Importancia de la Química en la historia de la humanidad

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Doctor Juan Manuel Barbarín Castillo

Antoine Laurent Lavoisier y su esposa

La Química ha desempeñado un papel de primera importancia en las grandes transformaciones de la sociedad, aun antes de que el ser humano pudiese descubrir que se trata de una Ciencia Básica dotada con una amplia gama de aplicaciones.

Un claro ejemplo de ello es el descubrimiento del fuego, cuyo origen se remonta a un pasado tan remoto que no existe memoria o constancia que registre tal evento. El descubrimiento del fuego permitió a los antiguos modificar y mejorar la dieta mediante la cocción de sus alimentos, ampliando así las posibilidades de desarrollo físico y, muy probablemente, hasta de evolución de especies, para llegar hasta el actual Homo Sapiens a partir de una larga secuencia evolutiva que parece ser se inició con los remotos Australopitecinos, iniciadores del linaje de los homínidos.

LA QUÍMICA Y LOS IMPERIOS DE LA ANTIGÜEDAD

La Química fue clásicamente definida como “la ciencia que estudia la materia y sus transformaciones”, de tal manera que el descubrimiento y uso del fuego dio un avance inicial al desarrollo de la Química antes de que fuese formalmente reconocida como ciencia. Así, la cultura Asirio Babilónica (cuya cuna fue el actual Iraq) se convirtió en la primera potencia o imperio de la antigüedad gracias a la Química, mediante el aprovechamiento de los cambios en la materia sometida al fuego; ellos desarrollaron la tecnología de los ladrillos de barro cocidos, mediante los cuales sus edificios llegaron a ser más seguros, sus hogares más confortables y, muy importante, crearon un bien de consumo cuyas exportaciones les dieron el poderío económico para sostener al ejército del imperio y a una casta de pensadores, astrónomos e incipientes tecnólogos de alimentos. Fue en ese imperio donde también se desarrolló la ciencia y arte de fermentar el jugo de uva para transformarlo en vino. Gracias al ingenio de los asirios, se tuvo también la más antigua biblioteca con documentos escritos en caracteres cuneiformes sobre tablillas hechas de barro cocido.

El uso del fuego se halla estrechamente relacionado con la fabricación de artículos de cerámica (29 mil a 25 mil años a. C.), con la metalurgia a base de cobre (2600 años a. C.), con el advenimiento de la Edad de Bronce en el segundo milenio anterior a nuestra era, en que el bronce fue utilizado para la fabricación de armas y herramientas; con el uso del peltre en China y Egipto en el primer milenio anterior a esta era; con el desarrollo de la metalurgia a base de hierro, iniciada por los Hititas en el siglo XVI (a. C.), y que fue seguida por el acero al carbón en el siglo XIII (a. C.), para llevar hasta la producción de vidrio en Grecia y Siria en el siglo X (a. C.). En resumen, el uso del fuego llevó al descubrimiento del vidrio, a la purificación de metales y al nacimiento de la metalurgia y la cerámica.

LA ALQUIMIA Y LOS ALQUIMISTAS

El oro fue conocido y muy apreciado en el antiguo Egipto (2600 a. C.), y llegó a ser un metal precioso desde entonces. La búsqueda de un método que pudiese convertir los metales baratos en oro, a través de una supuesta Piedra Filosofal, y el lograr encontrar el Elíxir de la Vida que proporcionara salud a una población víctima de epidemias como la fiebre bubónica, dio un impulso al trabajo efectuado en incipientes laboratorios en los que debían aplicarse métodos experimentales. Esa etapa de desarrollo de la Química se conoce como Alquimia, una proto-ciencia mezclada con astrología, medicina, misticismo y filosofía, cuya vigencia duró unos 2500 años e involucró a las civilizaciones de Mesopotamia, Antiguo Egipto, Persia, India y China, pasando luego a Grecia y Roma, para culminar en Europa.

El dominio de la Alquimia terminó apenas en el siglo XIX, cuando la Química recibió finalmente el reconocimiento de Ciencia. A pesar de toda una amplia gama de observaciones y aportaciones que la Alquimia hizo al conocimiento de la naturaleza, la falta de un sistema apropiado para nombrar las sustancias y sus propiedades, así como claridad en la descripción de los experimentos, hizo a ésta una ciencia oscura en donde proliferaron los charlatanes defraudadores, al grado de que Dante Alighieri en sus escritos manda a todos los alquimistas “al infierno”, mientras que el Papa Juan XXII de Avignón ordenó a todos los alquimistas que abandonaran Francia en el año 1317.

A lo largo del siglo XVIII se sucedieron importantes desarrollos tecnológicos que, vistos a la luz de los métodos de trabajo de entonces, pueden ser atribuidos a la Alquimia en franco proceso de evolución hacia la Química. Entre los procesos patentados más importantes de ese siglo se encuentran: 1) La producción de zinc por destilación a partir de smithsonita (mineral de óxido de zinc) y carbón, de William Champion, en 1738; 2) La producción en alto volumen de acero al carbón, mediante el proceso de crisol (crucible technique), de Benjamín Huntsman, en 1740; 3) La patente del cemento hidráulico para ser usado como recubrimiento externo, de Bry Higgins, en 1779, y, 4) La batería ácida de cobre y zinc, de Alessandro Volta, en 1799. Estos desarrollos tecnológicos, en conjunción con los conocimientos acerca de la naturaleza y propiedades de la materia ya abordadas desde el punto de vista microscópico o atomista, pusieron el escenario listo para un brillante inicio del siglo XIX.

LA QUÍMICA COMO CIENCIA

La Época Moderna de la Química se inició en el siglo XIX, con el acelerado descubrimiento de muchos de los elementos, los que debieron acomodarse de manera sistemática en una Tabla Periódica diseñada conforme al orden ascendente en sus masas atómicas, y luego conforme al número atómico. Por entonces se empezó a aceptar la idea divulgada en 1808 por el científico Británico John Dalton, de que la materia estaba formada por átomos, definidos como las partículas más pequeñas e indivisibles que forman a la materia observable y que se distinguen por su masa, ideas que Dalton retomó de los filósofos de India y Grecia pero que quedaron en el olvido y en la censura por más de dos mil años.

Antes de Dalton, otro científico Británi-co, Robert Boyle (1627–1691), pudo apreciar la diferencia entre la Alquimia y la Química. Fue el primero en describir los gases, aplicó el método científico en la Alquimia y reconoció los átomos como las partículas más pequeñas de la materia, aunque en lugar de átomos les llamó “corpúsculos”. A pesar de todas estas ideas revolucionarias, re-trabajadas a lo largo de casi 150 años por Boyle y Dalton, la persona reconocida como “Padre de la Química” fue el Francés Antoine Lavoisier gracias a su ley de “conservación de la masa” enunciada en 1789.

Durante el siglo XIX y la primera década del siglo XX, los químicos estuvieron fuertemente divididos en dos grandes grupos antagónicos: los atomistas, que aceptaban la Teoría Atómica de Dalton, y los que se oponían a ella. Un claro y triste ejemplo de ello lo representa el trabajo de Avogadro (1776-1856), que en 1811 propuso que muchos gases, como por ejemplo el oxígeno (O2), se hallan constituidos de moléculas bi-atómicas. Esa verdad fue finalmente aceptada 50 años después, un triunfo personal que Avogadro no alcanzó a ver. Ahora es fácil imaginar las razones de los oponentes al atomismo, ya que entonces no era posible demostrar experimentalmente la existencia del átomo y menos aún que estuviese constituido de partículas menores, o sub-atómicas, llamadas neutrones y protones (localizadas en el núcleo) y electrones que giran y forman una nube de carga negativa alrededor del núcleo positivo. No obstante todas esas dificultades, Michael Faraday logró encontrar, alrededor del año 1840, que existe una relación exacta entre la cantidad de electricidad utilizada en una reacción de electrólisis o de electro-depositación, y las cantidades de elementos metálicos transformados en el proceso, con la consecuencia adicional de que existen relaciones fijas entre las cantidades de los diferentes elementos. Sus investigaciones fueron una prueba temprana de lo correcto pregonado por los atomistas.

Durante el siglo XIX se incrementó grandemente el conocimiento en las ciencias naturales, y muchos pensadores aportaron ideas para el desarrollo de teorías que hasta nuestros días mantienen su vigencia. Aunado a ello, el mundo vio el desarrollo de los imperios modernos, de continentes colonizados por las potencias europeas de entonces y un aumento de población que brindó también el estímulo renovado de extraer recursos naturales de las colonias y transformarlos en bienes para incrementar la riqueza de esas potencias. Ese escenario describe de manera simple las condiciones en que se inició la Revolución Industrial en Europa durante la segunda mitad del siglo XIX. Entre las grandes contribuciones hechas por la Química durante el siglo XIX sobresalen las siguientes: 1) La invención del termocople, por T. Seebeck, en 1821; 2) La patente del Cemento Pórtland, por J. Aspin, en 1824; 3) La producción de aluminio metálico, por H. Ørsted, en 1825; 4) La invención del hule vulcanizado, por Charles Goodyear; en 1839; 5) La invención de la fotografía usando plata y sus sales, por L. Daguerre y W.F. Talbot, en 1839; 6) El Proceso de Bessemer para la producción masiva de acero, patentado en 1855; 7) La primera presentación de la fotografía a colores, por J.C. Maxwell, en 1861 y, 8) La construcción de las primeras celdas solares, por Charles Fritts, usando laminillas de selenio, en 1883.

CIENCIAS DIVERSAS EN APOYO DE LA QUÍMICA

Fue también en el siglo XIX cuando, ya siendo la Química una Ciencia Cuantitativa, los químicos abordaban sus estudios utilizando también los recursos de las diversas ciencias como la Física, Biología y Matemáticas; en ese contexto se sentaron las bases de la Fisicoquímica, Termodinámica, Mecánica Cuántica, Bioquímica, Electroquímica, etcétera. Entre todos ellos cabe mencionar a Willard Gibbs, de Estados Unidos, que puso las bases para la comprensión de los equilibrios en que co-existen las diferentes formas de la materia, un tema llamado “Regla de las Fases de Gibbs”, cuyo desarrollo sirvió de impulso para el enriquecimiento de campos de aplicación tan diversos como las industrias de los aceros y todo tipo de aleaciones en metalurgia, cementos, vidrios, materiales cerámicos, etcétera.

John Dalton (Eaglesfield, Cumberland (Reino Unido), 6 de septiembre de 1766 – †Manchester, 27 de julio de 1844). químico, físico y matemático inglés. Con 12 años, en 1778, comenzó a impartir enseñanza elemental en Cumberland, y a partir de 1780 lo hizo en Kendal durante 12 años más.

LA QUÍMICA EN EL SIGLO XX

Durante la primera década del siglo XX quedó finalmente resuelto el conflicto entre los atomistas y sus detractores; se reconoció al átomo y se definieron mu-chas de sus características; se demostró la existencia de los protones y electrones; se asoció a la electricidad con partículas discretas llamadas “electrones” de carga negativa, y se preparó el camino para un siglo de grandes descubrimientos, de grandes desarrollos tecnológicos y, desafortunadamente, también grandes guerras.

Ya la Química ha dejado atrás la imagen del estudioso encerrado en un laboratorio, con complejos aparatos de vidrio y fórmulas escritas en botellas. Ahora el químico se abastece también de conocimientos profundos de la Física, Mecánica, Eléctrica, Matemáticas y hasta Astronomía, dejándose acompañar por instrumentos acordes con las ciencias que debe involucrar en sus estudios de la Química.

Entre las muchas aportaciones hechas por la Química a la sociedad en el siglo XX se mencionan las siguientes: 1) El proceso para elaborar rubíes sintéticos, de A. Verneuil, en 1902; 2) El invento de plástico duro llamado bakelita, por L. Baekeland, en 1909; 3) El descubrimiento de la superconductividad, en 1911, por Kammerling Onnes, quien por cierto fue el primero en obtener helio líquido, para lo cual debió acercarse al cero absoluto de temperatura como nadie lo hizo antes; 4) La invención del acero inoxidable, por H. Brearley, en 1912; 5) El crecimiento de cristales sencillos de metales, por J. Czochralski, en 1916; 6) El vidrio Pirex, inventado por los científicos de Corning Inc. en 1924; 7) El desarrollo de hule sintético (neopreno), por J. Nieuwland, y del nylon, por W. Carothers, ambos en 1931; 8) El teflón, inventado por Roy Plunkett en 1938; 9) El primer transistor de germanio, inventado en 1947, simultáneamente con la primera aplicación de un producto cerámico con propiedades piezoeléctricas, usado en las agujas de tocadiscos; 10) Por primera vez son vistos átomos individuales mediante un microscopio de campo iónico en 1951; 11) J. Watson y Crick dedujeron la estructura de doble hélice del ADN, utilizando patrones de difracción de rayos X, llevando a la explosión en las investigaciones en la bioquímica o Química de la Vida; también se desarrollaron catalizadores metálicos que redundaron en la mejora de los polietilenos; ambos eventos fueron en 1953, 12) Los hermanos Pilkington patentaron el proceso de vidrio flotado en 1959; 13) En 1968 se desarrolló la pantalla de cristal líquido por RCA, ahora tan cotidiana hasta en relojes baratos; 14) En 1970, Dow Corning desarrolló fibras ópticas a base de silicio, etcétera. En ese mismo siglo se inventaron también los gases refrigerantes Freón y sus variedades ecológicas, aunque inicialmente la industria de la refrigeración tuvo un gran auge gracias al Freón; desafortunadamente se descubrió, 50 años después de su primera aplicación, que la capa de ozono era dañada por estos gases. El siglo XX vio el nacimiento de la Cosmoquímica y de anteriormente insospechadas aplicaciones de la Química en estudios de Paleontología.

EPÍLOGO

La Química es la Ciencia de la Vida y de la Materia Inanimada. Estudia las transformaciones físicas y químicas de la materia en conjunto con la energía involucrada en esas transformaciones, estableciendo las condiciones en las que ellas se llevan a cabo, a fin de evaluar el efecto de las condiciones sobre dichas transformaciones. La Química es una Ciencia experimental y teórica; la teoría establece la plataforma racional, expresada en el lenguaje de las matemáticas, mediante la cual es posible explicar, predecir y representar los asombrosos fenómenos naturales y artificiales abarcados por la Química. La Química debiera estar en los planes de estudios de todas las carreras universitarias y técnicas, pues nadie se libra de necesitar conocimientos acerca de la Química en un mundo actual tan sofisticado y tan dependiente de esta Ciencia.

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