Flogisto

En el siglo XVII, ideas como la alquimia y la iatroquímica fueron superados por nuevos conceptos, pero algunos conceptos perduraban. Estas son utilizadas por algunos científicos que los toman para intentar explicar lo que aún permanece en el misterio. Por esta razón, el fin de una etapa no significa que se dejan atrás completamente, si no, que se retoman algunos de estos conceptos para lograr mejores explicaciones. El flogisto es parte de esto, pero todo es parte de una lista de estudios y descubrimientos que deben ser explicados para su mejor entendimiento.

La ley de Boyle y su aporte a la química

En 1643 el físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) probó que el aire ejercía presión. Este estudio ayudo a la creación del barómetro, instrumento para medir la presión atmosférica. Como él varios científicos empezaron a dar aportes en nuevas investigaciones sobre gases los cuales cada vez eran menos misteriosos.

Luego, el químico irlandés Robert Boyle (1627- 1691), ideo una especie de bomba que comprimía aire en un recipiente. Así, halló que el volumen del aire variaba con la presión manteniendo la misma masa. Para esto, utilizo un tubo largo con una sola entrada a la cual dejaba aire adentro mientras ingresaba mercurio. En este tubo, a más mercurio ingresaba, menos era el volumen del aire adentro. Finalmente, publica en 1622 la famosa ley de Boyle, siendo de las primeras publicaciones basadas en matemática que se aportaron a la química. A pesar de estos avances, el conocimiento relacionado al átomo aun no daba mayores frutos.

Boyle publica El químico escéptico en 1661, suprimiendo deliberadamente la primera silaba de la palabra alquimia. (En inglés es alchemist y chemist).
Aquí, Boyle se declaraba escéptico y sugiere que cualquier afirmación debía ser comprobada. Con esto, menciona que no le agradaba la idea de llegar a la verdad con simples razonamientos. Además, tuvo mucho interés en la idea de átomo y que esta, estaba ligada a la sustancia.

Conceptos de la alquimia que perduraron

Se le da un nuevo concepto al término “elemento”, aunque entonces se llamaba así a cualquier sustancia que no podía ser descompuesta por medios químicos. Hoy sabemos que muchos elementos de aquella época, en realidad son compuestos.

Boyle entonces aún pensaba que los metales podían convertirse en otros metales, desde el punto de vista alquimista. Luego, se demostraría que los siete metales (oro, plata, cobre, hierro, estaño, plomo y mercurio) y dos no metales (carbono y azufre) considerados como compuestos, eran realmente elementos. También eran reconocidos como elementos otras nuevas sustancias por los alquimistas medievales: arsénico, antimonio, bismuto y cinc.
El químico Hennig Brand, considerado el ultimo alquimista, intentó hallar la piedra filosofal en la orina. Brand finalmente termino encontrando fósforo, un elemento desconocido hasta entonces.

El fuego y las maquinas de vapor

vapor y una olla

La primera máquina de vapor apareció en el año 1700, gracias al ingeniero ingles Thomas Savery (1670 – 1715). Esta maquina era peligrosa por usar vapor de agua a alta presión, y las medidas de seguridad eran pocas. Luego Thomas Newcomen (1663-1729) invento una maquina similar, pero con presiones bajas. Finalmente Jame Watt (1736 – 1819) tomo estos diseños y los mejoró.

Estas maquinas de vapor fueron el reemplazo a la mano de obra o la fuerza animal. La fuerza del vapor también reemplazó maquinas que dependían del viento o la fuerza de los ríos.

La fuente de energía de una maquina de vapor era comúnmente madera o carbón. Estos elementos combustibles, calentaban agua hasta transformarla en vapor, las cuales servían para mover las maquinas. Así se inicia la revolución industrial en el año 1750 aproximadamente, aunque se trabajaba con vapor desde el año 1650. Así el fuego llamo la atención de los químicos y se preguntaban sobre su naturaleza y propiedades.

Los griegos definieron que todo lo que puede arder eran sustancias conteniendo al elemento fuego. En la alquimia medieval era similar, aunque consideraba que todo lo combustible tenia azufre, y no necesariamente azufre real.

El flogisto

Entonces Johann Joachim Becher (1635 – 1682), químico alemán, introdujo el principio de inflamabilidad, el cual menciona la existencia de una tierra con estas propiedades. Luego Georg Ernest Stahl (1660 – 1734) propuso el nombre de flogisto (del griego “hacer arder”). Menciona que todo material inflamable contenía flogisto. Por ejemplo, la combustión de madera, material con flogisto, se perdía en el aire junto con el flogisto y las cenizas no eran combustibles por que no contenían flogisto.

Georg Ernest Stahl
Georg Ernest Stahl

Algo similar se explica sobre los metales, que contenían flogisto, para explicar el fenómeno de la corrosión. Usando la metalurgia, un metal en estado mineral era extraído mediante el calor de la madera. Es decir, se transfería flogisto de la madera al metal. Esto explicaba porque el metal en estado mineral era diferente al metal puro. Esta teoría tuvo alguna oposición, pero se hizo popular entre los químicos a lo largo del siglo XVIII.

La nueva teoría tenía un problema. Si quemabas algo y luego pesabas las cenizas, se observaba que pesaba menos que al inicio. La diferencia de peso era el flogisto perdido en el aire. En el caso de los metales no pasaba lo mismo, terminaba pesando más que al inicio. A pesar de estas observaciones, los químicos de entonces consideraron que estos detalles poco importantes.

fuego flogisto

Estudios de gases de dióxido de carbono y nitrógeno

Durante muchos años los químicos no tomaban en cuenta cualquier compuesto gaseoso, básicamente porque era difícil de observar y estudiar. Esto cambiaría en los siguientes años.

El químico inglés Stephen Hales (1667-1761) inicio los primeros estudios relacionado a gases. Ideo la manera de capturar gases de reacción, aunque no pudo estudiar sus propiedades. Pero su trabajo y método, quedaron para futuras investigaciones.

El químico escocés Joseph Black (1728-99) estudio el carbonato de calcio (piedra caliza), el cual descompuso en oxido de calcio y un gas. Luego utilizo el gas y el oxido de calcio para obtener el mismo carbonato de calcio. Este gas era el dióxido de carbono. También demostró que este gas era el mismo que se obtenía en la combustión de la madera. Esto comprobó que los gases solo eran una expresión más de la materia. Lo que llego a deducir que existía dióxido de carbono en el aire por la transformación natural del oxido de calcio en carbonato cálcico. Un descubrimiento importante, el cual indicaba que el aire posiblemente era una mezcla de gases y no un elemento, como se consideraba entonces.

Luego, Daniel Rutherford (1749-1819) realizo experimentos sobre el concepto de flogisto, sometiendo a un ratón en un ambiente cerrado hasta morir. Después, en el mismo ambiente quemó vela y ardió fósforo hasta apagarse. Finalmente, uso un material para absorber el dióxido de carbono generado, quedando solo flogisto e intento prender nuevamente una vela. Observa que la vela no prendía, concluyendo que ese aire estaba saturado de flogisto. Lo que explica el porque ya no podía arder. Lo que realmente Rutherford logro, fue aislar el nitrógeno del aire, y seria la primera vez que un químico lo lograba.

Flogisto en Hidrógeno y oxígeno

Henry Cavendish (1731-1810) fue un científico excéntrico que fue capaz, por primera vez, aislar hidrógeno de las reacciones de ácidos con metales en el año de 1766.

Cavendish además fue el primero en determinar la densidad de algunos gases. Llego a sospechar que el hidrógeno era el mismo flogisto por tener la propiedad de ser un gas inflamable.

Joseph Priestley (1733-1804), en 1760 experimentó en una cervecería la disolución de dióxido de carbono en líquidos, el cual les dio un inusual sabor llamado seltz o agua de soda. Esta es la base principal de los refrescos de cola o gaseosas de hoy en día.

Priestley logra recoger y estudiar gases como el óxido nitroso, amoniaco, cloruro de hidrógeno y dióxido de azufre, las que logra disolver en agua.
En 1774, mediante la calcinación de mercurio obtuvo el óxido de mercurio que tenía un color rojo ladrillo. Luego este oxido puedo revertirlo a mercurio mediante el uso de rayos solares concentrados.

Priestley logro aislar un gas que lograba arder con llama más intensa que la madera. Su deducción, en ese entonces, fue que era un gas sin flogisto por lo que los objetos ardían mas fácilmente. Este gas paso a llamarse aire deflogisticado. Mucho después se le llamaría como oxígeno.

Nuevos elementos

En 1730, unos mineros avisaron sobre un mineral embrujado por espíritus de la tierra, que no permitían extraer el cobre. George Brandt (1694-1730) estudió ese mineral azulado que parecía mena de cobre. Finalmente determino que era un nuevo metal que paso a llamarse cobalto, cuyo significado viene de kobolds (gnomos)

En 1751, Axel Fredric Cronstedt (1722- 1765) descubre el níquel; Johann Gottlieb Gahn (1745-1818) haría lo mismo con el manganeso en 1774, y Peter Jacob Hjelm (1746-1813) aisló molibdeno en 1782.

Video explicativo del flogisto