domingo, 7 de junio de 2009

El concepto átomo y la Química

El concepto átomo y la Química
Intentar establecer los verdaderos orígenes de algún suceso de relativa antigüedad es una tarea colosal, y podríamos decir que casi imposible si el caso fuera conocer los orígenes que propiciaron las primeras ideas desde las cuales emanó el concepto átomo. Algo similar es cierto cuando se trata un asunto tan íntimamente enlazado a dicho concepto, como lo es el de esta breve exposición. Sin embargo, se puede acometer tan tamaña empresa de forma aproximada basándonos en indicadores confiables como lo serían los conocimientos acumulados a lo largo de los siglos, antiguos escritos, hallazgos antropológicos y otros. No es imposible, entonces, obtener logros significativos y trascendentales. Prueba de ello, lo son los logros alcanzados en la tarea de descifrar los orígenes del “homo sapiens”.
A continuación se presentará, aunque brevemente, lo que pretende ser lo más fundamental de lo que probablemente se hilvanó para que surgiera la Química. EL advenimiento de ésta queda hermanado (indisoluble y paralelamente) al concepto átomo.
Según Isaac Asimov: “Cuando los primeros seres humanos comenzaron a utilizar herramientas, las tomaban tal y como las encontraban en la naturaleza. Un pedazo de hueso de algún animal grande se podía usar como un garrote; así como también una rama larga de un árbol. Una piedra era un proyectil conveniente.
Según los milenios pasaron, los seres humanos aprendieron darle filo a las rocas o a hacerles un extremo puntiagudo. Aprendieron a darle forma a las rocas para utilizarlas como mangos de madera. Sin embargo, las rocas permanecieron siendo rocas y la madera siendo madera.
Aún así, a veces ocurrían cambios en la naturaleza de las substancias. Un rayo podía iniciar un fuego en algún bosque y las negruzcas o polvorientas cenizas dejaban de ser la madera que una vez fueron. La carne putrefacta olía mal y antes no; los jugos de frutas se tornaban agrios con el tiempo.
Son tales cambios en la naturaleza de las substancias (acompañados por los cambios fundamentales de la estructura de las substancias, como eventualmente la raza humana descubrió) los que forman el objeto de estudio de la rama de las ciencias que se llama Química. Las alteraciones fundamentales en la naturaleza y la estructura de las substancias son los cambios químicos.
La oportunidad de utilizar los cambios químicos deliberadamente para su propio beneficio surgió cuando el ser humano dominó el arte de iniciar y mantener el fuego. De esta manera, la raza humana aprendió a usar materiales relativamente raros. En la búsqueda de las propiedades más útiles de los nuevos materiales, aprendió a involucrarse en todos los inconvenientes de la tediosa investigación y los procesos. Estos materiales se conocen como metales, una palabra que expresa en sí misma estos cambios tempranos ya que se deriva, posiblemente, de un término griego que significa “investigar por”.
Los primeros metales encontrados deben haberse detectado en forma de “pepitas”. Ellos debieron contar con el oro y el cobre por ser éstos de los pocos metales que se encuentran libres en la naturaleza. El color rojizo del cobre y el amarillento del oro debieron capturar su mirada, su atención.
El cobre y el oro son maleables; esto es se pueden hacer anchas láminas de ellos sin que se rompan. Indudablemente, esta propiedad se descubrió por accidente, pero poco después de este descubrimiento, el sentido artístico de los humanos les permitió usar las “pepitas” de oro y cobre para formar objetos más filosos y puntiagudos con mayor facilidad que con las piedras y darles formas más intrincadas realzando su belleza.
El cobre era el más raro de los dos metales, hasta que se descubrió que no era necesario hallarlo en forma de cobre como tal. Podía obtenerse a partir de una piedra. Se podría asegurar que este descubrimiento se realizó en un fuego con madera entre unas rocas que incluyera entre ellas algunas de un color azulado. Entre las cenizas, tal vez se encontraron más tarde algunos glóbulos de cobre. Tal vez, esto había ocurrido muchas veces antes hasta que eventualmente alguien se diera cuenta de que si las rocas apropiadas se encontraran, entonces mediante su calentamiento en el fuego de madera, se encontraría como producto cobre cada vez. Esto pudo haber sucedido 4000 años a.C. en la península del Sinaí al este de Egipto o en áreas montañosas al este de Sumeria , hoy Irán. De este modo, el cobre se volvió común. Su calentamiento, en unión a otros metales, produjo lo que se conoce como aleaciones, obteniéndose así metales más duros o fuertes que el cobre, como lo es el bronce, la aleación del cobre con el estaño. El bronce se usó para armas y armaduras. Surgió la Edad de Bronce, sustituyendo a la Edad de Piedra. El evento más famoso de la Edad de Bronce lo fue la Guerra de Troya en la cual guerreros escudados con bronce se arrojaban lanzas con puntas del mismo metal.
Los trabajadores de los metales ( forjadores ) obtuvieron prestigio comparable al de los físicos nucleares de hoy. Hephaestus, el dios lisiado de la forja fue el “smith” (forjador) divino de la mitología griega. No es por accidente que el apellido Smith sea hoy en día uno de los más comunes en Europa.
Los humanos de la Edad de Bronce descubrieron un metal aún más fuerte que el bronce: el hierro. Su rareza se debió a que sólo se encontraba en los restos de meteoritos, los cuales no son comunes. De las rocas no lo pudieron obtener. Se necesitaba un calor más intenso que el que ellos podían conseguir con la madera. Este calor para lograr fundir las rocas que contenían hierro, no se consiguió hasta el 1500 a.C cuando el carbón y la ventilación estuvo a su alcance. Con la aleación del hierro con parte del carbono presente en el carbón se obtuvo el acero, lo que propició la Edad de Hierro.
Para esa época, algunos griegos penetraron a Canaan y trajeron consigo armas de hierro, lo cual les ayudó a desarrollar su gran civilización. Antes de su debacle, el arte práctico de estas transformaciones había alcanzado un desarrollo extraordinario, particularmente en la civilización egipcia. Estos dominaban, además, el arte de la pigmentación a partir de minerales y de los jugos e infusiones de las plantas. De acuerdo con algunos historiadores, la palabra khemeia se deriva de la palabra kham, nombre egipcio de su tierra. Khemeia quiere decir entonces, “el arte egipcio” .
Otros favorecen la idea de que la palabra khemeia se deriva del griego khumus que significa el jugo de una planta, queriendo decir entonces, “el arte de la extracción de jugo”. Si el jugo se refiere al metal fundido, khemeia querría decir “el arte de la metalurgia”. Khemeia es pues, el ancestro para la palabra Química.”
Las distintas sustancias que se entremezclaban, que se trabajaban hasta lograr obtener otras nuevas, fueron objeto de estudio. La composición de estos cuerpos vino a ser parte del inquirir filosófico. Los filósofos griegos contribuyeron significativamente a la concepción de la materia cuyo conocimiento conduciría, quizás no intencionadamente, a explicar los cambios que se observaban en las diferentes sustancias. Seguidamente, se exponen las ideas principales sobre la constitución de los cuerpos, sugeridas por algunos de los más renombrados filósofos griegos.

Los elementos griegos
Existe un cúmulo de opiniones sobre la constitución de los cuerpos que representa nuestra herencia de la antigüedad. Los filósofos griegos consideraban que los cuerpos consistían de ciertas substancias fundamentales llamadas « elementos », en los cuales se podía descomponer. En su búsqueda de la « realidad », los filósofos naturalistas desarrollaron la teoría de que todas las cosas estaban formadas por un elemento primario. Tales de Mileto (aproximadamente 640-548 a.C. ) consideró como elemento primario al agua ; Anaxímenes (aproximadamente 560-500 a.C.), al aire, y Heráclito (aprox. 536-470 a. C.), al fuego. Los elementos en sí eran considerados invariables. Empédocles (aproximadamente 490-430 a.C.) admitía como fundamento del mundo cuatro raíces de las cosas: fuego, aire, agua y tierra; y dos fuerzas: la de atracción, que las unía, y la de repulsión que las separaba.
Un paso hacia la concepción de la idea de átomos aparece con Anaxágoras (aprox. 498-428 a.C.). Creía que los cuerpos eran divisibles y que su divisibilidad tenía límites si habían de conservarse siempre las características del cuerpo. El oro, por ejemplo, estaba compuesto de pequeños “gérmenes” de oro. Según Aristóteles, el fundador de la Teoría Atómica fue Leucipo, quién vivió alrededor del año 500 a. de C. Esta teoría fue adoptada y propagada por Demócrito (468-370 a.C.) y, según ella, los átomos tenían forma, eran duros, invisibles y estaban en constante movimiento. El universo, según Demócrito, era un inmenso vacío, en el cual se movía un enorme conjunto de átomos.
Fueran átomos o gérmenes los constituyentes de la materia, la idea del discontinuo de los cuerpos no prosperó. Fue la concepción aristotélica la que prevaleció. De acuerdo con Asimov, de la misma fuente anterior:
“Aristóteles creía en los elementos como la combinación de dos pares de fuerzas opuestas: caliente y frío; seco y mojado. Pensaba que una propiedad no se podía combinar con su opuesto Tampoco pensaba que los nombres así señalados se refirieran literalmente a la sustancia que nombraban, Esto es, por ejemplo, que el agua que se puede tocar y sentir no era el elemento “agua”, sino que era lo más cercano a ese elemento. Así, podían existir cuatro posibles combinaciones, cada una de las cuales representaba a un elemento: caliente-seco era fuego, caliente-húmedo era aire, fría- seca era tierra y fría-húmeda era agua.
Aristóteles asignó a cada elemento unas propiedades particulares. La naturaleza de la tierra era caer y la del fuego, subir. Los cuerpos celestes poseían características que diferían de los cuerpos terrestres. En vez de caer o subir, los cuerpos celestes parecían moverse en círculos inmutables alrededor de la Tierra. Por lo tanto, Aristóteles razonó que los cielos deben componerse de un quinto elemento que llamó éter (de la palabra que significa “brillar” ), la “quinta esencia”. Como los cielos parecían inmutables, consideró al éter como perfecto, eterno e incorruptible, bastante diferente a los cuatro (4) elementos imperfectos de la Tierra”

Alquimia
A pesar de la sujeción a la autoridad aristotélica por gran parte de los filósofos y posteriormente de científicos, la hipótesis atómica quedó latente, en espera de un despertar. En este aspecto, Asimov narra:
“El atomismo no murió del todo. Uno de sus seguidores lo fue el poeta Tito Lucrecio Caro (95-55 a.C). Escribió un largo poema en donde exponía el punto de vista del atomismo. Este poema se considera como el más fino poema didáctico jamás escrito.
El dominio de lo que hoy podríamos llamar química aplicada que poseían los egipcios se fusionó con los conocimientos griegos, pero la fusión no resultó ser enteramente buena. El conocimiento de la química de los egipcios estaba íntimamente ligado con el proceso de embalsamamiento de los muertos y con rituales religiosos. El dios Thoth era la fuente de todo conocimiento químico. Los griegos identificaron a Thoth con Hermes y aceptaron mucho del misticismo egipcio. Como la khemeia parecía estar relacionada con la religión, la gente común más bien temía que sus practicantes eran adeptos y portadores de conocimiento peligroso. El astrólogo con su temeroso conocimiento acerca del futuro, el químico con su arte de transformar las substancias, los sacerdotes con sus secretos concernientes a la propiciación de los dioses y con la habilidad de cambiar los cursos del destino, sirvieron de modelos para los cuentos del folklor, magos, sabios y hechiceros.
El respeto o el miedo motivó a los trabajadores de la khemeia a mantener sus escritos en misteriosos y obscuros simbolismos. Como ejemplo, se relacionó a los siete planetas con los siete metales (oro,plata,cobre, hierro, estaño, plomo y mercurio) .
El más importante trabajador de la khemeia griega-egipcia lo fue Bolos de Mendes (200 a.C). Adoptó el nombre de Demócrito como su pseudónimo. Pretendió cambiar el plomo o el hierro en oro: la transmutación de los elementos. Más tarde y con la crisis del Imperio Romano, la práctica de la khemeia fue declinando a tal punto que fue prohibida. Con la llegada del cristianismo, el aprendizaje pagano quedó desfavorecido. La cristianidad quedó rota en sectas y una de ellas, los Nestorianos, llevaron el conocimiento griego- romano a Persia.
En Persia, los árabes encontraron lo que restaba de la tradición de la ciencia griega quedando fascinados. En árabe, la khemeia vino a ser al-kimiya, palabra adoptada por los europeos como alchemy (alquimia). Sus practicantes pasaron a ser los alquimistas . Entre los años 300 y 1100 d.C. la historia de la Química en Europa está prácticamente en blanco, aunque varias de sus preparaciones de sustancias nuevas conservan sus raíces árabes : alcohol, alkali , nafta , zirconio y otros. Ibn-Sina (979-1037 d.C.) y mejor conocido como Avicena, fue un importante médico en el tiempo que comprende entre el Imperio Romano y el nacimiento de la ciencia moderna. A pesar de ser un alquimista, no creía en la transmutación de los elementos. Después de él, la ciencia arábiga declinó. Con la llegada de los turcos y los mongoles, el liderato científico de los árabes pasó a la Europa Occidental. Las Cruzadas (la primera en 1096 d .C.) propiciaron los primeros contactos de estas sociedades con el mundo islámico. Jerusalem fue conquistada en 1099, y dos siglos después, varios europeos regresaron a la Europa Occidental llevando consigo el conocimiento acumulado por los árabes que a su vez había sido aprendido de los griegos.
Los europeos aprendieron de los griegos y poco a poco se dieron cuenta de que éstos, después de todo no eran superhombres. Aunque aprendieron de ellos, pronto alcanzaron importantes logros en todos los aspectos del quehacer humano. Después de un comienzo prometedor, la alquimia comenzó a degenerar otra vez. La transmutación de los metales era una empresa tentadora a la que muchos sucumbieron, incluyendo grandes figuras de la talla de Newton y Boyle. El Papa Juan Pío XII la había condenado en 1317. Los alquimistas honestos, otra vez tuvieron que trabajar rodeados del misterio de otros tiempos.
Las Cruzadas generaron una ola de violencia extraordinaria en Europa. Constantinopla, capital del Imperio Bizantino, fue saqueada por las huestes europeas y mucho del conocimiento griego que aún quedaba, se perdió. Sin embargo, los griegos recuperaron la ciudad y llevaron consigo todo lo que pudieron salvar hasta Europa Occidental. Era la época de las grandes exploraciones alrededor del mundo que revelaron su otra mitad a los sabios de entonces. Los grandes descubrimientos e invenciones se sucedían. Entre estos, se destacó la invención de la imprenta por Johan Gutemberg. Permitió reproducir en masa, rápida y económicamente la información que se iba multiplicando. Se publicaba de todo, aún los temas impopulares. Se publicó el poema de Lucrecio que exponía el punto de vista del atomismo, difundiéndose por toda Europa. Otros libros que se publicaron y que por la gran cantidad que circulaban no pudieron ser ignorados, lo fueron el de Nicolás Copérnico en donde se expuso la Teoría Heliocéntrica y el de Andreas Versalius, en donde se explicaba, como nunca antes, la anatomía del cuerpo humano.
El nuevo espíritu se propagó. Georg Bauer, cuyo pseudónimo fue Agrícola, comenzó a trabajar con la idea de obtener medicinas a partir de los minerales. Esta combinación de medicina con mineralogía impulsó la Química por los próximos dos siglos. Theophrastus Bombastus von Hohenheim ( Paracelso) impulsó la idea de que la alquimia se debía utilizar para la producción y desarrollo de medicinas y no para conseguir la piedra filosofal y con ella la transmutación de los metales. Así, el desarrollo en la preparación de estas nuevas sustancias para el beneficio de los seres humanos, fue ganando adeptos.”
En el párrafo anterior, por un lado, se evidencia una de las más grandes frustraciones que ha tenido que aceptar el mundo científico, particularmente de aquellos que se lanzaron en pos del sueño de la transmutación de los elementos. Por otro lado, se manifiesta una de las más importantes contribuciones del conocimiento científico acerca de la constitución y el comportamiento de la materia: la aplicación de la química en pro del bienestar físico de los seres humanos; es decir el desarrollo de la Medicina. En palabras de Eugene Hecht
“Poco a poco, los alquimistas se percataron de que habían trabajado en vano buscando la piedra filosofal, el catalizador provisorio con el cual la materia común podría alcanzar la perfección, el instrumento definitivo de la transmutación. La piedra también perfeccionadora del cuerpo, que con toda seguridad podría curar todas las enfermedades, sería el bálsamo de la eterna juventud, el elixir de la vida; Química y Medicina mano a mano en un crisol.”

Cuando esos pensadores e investigadores advirtieron y acataron la imposibilidad de la transmutación de los elementos y del descubrimiento de la piedra filosofal, el desarrollo de la química, particularmente en el campo de la medicina, se tornó espectacular. Como escribió Hecht en la fuente ya aludida:
“Esta búsqueda no permitía ningún elemento de experimentación ni desviación alguna del místico y nebuloso camino. En contraste, los aficionados, los chapuceros, los devotos ocasionales, los devotos indisciplinados; todos seguían cualquier camino que les inspirara su fantasía. Estos eran los desdeñados “sopladores” cuyo nombre burlón se derivó del sonido interminable de los fuelles que avivaban el fuego. Estuvieron ellos tan interesados en los descubrimientos como en la piedra, fueron ellos quienes aislaron el arsénico, el bismuto, el cinc, el fósforo; quienes prepararon el ácido muriático(ácido hidroclórico), el agua regia (mezcla de los ácido nítrico y clorídrico que disolvía al oro), y el aceite de vitriolo (ácido sulfúrico), quienes fabricaron sustancias tales como potasa, carbonato sódico y sulfato amónico; quienes fabricaron laxantes (sulfato sódico) y vendieron drogas milagrosas. Fueron ellos quienes, a finales del siglo XVIII, libres del peso de la piedra filosofal, se convirtieron en químicos

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