HISTORIA DE LA QUÍMICA (III): LA COMBUSTIÓN ANTES DE LAVOISIER

En nuestra entrega anterior tuvimos ocasión de señalar que las cuestiones centrales de la investigación química tenían que ver, por un lado, con el intento de entender la composición de las sustancias, penetrando, así, en la naturaleza de los “llamados” elementos –fuego, aire, agua y tierra– , y, por otro, con el desentrañamiento del cambio químico. De estos cambios químicos uno de los más espectaculares era, sin duda alguna, la combustión.

La combustión

¿Por qué era la cuestión de la combustión tan importante? ... En primer lugar porque se trata del más espectacular y fundamental de todos los procesos químicos familiares. En segundo término porque es un proceso en el que aparecen implicados los cuatro elementos aristotélicos y en tercer lugar porque la combustión es, literalmente, de importancia vital: ya que es una lenta y regulada combustión la que mantiene el calor animal en los procesos metabólicos de los que depende la vida animal.

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A fin de orientarse en el proceso de desentrañamiento de la naturaleza de la combustión conviene tener claras ciertas ideas sobre el modo en que ésta se concibe desde nuestra perspectiva actual (que no es otra que la de Lavoisier):

a) El aire es esencialmente una mezcla de dos gases, oxígeno y nitrógeno.

b) La combustión y la respiración implican reacciones químicas entre compuestos de carbono y oxígeno con producción de agua y dióxido de carbono, excepto cuando el reactivo sea sólo carbono en cuyo caso únicamente se genera dióxido de carbono.

c) Cuando un metal se calienta en presencia de aire, se forma un óxido (cal) al combinarse aquél con el oxígeno - el proceso recibía el nombre de calcinación en la literatura alquímica-.

d) Muchos óxidos, al ser calentados con carbón, generan el metal y dióxido de carbono, resultado de la combinación del oxígeno del óxido con el carbono.

e) El óxido de mercurio, tiene, sin embargo, la inusual propiedad de convertirse en mercurio metálico sin el concurso del carbón al calentarse a temperaturas elevadas.

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El esquema anterior no nació ex nihilo y no fue, ni mucho menos, el primero de los utilizados para explicar el fascinante –y trascendental– proceso de la producción de fuego; de hecho sustituyó a la denominada Teoría del flogisto que, a pesar de sus principios esencialmente erróneos (según sabemos ahora), constituyó uno de los primeros esquemas conceptuales en el que encajaban la mayor parte de los fenómenos químicos analizados a mediados del siglo XVIII.

Observado en perspectiva podemos afirmar que, al margen de esa comprensividad, el éxito de la teoría del flogisto como fundamento de la combustión se debió, a un deficiente dominio de las técnicas de aislamiento, identificación y manejo de los gases; a un insuficiente control y valoración de las medidas cuantitativas; y a la aparente facilidad con la que explicaba la más espectacular de las combustiones: la de las sustancias orgánicas.

De los dos tipos de combustión más conocidos –la de las sustancias orgánicas y la de los metales– los creadores de la teoría del flogisto escogieron como modelo, la primera; en efecto, los fieros chorros de gas ardiente emitidos de la madera o el carbón pueden haber sugerido la idea de un escape de flogisto desde los cuerpos que arden (de hecho para Becher la combustión era la rotura de un cuerpo con la expulsión de sus componentes más volátiles) hasta quedar reducidos a ligeras cenizas. Los metales, en cambio, muestran un aumento de peso cuando se calientan al aire porque el producto resultante es sólido y no escapa y se pierde en la atmósfera circundante.

El esquema articulado en la teoría del flogisto era especialmente válido para explicar no sólo la combustión de las sustancias orgánicas que ardían en el aire, sustancias ricas en flogisto que se liberaba de ellas combinándose con el aire y, en su caso, en recipientes cerrados, pudiendo llegar a saturarlo con la subsiguiente finalización de la combustión, sino que, también, permitía explicar uno de los procesos químicos de mayor utilidad práctica: la obtención de metales a partir de sus vetas por calentamiento con carbón, según el siguiente esquema:

Veta metálica (óxido) + Flogisto (del carbón)  --- Metal

Este flogisto suministraba a la sustancia terrosa un principio metalizante que lo transformaba en metal; éste, al igual que pensaban los alquimistas, era más complejo que la “cal” (óxido).

Pese a su aparente comprensividad, esta teoría ignoró dos hechos, firmemente establecidos, que contradecían los supuestos de cualquier teoría material sobre el flogisto:

a) que los metales al calcinarse experimentan un aumento (en lugar de una pérdida) de peso

b) que un volumen confinado de aire se contrae (en lugar de expandirse) al quemar un cuerpo en él.

Ya hemos mencionado que una de las razones para la pervivencia de la teoría del flogisto, aparte de por su capacidad para introducir cierto orden en un campo dominado hasta entonces por el caos, fue el escaso conocimiento de la naturaleza de los gases, de modo que puede afirmarse, sin duda, que el descubrimiento más importante del período que se extiende desde 1650 a 1750, aproximadamente, es el de la existencia de cuerpos gaseosos distintos del aire atmosférico. En paralelo con este hecho también tuvo una significación relevante el progreso en el conocimiento de los demás cuerpos.

Todo este trabajo no era, en el fondo, otra cosa que el establecimiento de la naturaleza de las sustancias y su identificación como elementales o compuestas. Un problema de gran envergadura cuya resolución no se alcanzaría hasta una época posterior con el afianzamiento de la teoría atómica de Dalton.