Evolución del Conocimiento de la Materia: Desde la Antigüedad hasta la Química Moderna

1. Fines Utilitarios de la Manipulación de la Materia

El hombre manipulaba la materia con fines utilitarios. Así, por ejemplo, descubre la cocción de los alimentos y elabora utensilios primitivos para la caza y la agricultura en metales como el hierro y el cobre. Para mejorar esos rudimentos de metalurgia, el hombre debió hacer ensayos. Sin embargo, su conocimiento de la materia no sobrepasó el límite del empirismo.

2. Conocimientos de la Cultura Asirio-Babilónica sobre la Materia

En esta cultura se tenían conocimientos acerca de lo siguiente:

• Explotación y uso de metales (oro, plata, plomo, hierro, cobre, acero, bronce con plomo y antimonio).
• Fabricación de vidrios y esmaltes.
• Procedimientos para imitación de piedras preciosas.

Los conocimientos de esta cultura sirvieron a los sacerdotes egipcios.

3. Manifestación del Conocimiento de la Materia en la Cultura Egipcia

En la cultura egipcia, el conocimiento de la materia se dividía en dos aspectos:

Aspecto Teórico: Llamado "arte sagrado", era básicamente religioso y estaba a cargo de los sacerdotes al servicio del faraón. No significaba un intento de explicación del comportamiento de la materia.

Aspecto Práctico: La química se manifestaba como una actividad de tipo artesanal, según se aprecia a continuación:

• Metalurgia (oro, plata, cobre, bronce, hierro, estaño, plomo, zinc, mercurio, antimonio).
• Purificación de sales.
• Fermentación para la preparación de licores (vinos, cervezas).
• Técnicas para colorear vidrios.
• Procedimientos para fabricación de jabones, tinturas, perfumes, bálsamos, venenos, etc.
• Prácticas de embalsamamiento.

4. Conocimientos Prácticos de la Cultura China sobre la Materia

En esta cultura hay intentos de teorizar acerca de la constitución de la materia, como se apreciará más adelante.

En el ámbito práctico, cabe destacar los conocimientos que los chinos tenían acerca de:

• Abonos orgánicos.
• Fuegos artificiales (pólvora).
• Alfarería, loza y porcelana.
• Vidrios, barnices y lacas.
• Tintorerías.
• Imprenta y tintas.
• Sedas.
• Maderas.
• Metales (oro, plata, cobre, mercurio, hierro, estaño, plomo).
• No metales (carbono y azufre).
• Ácidos minerales y sales.
• Procedimientos para purificar el agua.

5. Empédocles y su Teoría de los Cuatro Elementos (495-435 a.C.)

Empédocles (495-435 a.C.) resumió las proposiciones de filósofos anteriores respecto a la constitución de la materia. Planteaba que estaba formada por cuatro elementos básicos, a saber: agua, aire, fuego y tierra. Las diferencias de las sustancias las atribuía a las proporciones en que dichos elementos se combinaban.

6. Aristóteles y las Cualidades de los Elementos (384-322 a.C.)

Aristóteles (384-322 a.C.) adoptó la teoría de los cuatro elementos y les asignó, a cada uno, dos de las siguientes cualidades: seco, frío, húmedo y caliente. Así, tomando como base dichas cualidades, explicaba las transformaciones de la materia. Por ejemplo, si al agua se le aplicaba fuego, perdía su cualidad de frío y se convertía en aire, que era húmedo y caliente.

7. La Materia según la Cultura China (2200 a.C.)

Hacia el año 2200 a.C., en China se había postulado la constitución de la materia basándose en cinco elementos que están en continua transformación: agua, fuego, madera, metal y tierra. A ello se alude en los antiquísimos libros chinos Shu-King y Yi-King.

El mérito de las teorías anteriores radica en el intento de explicar los cambios que experimenta la materia.

8. Leucipo y Demócrito: La Hipótesis Atómica (450 a.C.)

Con anterioridad a Aristóteles, alrededor del año 450 a.C., Leucipo y Demócrito formularon su hipótesis atómica en la que planteaban que la materia estaría constituida por pequeñas partículas a las que llamaron átomos. Dichas partículas serían indivisibles, inmutables, impenetrables y dotadas de movimiento. Al formar parte de una sustancia, entre dichos átomos existiría vacío, lo que les permitiría moverse y distribuirse de diferentes maneras. Las diferencias entre una sustancia y otra se explicaban por los distintos tamaños y formas de los átomos, así como también de su distribución o arreglo.

9. Definición de Alquimia

La alquimia es el conjunto de antiguas doctrinas y experimentos, generalmente de carácter esotérico, relativas a las transmutaciones de la materia, que fueron el precedente de la moderna ciencia química. La alquimia pretendía encontrar la piedra filosofal, capaz de convertir los metales en oro.

10. Teoría del Flogisto

La teoría del flogisto fue una teoría científica que predominó hasta el siglo XVIII y que planteaba que en los cuerpos inflamables y en aquellos de fácil combustión estaba presente una sustancia llamada flogisto, que escapaba cuando se producía la combustión.

11. Robert Boyle y la Relación entre Presión y Volumen

Robert Boyle estableció la relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante:

• El volumen es inversamente proporcional a la presión.
• Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
• Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

12. Lavoisier y la Ley de Conservación de la Materia

Lavoisier formuló la ley de la conservación de la materia: "La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma".

13. Dalton y la Ley de las Proporciones Múltiples

La ley de las proporciones múltiples de Dalton dice que dos elementos se pueden combinar para formar más de un compuesto. Las masas de un elemento que se combinan con la masa fija de otro elemento se encuentran en relación de números enteros pequeños.

14. La Materia según el Filósofo Indio Kanada (500 a.C.)

Hacia el 500 a.C., el filósofo de la India, Kanada, dejó una obra en la que se refiere a una concepción corpuscular de la materia. Suponía que las sustancias estaban constituidas por partículas que, al agregarse, pasaban a formar materias más complejas.

15. Nacimiento y Expansión de la Alquimia

La alquimia nace en Alejandría, Egipto, hacia el tercer siglo antes de Cristo. En el siglo VII d.C., se extiende a África del Norte, España, Asia Menor, Siria y Persia. En el siglo XI, los viajeros europeos la difunden por medio de los escritos de los alquimistas. De este modo, la alquimia se mantiene vigente durante la Edad Media.

16. Bases de la Alquimia

La alquimia se basaba en las artes egipcias referentes a metalurgia, vidrio y pintura, y en la filosofía griega. Aplicando las mencionadas artes, se buscaban métodos para cambiar la materia y prolongar la vida.

17. La Piedra Filosofal y los Objetivos de los Alquimistas

Había alquimistas que buscaban una sustancia mágica, a la que llamaban piedra filosofal, que haría que los metales como el hierro y el plomo se convirtieran en oro. Para otros, que intentaban dilucidar el misterio de la vida, dicha sustancia daría juventud a los ancianos y superaría ciertas enfermedades.

18. Logros de los Alquimistas en el Desarrollo de la Química

En su búsqueda de transformar los metales en oro y descubrir el elixir de la vida, cabe destacar varios logros de los alquimistas en pro del desarrollo de la química actual. Entre ellos, los siguientes:

• Utilizaron el estudio y la experimentación para conocer la naturaleza.
• Desarrollaron técnicas de laboratorio que aún se aplican.
• Intentaron representar la materia y las operaciones mediante símbolos, tratando de expresar sus características.
• Establecieron experimentalmente propiedades como la fusibilidad, a la que llamaron "mercurio", y la combustibilidad, a la que dieron el nombre de "azufre".

19. Mercurio y Azufre en la Alquimia

En la época de la alquimia, se creía que:

• Las sustancias que poseían mucho "mercurio" eran los metales, que tienen la propiedad de fundirse.
• Las materias que contenían mucho "azufre" correspondían a las sustancias volátiles, fáciles de combustionarse.

20. Paracelso y la Iatroquímica (1493-1541)

Paracelso (1493-1541) se sitúa en el periodo donde las observaciones y experiencias sistemáticas se hacen necesarias, en las cuales el criterio cuantitativo, el cálculo y la medición desempeñan un papel importante. Este plantea que las transformaciones que tienen lugar en el organismo humano son semejantes a las que el alquimista produce en su laboratorio, y su conocimiento llevaría a comprender y a eliminar enfermedades.

21. Definición de Iatroquímica

La iatroquímica es una rama de la química y la medicina. Teniendo sus bases en la alquimia, la iatroquímica busca encontrar explicaciones químicas a los procesos patológicos y fisiológicos del cuerpo humano, y proporcionar tratamientos con sustancias químicas. Se la puede considerar como la precursora de la bioquímica.

Su líder más connotado y fundador fue Paracelso, un alquimista suizo del siglo XVI. Los iatroquímicos creían que la fisiología dependía del balance de fluidos corporales específicos.

22. Contribuciones de Paracelso al Estudio de la Química

Paracelso negó la posibilidad de la transmutación en metales preciosos, aceptó la teoría aristotélica de los cuatro elementos y también los tres principios de la materia: mercurio, azufre y sal.

23. Formación de Paracelso

Paracelso no adquirió sus conocimientos en centros académicos, sino de un diario contacto con los enfermos, cuyas deficiencias orgánicas las atribuía a una alteración del equilibrio de las propiedades que, como alquimista, confería a la materia (mercurio, azufre y sal).

24. Paracelso y la Alquimia

Paracelso le asigna a la alquimia la tarea de buscar y preparar medicamentos, con lo cual se abandona el intento de transformar los metales en oro.

25. Robert Boyle y la Independencia de la Química como Ciencia

Con Robert Boyle, la química se independiza como ciencia. Le asigna su primordial objetivo, cual es el de estudiar la diversidad química de la materia para establecer la composición de las sustancias.

En su libro El químico escéptico, Boyle entrega la primera definición experimental de elemento, que básicamente es la misma que se maneja actualmente, destruyendo con ello la teoría de los cuatro elementos propuesta por los griegos. En su obra afirmaba: "Por elemento entiendo cuerpos primitivos y simples que no están formados por otros, ni pueden ser obtenidos unos de otros".

No pudo distinguir sustancias elementales de compuestas, por carecer de los procedimientos experimentales adecuados; menos aún para iniciar la búsqueda de nuevos elementos.

Pese a que con Boyle se inicia una química más científica, pasó un siglo sin que se lograra mayor avance en este sentido, por la influencia que significó la teoría del flogisto.

26. Teoría del Flogisto y su Propuesta por George E. Stahl

Propuesta por George E. Stahl en 1702, la teoría del flogisto sostenía que toda sustancia que se quemaba contenía un principio combustible, el que se eliminaba cuando la sustancia sufría combustión. Así:

Combustible → Cenizas + Flogisto

27. Hipótesis de los Flogistas

Según esta teoría, el flogisto no solo podía escapar de las sustancias que lo contenían, sino que podría ser recuperado tratando las cenizas formadas con carbón, que lo poseía en alto grado:

Cenizas + Flogisto → Combustible

(Óxido de hierro) + (Carbón) → Hierro

La teoría flogicista, que tenía su base en las antiguas ideas griegas, que explicaron las propiedades de la materia confiriéndoles principios insustanciales, tuvo vigencia durante el siglo XVIII, al término del cual fue desmentida por el veredicto de los hechos.

28. Oxidación del Hierro según los Flogistas

Según los flogicistas, si una materia como el hierro, al oxidarse, perdía su contenido de flogisto:

Hierro → Cenizas + Flogisto

Las cenizas deberían pesar menos que el hierro inicial, lo cual no sucedía: la masa del producto era mayor. Algunos seguidores de la teoría no intentaron explicación y otros, en una justificación del hecho, le confirieron una masa negativa al flogisto.

Por otra parte, según esta teoría, las sustancias que ahora se conocen como elementos corresponderían a materias complejas, puesto que contenían las cenizas y el flogisto, y el producto cenizas aparecía como sustancia más simple.

29. Mérito y Fallas de los Flogistas

Si bien los flogicistas tienen el mérito de haber formulado una teoría para explicar hechos observables, lamentablemente retardaron durante un siglo el enfoque científico de la química, por cuanto ignoraron el concepto de elemento dado por Boyle, justificaron hechos concretos en términos de principios insustanciales y no dieron importancia al aspecto cuantitativo que exigía rigor en el cálculo y la medición.