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El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) cuenta con 23 institutos/centros de investigación, propios o mixtos, en Andalucía. En este espacio de divulgación, las opiniones de los autores expresadas en este blog son de exclusiva responsabilidad de los mismos.

El agua en la historia de la Química

csic

Pedro J. Sánchez Soto

Instituto de Ciencias de los Materiales de Sevilla (ICMSE) —

El filósofo Tales de Mileto afirmaba ya en el año 640 a.C. que el agua era el principio de todo: el elemento básico del Universo. El agua producía todas las cosas; las plantas y animales no eran más que agua condensada bajo diversas formas y se convertían en agua una vez morían.

Desde la Escuela Filosófica de Aristóteles (384-322 a.C.) hasta el último tercio del siglo XVIII, el agua se consideraba un cuerpo simple o "elemento" (del latín elementum). En unión del aire, la tierra y el fuego, el agua constituía el conjunto de los cuatro elementos de los que se creía formado el mundo conocido.

A lo largo de los siglos se comenzaron a desarrollar los trabajos de una incipiente Medicina, Filosofía Natural, Farmacia y Alquimia, esta última origen posterior de la propia Química como ciencia. Todas estas disciplinas estaban antes muy unidas, tanto en el mundo helenístico con la influencia egipcia, como greco-romano y, más tarde, en el árabe. Los árabes contribuyeron con nuevas técnicas y métodos, como es la destilación (del latín de-stillare, gotear). Esta operación consiste en calentar un líquido hasta convertirlo en vapor y enfriarlo para condensarlo. Así se obtenían las "esencias" o "elixires" (su "quintaesencia"), por ejemplo de plantas previamente maceradas en alcohol o agua para extraer sus principios activos, obtener sustancias útiles como medicamentos y otras aplicaciones, como la separación de componentes.

Se empleaba un aparato llamado alambique (del árabe Al-ambiq que proviene del griego ambix que designa a vaso), donde se calentaba el líquido: los componentes volátiles pasan al estado de vapor y después se condensan por medio de un sistema refrigerante con aire o agua. La publicación en el año 1500 del "Libro del arte de la destilación" fue importante en este periodo para sentar las bases de un posterior desarrollo y experimentación en la propia Química como ciencia.

Durante los siglos XVII y XVIII, pioneros de la Química, tales como Boyle, Margraff y otros destilaron agua procedente de distintos manantiales. Observaron en sus experiencias que se producía un gas, un líquido y un sólido. Creyeron así que el agua constaba de "aire, agua y tierra". El sólido no era sino el residuo salino disuelto en el agua. Entonces empezaron los trabajos más continuados de muchos químicos, sobre todo franceses y británicos, para conocer la composición del agua.

Residuos

Es de interés mencionar al químico y médico Hoffmann, quien afirmaba en uno de sus escritos fechado en 1700 que el agua estaba compuesta de un fluido gaseoso muy sutil y de un principio salino. En 1746, el químico Eller tomó una cierta porción de agua y la sometió a una trituración prolongada en un mortero de vidrio. Como Boyle, antes mencionado, dedujo que ésta se convertía poco a poco en tierra. El químico francés Rouelle fue el primero que reconoció el verdadero origen de dicho residuo: llegó a decir que procedía del polvo de los mismos recipientes y si se destilaba el agua con cuidado, no se producía residuo. El gran químico francés Lavoisier, ya en 1770, confirmó esto último.

Otro gran químico y farmacéutico, el sueco Scheele (1742, Straldsun) fue el primero que llegó a determinar de forma independiente la naturaleza de los productos resultantes de la combustión de un gas. Afirmó que este gas (hidrógeno) arde en presencia de otro gas (oxígeno), se une con él y produce el calórico por efecto de la referida combinación. De ahí el nombre con el que se conoció a este gas como "aire inflamable" y después como "hidrógeno" por el resultado de ser "generador o engendrador de agua".

En 1776, un preparador de química en el Jardín de Plantas de París llamado Macquer, realizó un experimento simple. Aplicó un platillo de porcelana a la extremidad de una llama de hidrógeno, obtenido por la acción de un ácido sobre un metal: comprobó que se formaba una especie de rocío en la parte fría de la porcelana. No obstante, Macquer no fijó su atención sobre aquello. Luego se demostraría que había sido un gran descubrimiento, pero no fue así primero quizás al no preguntarse el porqué de su observación. Ignorando este resultado, en 1777, Lavoisier y Bucquet hicieron detonar una mezcla gaseosa de hidrógeno y oxígeno para conocer el producto de la reacción. Sin embargo, tuvieron una confusión el primero con el ácido sulfúrico (¿?) y el segundo con el ácido carbónico (¿?). No muchos años después, en 1781, Warltire también logró descomponer el agua mediante una serie de chispas eléctricas, pues no disponía de otro método.

Como hito destacado, en el mes de abril de 1782, el gran químico inglés Priestley añadió una circunstancia importante a los hechos observados por todos sus predecesores: el peso del agua depositada en las paredes fijas, después de la detonación de una mezcla de los gases hidrógeno y oxígeno, era la suma de estos dos gases. James Watt, el de la máquina de vapor, con este resultado experimental de Priestley, afirmó el 26 de abril de 1782 que el agua no era un elemento o cuerpo simple, como se venía creyendo hasta ese momento, sino un compuesto de gas hidrógeno y oxígeno privados de una parte de su calórico latente o elemental.

Una combinación de hidrógeno y oxígeno

El día 15 de enero de 1783, Cavendish leyó una Memoria a la Royal Society de Londres en la que demostró la verdadera composición del agua: mediante la detonación de una mezcla de hidrógeno y oxígeno, o bien hidrógeno y aire, realizada en recipientes cerrados, se producía agua. Durante la misma época, los franceses Lavoisier y Laplace, sin conocer los trabajos de Priestley, obtuvieron agua artificial pura por ese método de la detonación y de ahí dedujeron que el agua se compone de hidrógeno y oxígeno, como nombró Lavoisier a estos dos gases. Con posterioridad, de nuevo Lavoisier junto a Meusnier, empleando el mismo método, obtuvieron una mayor cantidad (sobre 160 gramos de agua).

De forma similar, repitiendo el experimento, Fourcroy, Vauquelin y Séguin obtuvieron hasta 400 gramos de agua pura. Hasta aquí la síntesis del agua y un primer análisis: consta de una combinación de hidrógeno y oxígeno. Pero la cuestión que los químicos se plantearon era clara: ¿pero en qué proporción?. Vendrían entonces las investigaciones sobre el análisis cuantitativo del agua.

A principios del siglo XIX, Carlisle y Nicholson, además de Ritter, realizaron la descomposición del agua o "electrólisis" con una pila eléctrica, pues ya se conocía ésta debido al gran descubrimiento de Volta (1800). Empleando agua acidulada con ácido sulfúrico para hacerla más conductora y electrodos de cinc y cobre, demostrarían que el agua se descompone produciendo dos volúmenes de gas hidrógeno y uno de oxígeno.

La relación ponderal es de 16.000 partes en peso de oxígeno (O) que se unen con 2.0160 partes en peso de hidrógeno (H) o bien, con mediciones cuantitativas más precisas, 16.000 partes con 2x1.0080 partes, siendo 16.000 y 1.0080 los pesos atómicos de oxígeno e hidrógeno. De ahí la conocida fórmula del agua como "H2O", que se nombra como "Hache dos O". Este compuesto, así con tan simple fórmula, considerado el disolvente universal, es muy importante y fundamental para el desarrollo de la vida.

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Publicado el
10 de marzo de 2017 - 00:09 h

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