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Lavoisier y los gasesTRANSCRIPT
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Las grandes ideas de la Las grandes ideas de la CienciaCiencia
Lavoisier y los gasesLavoisier y los gases
El aireEl aire
Cuesta creer que el aire sea realmente algo. No se puede ver y normalmente tampoco se deja sentir; y, sin embargo, está ahí.
El aireEl aire
Y sin embargo cuando cobra velocidad, sopla un viento huracanado que es capaz de hacer naufragar barcos y arrancar árboles.
El aireEl aire
El aire ¿es la única sustancia invisible?
El aireEl aire
Los alquimistas de la Edad Media pensaban que sí, pues a los vapores incoloros les llamaban «aires».
El aireEl aire
Si los alquimistas vivieran hoy día, no tomaríamos en serio muchos de sus hallazgos.
Al fin y al cabo, la alquimia era una pseudociencia, más interesada en convertir metales en oro que en contribuir al conocimiento de la materia.
El aireEl aire
A pesar de todo hubo alquimistas de talento que observaron y estudiaron el comportamiento de los metales y otras sustancias con las que trabajaban.
Los «aires»
Uno de estos alquimistas brillantes fue Jan Baptista van Helmont. Era médico y tenía la alquimia como afición.
Los «aires»
Corría el año 1630 y a van Helmont no le gustaba la idea de que todos los vapores incoloros fuesen aire.
Los «aires»
Los «aires» que veía emanar de sus mezclas no parecían aire ni nada que se le pareciera.
Los «aires»
Por ejemplo al echar trocitos de plata en el ácido nítrico, la plata se disolvía y aparecía un vapor rojo.
Los «aires»
¿Era aquello aire? ¿Quién había visto aire rojo? ¿Acaso el aire podía verse?
Los «aires»
Van Helmont echó luego carbonato de calcio sobre vinagre y observó de nuevo unas burbujas que subían a la superficie.
Los «aires»
La cáscara del huevo está formada por carbonato de calcio y el vinagre contiene ácido acético.
Los «aires»
Estas burbujas eran incoloras y tenían todo el aspecto de ser burbujas de aire.
Los «aires»
Pero al colocar una vela encendida sobre la superficie del líquido, la llama se apagaba.
Los «aires»
¿Qué clase de aire era aquél en el que no podía arder una vela?
Los «aires»
Esos mismos «aires» emanaban del jugo de frutas fermentado y del carbón de la madera.
Los «aires»
Los «aires» obtenidos por van Helmont y otros alquimistas no eran realmente aire.
¡Pero se parecían tanto al aire! Y todos pensaban que eran aire, menos a van
Helmont.
Los materiales concretos
Los «aires» eran más difíciles de estudiar que los materiales concretos, que uno podía ver y sentir fácilmente; tenían formas definidas y ocupaban cantidades fijas de espacio; se daban en trozos o en cantidades.
Los materiales concretos
Materiales concretos como medio vaso de agua.
Los materiales concretos
O una cucharada de azúcar.
Los «aires»
Las sustancias aéreas, los «aires», por el contrario, parecían esparcirse por todos lados y carecían de estructura.
Los «aires»
Van Helmont conocía el mito griego según el cual el universo fue en su origen materia tenue e informe que llenaba todo el espacio.
Del «caos» al «gas»
Los griegos llamaban a esta materia primigenia caos. ¡Una buena palabra! Pero van Helmont escribió la palabra tal y como la pronunciaba:
«gas»
Los gasesLos gases
Van Helmont fue el primero en darse cuenta de que el aire era sólo uno de tantos gases.
Los gasesLos gases
Van Helmont fue el primero en darse cuenta de que el aire era sólo uno de tantos gases.
Por que, en realidad, existen muchísimos gases...
Los gasesLos gases
A ese gas rojo que observó lo llamamos hoy dióxido de nitrógeno.
Los gasesLos gases
Y al gas que salía del huevo y que apagaba lo llamamos dióxido de carbono.
Los gasesLos gases
A van Helmont no le fue fácil estudiar los gases, porque tan pronto como los gases aparecían se mezclaban con el aire y desaparecían.
Atrapando los gasesAtrapando los gases
Unos cien años después, el inglés Stephen Hales, que era pastor protestante, inventó un método para impedir esa difusión.
Atrapando los gasesAtrapando los gases
Hales hizo lo siguiente. En un matraz formaba burbujas de gas. Pero el matraz tenía una única salida.
Atrapando los gasesAtrapando los gases
La salida del matraz conducía a otro La salida del matraz conducía a otro matraz que se encontraba boca arriba y matraz que se encontraba boca arriba y lleno de agua.lleno de agua.
Atrapando los gasesAtrapando los gases
Las burbujas salían por el tubo y subían por el segundo matraz, desplazando el agua. Al final tenía un recipiente lleno de un gas determinado con el que podía experimentar.
Atrapando los gasesAtrapando los gases
Pero había gases que, para desesperación de los químicos, no podían recogerse en un matraz lleno de agua porque los gases se disolvían en este líquido.
Atrapando los gasesAtrapando los gases
Joseph Priestley, otro pastor inglés, sustituyó en 1770 el agua por mercurio.
Atrapando los gasesAtrapando los gases
Los gases no se disuelven en mercurio, por lo cual el método servía para recoger cualquier gas.
La gaseosaLa gaseosa
Priestley obtuvo los dos gases de van Helmont con ayuda del mercurio:
el dióxido de nitrógeno y el dióxido de carbono.
La gaseosaLa gaseosa
El dióxido de nitrógeno
N N OO22
La gaseosaLa gaseosa
El dióxido de carbono.
C C OO22
La gaseosaLa gaseosa
El que más le interesaba era el dióxido de carbono.
Disolvió un poco en agua y comprobó que resultaba una bebida de sabor agradable.
La gaseosaLa gaseosa
Priestley había inventado el agua gaseosa.
La gaseosaLa gaseosa
Cuarenta años después, Cuarenta años después, Townsend Townsend Speakman,Speakman, un farmacéutico de Filadelfia, un farmacéutico de Filadelfia, tomó el agua de Priestley, le añadió tomó el agua de Priestley, le añadió sabores de frutas y fabricó la primera sabores de frutas y fabricó la primera gaseosa comercial, a la que llamó Nephite gaseosa comercial, a la que llamó Nephite Julepe. Julepe.
El oxígenoEl oxígeno
El pastor Priestley también descubrió el oxígeno.
La combustiónLa combustión
Por la misma época en que Priestley descubría gases, el año de 1770.
La combustiónLa combustión
El químico francés Lavoisier pensaba en el problema de la combustión.
La combustiónLa combustión
La combustión -es decir, el proceso de arder u oxidarse una sustancia en el aire- era algo que nadie comprendía.
La combustiónLa combustión
Lavoisier no fue el primero en estudiar la combustión.
La combustiónLa combustión
Pero Lavoisier se diferencia de todos los Pero Lavoisier se diferencia de todos los demás. demás. El creía firmemente que tomar El creía firmemente que tomar medidas exactas era fundamental en un medidas exactas era fundamental en un experimento.experimento.
La combustiónLa combustión
La idea de tomar medidas exactas tampoco era nueva, pues esa idea la introdujo doscientos años antes Galileo.
Lavoisier llevó las ideas de Galileo a la química.
La combustiónLa combustión
Lavoisier no se limitaba a observar la combustión de la leña y examinar las cenizas residuales.
La combustiónLa combustión
Lavoisier tampoco se limitaba a observar solamente la oxidación de un tornillo y examinar la herrumbre.
La combustiónLa combustión
Antes de arder la leña o de oxidarse un tornillo, los pesaba con mucho cuidado.
Y al final del proceso volvía a pesarla.
La combustiónLa combustión
Pero estas mediciones solo aumentaron la confusión que había al principio.
La combustiónLa combustión
La madera ardía, y la ceniza que quedaba era mucho más liviana que la leña.
La combustiónLa combustión
Una vela se consumía y desaparecía por completo; no dejaba ni rastro.
La combustiónLa combustión
Lavoisier y varios amigos suyos compraron un pequeño diamante y lo calentaron hasta que ardió; y tampoco dejó rastro alguno.
La combustiónLa combustión
Por otro lado, Lavoisier comprobó que cuando un metal se oxidaba, la herrumbre era más pesada que el metal original.
La combustiónLa combustión
Parecía como si un material sólido, sin saber de dónde venía, se agregara al metal.
La combustiónLa combustión
¿Por qué la oxidación añadía materia, mientras que la combustión parecía destruirla?
La combustiónLa combustión
¿Por qué la oxidación añadía materia, mientras que la combustión parecía destruirla?
Medir el pesoMedir el peso
A los químicos anteriores no les había importado estas cuestiones, porque no tenían la costumbre de pesar las sustancias.
Medir el pesoMedir el peso
A los químicos anteriores no les había importado estas cuestiones, porque no tenían la costumbre de pesar las sustancias.
¿Qué importancia tenía un poco más o un poco menos de peso? -pensaban.
Medir el pesoMedir el peso
A Lavoisier sí le importaba. ¿No sería que el material quemado se
disipaba en el aire? Si las sustancias formaban gases al arder,
¿no se mezclarían éstos gases con el aire y desaparecerían?
Medir el pesoMedir el peso
Van Helmont había demostrado que la combustión de la madera producía dióxido de carbono.
Lavoisier había obtenido dióxido de carbono en la combustión del diamante.
La combustión produce gasLa combustión produce gas
Una cosa era cierta entonces:
La combustión podía producir gas.
La combustión produce gasLa combustión produce gas
Pero ¿cuánto gas?
¿Se produce la cantidad suficiente de gas para compensar la pérdida de peso?
LavoisierLavoisier
Lavoisier sospechaba que detrás de los cambios de peso que se producían en la combustión estaban los gases.
LavoisierLavoisier
Mas ¿cómo probar su sospecha? No bastaba con pesar las cenizas y la herrumbre; había que pesar también los gases.
LavoisierLavoisier
El problema era la ancha capa de aire que rodea a la Tierra.
LavoisierLavoisier
Había problemas a la hora de pesar los gases que escapaban de la leña en combustión.
LavoisierLavoisier
Había problemas a la hora de medir la cantidad de gas que abandonaba el aire para combinarse con el tornillo.
LavoisierLavoisier
Porque no pasaría mucho tiempo sin que el espacio dejado por el gas lo ocupara una cantidad parecida de aire.
Los experimentos de Los experimentos de LavoisierLavoisier
La solución consistía en encerrar los gases en un recipiente y dejar afuera todo el aire.
Los experimentos de Los experimentos de LavoisierLavoisier
Los gases liberados en la combustión de la leña quedarían capturados dentro de un recipiente; y los gases necesarios para formar la herrumbre sólo podían provenir del aire retenido dentro de un recipiente.
Los experimentos de Los experimentos de LavoisierLavoisier
Lavoisier comenzó por pesar con todo cuidado un recipiente, junto con la sustancia sólida (la leña o el tornillo) y un poco de aire dentro.
Los experimentos de Los experimentos de LavoisierLavoisier
Luego calentó el recipiente enfocando la luz solar por medio de una gran lupa o encendiendo un fuego debajo.
Los experimentos de Los experimentos de LavoisierLavoisier
Una vez que la leña se había quemado o el tornillo se había aherrumbrado, volvió a pesar el recipiente junto con su contenido.
Los experimentos de Los experimentos de LavoisierLavoisier
Y en todos los casos, independientemente de qué fuese lo que se quemara o aherrumbrara, el recipiente sellado no mostró cambios de peso.
¿Qué pasó con la madera?¿Qué pasó con la madera?
Un trozo de madera se reduce a cenizas por la combustión. Las cenizas pesan menos que la madera, la diferencia de peso se encontraba en el gas liberado. Por lo tanto el peso del recipiente no variaba.
¿Qué pasó con el tornillo?¿Qué pasó con el tornillo?
Un tornillo de hierro absorbía gas del aire y se transformaba en herrumbre. La herrumbre era más pesada que el hierro, el tornillo ganaba peso pero el aire lo perdía. Al final, el peso del recipiente no variaba.
El «principio de conservación de la materia».
Lavoisier, con sus experimentos, había descubierto como se realiza
la combustión.
El «principio de conservación de la materia».
Y Lavoisier llegó a inferir que la materia ni se crea ni se destruye, sino sólo cambia de una forma a otra (de sólido a gas, por ejemplo).
El «principio de conservación de la materia».
Este es el famoso «principio de conservación de la materia».
Y esta idea de que la materia es indestructible ayudó a aceptar, treinta años más tarde, la teoría de que la materia se compone de átomos indestructibles.
Las dos columnas
Primera columna, el principio de conservación de la materia
Las dos columnas
Segunda columna, la teoría atómica.
Las dos columnas.Las dos columnas.
Primera columna, el principio de la conservación de la materia.
Segunda columna, la teoría atómica.
Lo primero nació con Lavoisier y lo segundo lo impulsó él.
LavoisierLavoisier
Lavoisier lleva el título de «padre de la química moderna».
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Lavoisier y los gasesLavoisier y los gases
FinFin
Barranca, noviembre de 2007Barranca, noviembre de 2007