HISTORIA DE LA CIENCIA - El siglo XIX
LAS TRANSFORMACIONES DE LA MATERIA Y LA ENERGIA
EL ATOMISMO. — Sin duda el más precioso legado de Lavoisier a sus sucesores
fue la
cardinal idea que lo guiara en todas sus investigaciones: estudiar las relaciones cuantitativas
en las reacciones químicas. Sin enunciarlo expresamente, el gran investigador había supuesto
que para compuestos debidamente definidos estas relaciones debían ser magnitudes
constantes. La verdad entrevista por la admirable intuición de Lavoisier fue elevada a la
categoría de ley natural por
JOSEPH LOUIS PROUST (1754-1826) y JEREMIAS BENJAMIN
RICHTER (1762-1807); con laboriosos análisis demostraron la constancia de las proporciones
ponderables de los elementos que entran en un compuesto determinado. "Debemos reconocer,
escribía Proust, una mano invisible que maneja la balanza en las transformaciones químicas.
Un compuesto es una sustancia a la cual la naturaleza asigna relaciones fijas". Esta conclusión,
completada por JOHN DALTON (1766-1844), maestro de escuela en Manchester, lo llevó a
investigaciones de grandes consecuencias, y le permitió ligar la antigua hipótesis de la oculta
existencia de partículas elementales, últimos constituyentes de la materia, con hechos
observables y seguros, dando así base firme a la teoría atómica. El hecho de que la proporción
de un elemento al formar un compuesto no puede tomar todos los valores posibles, sino que
los pesos de los componentes están entre ellos en relación simple, se explica —afirmó
Dalton— si se admite que los elementos están constituidos por átomos, teniendo cada
elemento su propia especie de átomo, con peso definido y distinto del de los otros elementos.
El peso característico, reconoce Dalton, es un atributo que los átomos no pueden cambiar; lo
llevan consigo en los compuestos, como indeleble señal que perdura mientras sus propiedades
químicas desaparecen. Las transformaciones químicas sólo son cambios de átomos entre los
elementos que en ellas participan. Aunque los átomos son demasiado pequeños para pesarlos
directamente, es posible —argumenta Dalton— asignarles un peso relativo, eligiendo como
unidad el peso del átomo de hidrógeno. Dalton
da la primera tabla de pesos atómicos; sus
cifras, dada su rudimentaria técnica experimental, sólo representan groseras aproximaciones.
Mas la intuición que le permitió brindar a la Química la teoría básica para esta rama de
conocimientos, le asegura un lugar privilegiado entre los creadores de la ciencia. Dalton
introdujo nuevos símbolos; éstos indican para los compuestos la estructura atómica y
anticipan la idea esencial de nuestras fórmulas químicas. El primer volumen del Nuevo
sistema de Filosofía química, obra capital de Dalton, salió de las prensas en 1808, año glorioso
en la historia de las teorías químicas.
Dalton sólo consideró los pesos característicos que elementos dados poseen en sus compuestos
con otros. JOSEPH LOUIS GAY LUSSAC (1778-1850) examina los volúmenes y comprueba
que los gases siempre se combinan en sencillas proporciones volumétricas. A este argumento
en favor de la teoría atómica, AMEDEO AVOGADRO (1776-1856) agrega otro, aun más fuerte.
La dilatación uniforme de los gases a presión constante —descubierta por Gay Lussac y
Dalton— junto con la ley de Boyle-Mariotte, permite concluir que el número de moléculas de
dos gases diferentes, en dos volúmenes iguales, permanece —si las condiciones de
temperatura y presión son las mismas— siempre en relación constante. Avogadro emite en
1811 la hipótesis de que esta relación es la más simple que podemos imaginar, es 1 : 1, es decir,
que volúmenes iguales de cualquier gas —con temperatura y presión fijas— encierran igual
número de moléculas. La genial ocurrencia de Avogadro, ignorada o rechazada por los
investigadores durante más de 50 años, fue ampliamente confirmada y terminó por
convertirse en una de las leyes básicas de la Física y la Química. Además, Avogadro fue el
primero en establecer un claro distingo entre el átomo, la partícula pequeña que actúa en las
reacciones químicas, y las moléculas, el último constituyente, cualitativamente homogéneo, de
los compuestos.
Para dar rigurosa base a la teoría atómica era indispensable determinar con tanta exactitud
como fuera posible el peso atómico de los elementos. Esta fue durante diez años la principal
tarea del químico sueco JAROB BERZELIUS (1779-1848). Perfeccionó los métodos de análisis y
examinó numerosos compuestos, estableciendo con infatigable perseverancia y notable
habilidad experimental los pesos atómicos; las cifras de su última tabla (1826) difieren poco de
los valores actualmente admitidos. Sus cuidadosas investigaciones cuantitativas demostraron
que las leyes ponderales regían tanto en las sustancias orgánicas como en las inorgánicas.
Teórico eminente, desarrolló la doctrina que confiere al "radical", es decir, a un determinado
grupo de átomos, la propiedad de inmutable constitutivo de compuestos, como si fuese un
elemento. Berzelius creó la actual nomenclatura química, que usa letras como símbolos, y
descubrió muchos nuevos elementos. Compartió con su ilustre contemporáneo, el inglés
HUMPHRY DAVY (1778-1829) la labor de estructurar una teoría electroquímica. Los cuerpos
que poseen entre ellos afinidad química serían los que se encuentran en estado eléctrico
opuesto. En virtud de las tensiones eléctricas de signos opuestos, las sustancias se combinan;
así, pues, la atracción eléctrica y la química serían producidas por la misma causa. Esta
hipótesis fue desarrollada por Berzelius, quien consideró a cada compuesto como formado por
la unión de dos partes —átomos o grupos de átomos— cargadas con electricidad contraria. La
interdependencia de los fenómenos químicos y eléctricos recibió en el sistema conceptual de la
ciencia actual un profundo sentido; sin embargo, la relación está lejos de ser tan simple como
creyeran Davy y Berzelius. Como su colega sueco, también Davy fue un afortunado
descubridor de nuevos elementos y compuestos. Ayudado por el poder disociador de la
corriente galvánica, aisló los metales alcalinos, sodio y potasio; estudió el boro y el yodo;
demostró la naturaleza elemental del cloro. La lista de las sustancias se alarga; hacia mediados
del siglo, el número de elementos conocidos llegaba a 60.
Los éxitos de la teoría atómica impulsaron a buscar una conexión entre los pesos atómicos de
los elementos y sus propiedades fisicoquímicas; estas investigaciones culminaron en 1869 con
la famosa clasificación periódica establecida por el químico ruso DMITRI MENDELEIEV
(1834-1907). Si se disponen los átomos según sus pesos crecientes, las propiedades físicas y
químicas de los elementos se reproducen periódicamente para un cierto aumento de los pesos
atómicos. El valor del sistema de clasificación de Mendeléiev se manifestó pronto. Para colocar
en columnas verticales los elementos con propiedades vecinas, Mendeléiev se vio obligado a
dejar en blanco ciertos espacios que podían considerarse como de elementos entonces
desconocidos, pero con propiedades perfectamente definibles, gracias a su lugar en la
clasificación. El descubrimiento de muchos elementos cuya existencia estaba prevista por la
tabla empírica de Mendeléiev, trajo una resonante confirmación de la certeza de su sistema.
