Siglo XIX: el siglo de las reacciones químicas

El nacimiento de la teoría atómica (Dalton)

En el campo de las ciencias químicas, el siglo XIX es pródigo en adelantos, que van desde los primeros elementos de la teoría atómica y estructural hasta las bases de la síntesis orgánica.

Se profundiza en este siglo la interacción entre una industria química naciente y los primeros laboratorios de investigación y enseñanza. Desde el punto de vista de su autodesarrollo, una vez que en el siglo XVIII fueran experimentalmente establecidas las leyes ponderales de las reacciones químicas, se exigía una teoría que explicara el comportamiento observado. Unos pocos e inquietos pensadores reflexionaban acerca de la estructura de la materia, y sobre cómo estos elementos reaccionan. Se rescata la idea de los atomistas griegos. Este pensamiento sobre la noción de átomo minúsculo e indivisible con el cual se forman los objetos toma cuerpo en el pensamiento de John Dalton (1766-1844) quien enuncia su teoría atómica.

John Dalton, hijo de un humilde tejedor, nació el 6 de septiembre de 1766 en Cumberland, Inglaterra. Estudió inicialmente en una escuela rural y su progreso fue tan rápido que a la edad de doce años se convirtió en maestro de la escuela. En 1793 se trasladó a Manchester y allí se estableció para el resto de su vida. Las primeras investigaciones científicas de Dalton se desarrollaron en el campo de la meteorología; diariamente efectuaba observaciones de la temperatura, presión barométrica y pluviométrica. Fue el primero que describió la ceguera hacia los colores (daltonismo), de la que él mismo fue víctima.

Dalton formuló su teoría atómica en 1803. Aunque propuso que los compuestos estaban formados por la combinación de átomos de elementos diferentes en proporciones definidas por números enteros pequeños, también sugiere que los átomos se diferencian entre sí en tamaño forma y otras propiedades. Explicaba que todos los átomos del mismo elemento eran exactamente iguales, pero sus cualidades variaban de un elemento a otro.

Dalton permitió la creación de la química como ciencia exacta y matemática. Afirmaba, por ejemplo, que los átomos del elemento hidrógeno eran los más livianos que existían, y que el peso de un átomo de hidrógeno era la dieciseisava parte del de un átomo del elemento oxígeno. Se le asignó al átomo de hidrógeno un peso de uno; el peso atómico del oxígeno resultaría dieciséis. Por análogo razonamiento Dalton genera la primera lista de pesos atómicos, que llamó Tabla de los pesos relativos de las partículas elementales. No obstante, sus suposiciones acerca de las fórmulas de los compuestos no fueron siempre correctas. Por ejemplo, supuso que la fórmula del agua era HO y ello hizo que algunas de las masas atómicas de su tabla fueran incorrectas. A pesar de esto prestó una utilidad inmensa al progreso de la química.

Descubrimiento de nuevos elementos químicos

Si en la Antigüedad fueron conocidos siete elementos metálicos (oro, plata, hierro, cobre, estaño, plomo y mercurio) y dos no metales (carbono y azufre); el esfuerzo de la alquimia medieval sumó el conocimiento de otros cinco (arsénico, antimonio, bismuto, zinc y fósforo), y el siglo XVIII, con el estudio de los gases, dejó como fruto el descubrimiento de cuatro nuevos elementos (hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y cloro), mientras el análisis de minerales aportaba la identificación de nueve metales (cobalto, platino, níquel, manganeso, tungsteno, molibdeno, uranio, titanio y plomo), en total, a las puertas del siglo XIX eran conocidos 27 elementos químicos. Hacia 1830, se conocían cincuenta y cinco elementos, es decir, que se había duplicado en treinta años la cifra de elementos descubiertos en más seis milenios de práctica humana.

El principal problema epistemológico que quedaba pendiente de resolver consistía en aclarar la forma en que se enlazan los átomos en la estructura particular de la sustancia y edificar un sistema de símbolos y notaciones que permitiera una comunicación universal.

¿Qué sistema de símbolos adoptar para representar las fórmulas de las sustancias elementales y compuestas como reflejo simplificado de la estructura de las sustancias?

El sistema jeroglífico de representación de los elementos químicos heredado de la alquimia fue sustituido por un sistema más racional de notación simplificada que se asocia a la representación de una o dos letras iniciales (con frecuencia derivadas de los nombres en latín, plata = argentum, Ag). Este sistema de notación fue propuesto por el químico sueco Jöns J. Berzelius (1779-1848).