal (en colaboración con otros científicos).

Nota: Continuará en un próximo post.

 

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Los avances de la química: una perspectiva histórica. Parte 1: Los protagonistas de la química (hasta Lavoisier).

El pasado día 17 de enero tuvo lugar la segunda sesión del curso de divulgación Los Avances de la Química y su Impacto en la Sociedad, consistiendo en una conferencia sobre los avances de la química a lo largo de la historia su influencia en el bienestar de la sociedad, impartida por Bernardo Herradón.

Cartel_Conferencia_BH_170113

La conferencia fue larga (alrededor de 85 minutos), pero la historia de la química no se puede contar en menos tiempo. Agradezco la paciencia de los numerosos asistentes (algunos sentados en el suelo) que siguieron la conferencia con mucha atención e interés como lo prueban las muchas preguntas que prolongaron la sesión otros 45 minutos adicionales. Especialmente es de agardecer a los estudiantes preuniversitarios asistentes que están demostrando un gran interés por la química. La copia de la conferencia en formato PDF se puede descargar aquí.

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Puesto que la conferencia fue larga y este resumen va a ser detallado, lo dividiré en varias partes. También iré publicando posts respondiendo (con cierto detalle) a las 34 preguntas que realicé sobre la historia de la química.

La conferencia empezó afirmando que la transformación del ser humano primitivo, tecnológicamente nulo, a la alta tecnología y comodidades que disfrutamos en este comienzo de siglo XXI. Este increible progreso se ha logrado gracias a la ciencia y a sus aplicaciones (la tecnología y la ingeniería). La frase de Pedro M. Etxenique de que “La ciencia es la mayor obra colectiva de la historia de la humanidad” fue recordada por su importancia en el desarrollo alcanzado por le ser humano.

Un objetivo de esta conferencia (y de muchas otras que he impartido en los últimos años, especialmente las dirigidas a estudiantes preuniversitarios) es demostrar que la historia de la química y de sus protagosnistas son una buena herramienta didáctica para enseñar química; lo que es aplicable a todas las ciencias.

A continuación me extendí en nombrar a algunos grandes científicos y su obra, para destacar el progreso de la química en los últimos 25 siglos. En esta selección, mostrada en la siguiente imagen, se ordenan los científicos (químicos, físicos, alquimistas y filósofos) en orden aproximadamente cronológico; rodeando a un matraz-planeta Tierra (que fue el logo provisional que usamos para la primera edición de este curso de divulgación).

Diapositiva003

Los personajes que aparecen en la imagen son:

1) Demócrito de Abdera (ca 470 AC-ca 380 AC). Filósofo griego que, continuando y ampliando las enseñanzas de su maestro Leucipo, propuso la teoría de que la materia era discreta y que se podía dividir hasta un máximo; la cantidad de materia mínima e indivisible la definió como átomo. Como toda la filosofía griega, todo era especulación y no se hacían experimentos.

2) Paracelso (1493-1541). Alquimista y médico suizo, usó las “artes alquimistas” como herramienta para curar enfermedades. Seguidor de la filosofía y la religión de Lutero, viajó por toda Europa, impartiendo clases y curando enfermos. Es el fundador de la iatroquímica, precursora de la moderna área de la química médica.

3) Robert Boyle (1627-1691). El último alquimista o el primer químico. Nacido en Irlanda, de familia rica, pudo dedicar mucho tiempo a la investigación. Es uno de los fundadores de la Royal Society, la sociedad científica más antigua del mundo aún en activo. Creó lo que actualmente llamaríamos un grupo de investigación. Investigó en el comportamiento de los gases [témino acuñado por van Helmont (1579-1644)], encontrando la relación entre la presión y el volumen; el cáracter ácido de las sustancias química; diferenció entre compuesto químico y elemento químico, reconociendo la existencia de más de 4 elementos; entre muchas otras cosas. En 1661 publicó el libro El químico escéptico con el que empieza la química moderna.

4) Henry Cavendish (1731-1810). Químico inglés, una de las personas más ricas de su tiempo. Investigó en numerosas cosas, realizando las investigaciones en su casa. Descubrió el hidrógeno, fue el primero en sintetizar agua a partir de sus elementos; y determinó la constante de gravitación universal. Obtuvo muchos resultados que no publicó y que, muchos años después, desveló James C. Maxwell (1831-1879) al examinar sus archivos; entre ellos anticipó la ley de Coulomb o la ley de la inducción electromagnética. Personaje curioso y misógino, se decía de él que “nunca habló a una mujer” y que se comunicaba con notas con su ama de llaves.

5) Joseph Prestley (1733-1804). Erudito polifacético que conocía muchas lenguas y dominaba numerosas disciplinas científicas, humanísticas y sociales; desde la química a la teología pasando por la política. Se le considera el “padre de la química estadounidense” aunque estuvo poco tiempo en Estados Unidos, donde tuvo que refugiarse tras su salida de Inglaterra por motivos políticos-religiosos. Simultáneamente a Scheele descubrió el oxígeno pero no fue capaz de reconocer su importancia; también fue el primero en obtener agua carbonatada, patentando el invento; entre otras muchas aportaciones.

6) Carl Scheele (1742-1786). Descubrió el oxígeno de manera simultánea a Prestley; aunque, como él, no fue capaz de valorar su descubrimiento. Aisló e identificó numerosos compuestos orgánicos. Obtuvo cloro en estado puro pero no lo identificó como elmento, creyendo que era un compuesto. También identificó la presencia de elementos químicos nuenos en los metales molibdenita (molibdeno, posteriormente aislado por Hjelm) y tunsteinita (wolframio, posteriormente aislado por los hermanos Elhuyar).

7) Antoine Lavoisier (1743-1789) y Marie-Anne Pierrete Paulze (1758-1836). En el cuadro de Jacques-Louis David se muestran al matrimonio Lavoisier en su laboratorio. Marie-Anne fue una ayuda fundamental en la investigación de Lavoisier. Con éste comienza la química moderna aplicando de manera plena y convincente el método científico experimental a la química. Para conseguir este progreso fue fundamental el instrumental más preciso con el que Lavoisier contó; especialmente la balanza de mayor precisión que le permitió mayor exactitud en la medida. Como consecuencia de su investigación, Lavoisier formuló la ley de la conservación de la masa, la primera ley cuantitativa de la química. Fue capaz de discernir claramente entre compuestoelemento químico; este último definido como el que no puede dividirse en sus partes constituyentes; identificando la existencia de 27 elementos químicos conocidos en la época. Identificó el fósforo (aislado en 1669 por Brand) como un elemento químico. Reprodujo los experimentos de Prestley para obtener oxígeno y, lo que es más importante, lo identificó como elemento químico e identificó su papel en la oxidación y la combustión (tanto la artificial como la natural, que se produce en los seres vivos a través de la respiración); de esta manera fue capaz de explicar las transformaciones entre los metales y sus óxidos. Demostró (de manera simultánea a Smithson Tennant) que el carbón vegetal y el diamante tienen la misma composición: carbono puro. Fue un gran sistematizador, estableciendo un sistema de nomenclatura. En 1789 publicó Traité élémentaire de chimie, un libro de texto con gran influencia en la historia de la enseñanza de la química. Colaboró con Pierre Simon de Laplace (1749-1827) en la teoría del calórico y en el establecimiento del Sistema Métrico Decimal (en colaboración con otros científicos).

Nota-1: Continuará en un próximo post.

Nota-2: Este post participa en el XXI Carnaval de Química que aloja UNUNCUNDIO en su blog Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión

Bernardo Herradón García
CSIC
b.herradon@csic.es

Lavoisier y el oxígeno (1776)

Hoy hace 236 años (19 de abril de 1776) que Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794) presentó, en la Real Academia de Ciencias de Francia, sus investigaciones sobre la combustión; reclamando la prioridad del descubrimiento del oxígeno al identificar su papel fundamental en la combustión. Aunque el oxígeno fue aislado unos años antes, independientemente, por Carl Wilhem Scheele (1742-1786) y Joseph Priestley (1733-1804); estos no interpretaron correctamente su comportamiento químico. La prioridad del descubrimiento ha sido teatralizada en la obra Oxigeno, escrita por Roald Hoffmann y Carl Djerassi.

Lavoisier nació en el seno de una familia acaudalada. Aunque obtuvo un título de licenciado en leyes, nunca llegó a ejercer como tal. Desde joven se interesó por la ciencia y recibió clases en diversas disciplinas. Se interesó por la política, llegando a ser administrador de la Ferme Générale, una institución de carácter semi-feudal que recolectaba impuestos por mandato real.
En sus investigaciones contó con la ayuda inestimable de su esposa Anne-Marie Paulze (1758-1836), que colaboró con Lavoisier en experimentos, ilustró sus publicaciones y tradujo numerosos textos escritos por los químicos ingleses de la época.

Entre las aportaciones de Lavoisier hay que destacar las siguientes:

1) Rigor en las medidas. Perfeccionó las balanzas para hacer pesadas precisas.
2) En su libro Réflexions sur le phlogistique (1983) derribó la teoría del flogisto debido a su inconsistencia para explicar hechos experimentales.
3) Estableció firmemente el concepto de elemento químico (el que no se puede descomponer en partes más pequeñas) a diferencia de la sustancia compuesta. Caracterizó como elemento químico el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno, el fósforo, el mercurio, el zinc y el azufre.
4) Comprobó que cuando un metal se oxida al aire, la ganancia de peso del material obtenido respecto al metal es igual al peso que pierde el aire.
5) También realizó experimentos en sentido contrario. Liberó oxígeno de algunos compuestos como el óxido de mercurio (repitiendo el experimento de Priestley) y comprobó que el peso perdido por el óxido era igual al ganado por el ambiente que le rodeaba.
6) Estos experimentos le llevaron a formular la ley de la conservación de la masa, que cronológicamente fue la primera ley básica en química, enunciada en 1775. La ley afirma que la masa ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.
7) Identificó inequívocamente el papel del aire en la combustión y oxidación. Repitió los experimentos de químicos anteriores sobre el aire y sus componentes, dando nombre al oxígeno y al nitrógeno (azote, que significa ‘sin vida’ en griego, y que actualmente es el término en francés para el nitrógeno). La importancia del oxígeno para explicar las reacciones químicas fue magistralmente desvelada por Lavoisier en 1776, por lo que frecuentemente se considera a Lavoisier el descubridor del oxígeno. La historia del descubrimiento del oxígeno lleva a la reflexión sobre el descubrimiento científico y la consciencia de haber descubierto algo.

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8 ) El nombre oxígeno procede de las palabras griegas oxys (ácido) y genos (generación). Propuso la teoría de que el oxígeno en una sustancia química producía la acidez de la misma; puesto que en aquella época, todas las sustancias con carácter ácido contenían oxígeno. Décadas después se encontró que esta regla no es general.
9) En 1783 anunció que el agua está constituida por la combinación de hidrógeno y oxígeno, redescubriendo el resultado obtenido previamente por Henry Cavendish (1731-1810). Renombra el gas inflamable de Cavendish como hidrógeno (generador de agua en griego).
10) En colaboración con el matemático Pierre-Simon de Laplace (1749-1827), realizó experimentos de calorimetría para determinar el calor desprendido en las reacciones químicas, especialmente en la producción de dióxido de carbono; que comprobó que se formaba tanto al quemar una sustancia química con carbono como en la respiración; proponiendo que ésta era una combustión lenta.
11) Probó que la composición química del carbón (el combustible usado en la época) y el diamante era la misma: carbono puro. Esto lo realizó quemando ambas sustancias (usando la luz del Sol), comprobando que se formaba la misma sustancia química (dióxido de carbono) y en la misma cantidad. Estos experimentos fueron corroborados y perfeccionados posteriormente por Smithson Tennant (1761-1815).
12) En su libro Méthode de nomenclature chimique (1787) elaboró un sistema de nomenclatura, lo que facilitaría el intercambio de información de una manera más precisa. La mayoría de la nomenclatura de Lavoisier está aún en uso.
13) En su libro Tramité Élémentaire de Chimie (1789) sistematizó los conceptos químicos conocidos en la época.
14) Colaboró en la instauración del Sistema Métrico Decimal.

Los numerosos resultados alcanzados por Lavoisier le proporcionaron gran prestigio entre la comunidad científica. Sin embargo, su vida y trayectoria científica fueron trágicamente segadas como consecuencia de la Revolución Francesa, que le condenó por sus actividades como recaudador de impuestos. A pesar de los ruegos para que se perdonara su vida en consideración a sus grandes aportaciones científicas, fue decapitado el 8 de mayo de 1794. Fue una gran pérdida para la química. El matemático Joseph-Louis de Lagrange (1736-1813) dijo “bastó un instante para separar su cabeza del cuerpo, Francia no producirá otra cabeza igual en un siglo“.

Adaptado del libro Los Avances de la Química (Libros de la Catarata-CSIC, 2012).

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Esta entrada participa en la XIV edición del Carnaval de Química, que aloja el blog Educación Química.

Bernardo Herradón  García
CSIC
b.herradon@csic.es