Historia de la Química (1800-1900)

1801 - Ley de Presiones Parciales y Ley de Proporciones Múltiples, postuladas por John Dalton

Ley de Presiones Parciales: Establace que la presión de una mezcla de gases, que no reaccionan químicamente, es igual a la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de ello si él solo ocupase todo el volumen de la mezcla, sin cambiar la temperatura. Cuando Dalton formuló por primera vez su teoría atómica poco había elaborado la teoría acerca de la vaporización del agua y del comportamiento de las mezclas gaseosas. A partir de sus mediciones dedujo que dos gases son una mezcla y que actuaban de una manera mutuamente independiente.

Ley de Proporciones Múltiples: Esta ley afirma que cuando dos elementos se combinan para originar diferentes compuestos, dada una cantidad fija de uno de ellos, las cantidades del otro compuesto que se combinan con dicha cantidad fija, están en relación de números enteros sencillos.

Nacimiento de la teoría atómica moderna

En los primeros años del siglo XIX, John Dalton desarrolló su teoría atómica, en la que proponía que cada elemento químico estaba compuesto por átomos iguales y exclusivos, y que aunque eran indivisibles e indestructibles, se podían asociar para formar estructuras más complejas (los compuestos químicos). Cómo llegó Dalton a esta teoría es algo que no está muy claro, pero le sirvió para explicar ciertos misterios sin resolver de la química que estaban estudiando él y sus contemporáneos.

El primero fue la ley de conservación de la masa, formulada por Antoine Lavoisier en 1789, que afirma que la masa total en una reacción química permanece constante (esto es, la masa de los reactivos es igual a la masa de los productos). Esta ley le sugirió a Dalton la idea de que la materia era indestructible.

La segunda fue la ley de las proporciones definidas. Enunciada por el químico francés Joseph Louis Proust en 1799, afirma que, en un compuesto, los elementos que lo conforman se combinan en proporciones de masa definidas y características del compuesto.

En 1803, Dalton publicó su primera lista de pesos atómicos relativos para cierta cantidad de sustancias (aunque no habló públicamente sobre cómo obtuvo esas cifras hasta 1808). Dalton calculó los pesos atómicos según las proporciones de masa en las cuales se asociaban, siendo el hidrógeno la unidad básica. Sin embargo, Dalton no tenía la idea de que en algunos elementos los átomos se unen formando moléculas - p.ej. el oxígeno puro existe como O₂. También creía, erróneamente, que el compuesto más sencillo entre dos elementos cualesquiera estaba formado siempre por un átomo de cada uno (así, creía que la fórmula del agua era HO, y no H₂O). Esto, unido a su rudimentario material, hizo que su tabla fuese muy poco precisa.

El químico italiano Amadeo Avogadro corrigió el defecto de la teoría de Dalton en 1811. Avogadro había propuesto que volúmenes iguales de dos gases cualesquiera, en las mismas condiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de moléculas (dicho de otra manera, la masa de las partículas de un gas no afecta a su volumen). La ley de Avogadro le permitió deducir la naturaleza diatómica de numerosos gases, estudiando los volúmenes en los que reaccionaban. Por ejemplo: el hecho de que dos litros de hidrógeno reaccionasen con un litro de oxígeno para producir dos litros de vapor de agua (a presión y temperatura constantes), significaba que una única molécula de oxígeno se divide en dos para formar dos partículas de agua. De esta forma, Avogadro podía calcular estimaciones más exactas de la masa atómica del oxígeno y de otros elementos, y estableció la distinción entre moléculas y átomos.

La tabla periódica y el descubrimiento de los elementos químicos

En 1860 los científicos ya habían descubierto más de 60 elementos diferentes y habían determinado su masa atómica. Notaron que algunos elementos tenían propiedades químicas similar por lo cual le dieron un nombre a cada grupo de elementos parecidos. En 1829 el químico J.W. Döbenreiner organizó un sistema de clasificación de elementos en el que éstos se agrupaban en grupos de tres denominados triadas. La propiedades químicas de los elementos de una triada eran similares y sus propiedades físicas variaban de manera ordenada con su masa atómica. Algo más tarde, el químico ruso Dmitri Ivanovich Mendeleyev desarrolló una tabla periódica de los elementos según el orden creciente de sus masas atómicas. Colocó lo elementos en columnas verticales empezando por los más livianos, cuando llegaba a un elemento que tenía propiedades semejantes a las de otro elemento empezaba otra columna. Al poco tiempo Mendeleiev perfecciono su tabla acomodando los elementos en filas horizontales. Su sistema le permitió predecir con bastante exactitud las propiedades de elementos no descubiertos hasta el momento. El gran parecido del germanio con el elemento previsto por Mendeleyev consiguió finalmente la aceptación general de este sistema de ordenación que aún hoy se sigue aplicando.

Sin embargo, la tabla de Mendeleiev no era del todo correcta. Después de que se descubrieron varios elementos nuevos y de que las masas atómicas podían determinarse con mayor exactitud, se hizo evidente que varios elementos no estaban en el orden correcto. La causa de este problema la determinó el químico inglés Henry Moseley quien descubrió que los átomos de cada elemento tienen un número único de protones en sus núcleos, siendo el número de protones igual al número atómico del átomo. Al organizar Moseley los elementos en orden ascendente de número atómico y no en orden ascendente de masa atómica, como lo había hecho Mendeleiev, se solucionaron los problemas de ordenamiento de los elementos en la tabla periódica. La organización que hizo Moseley de los elementos por número atómico generó un claro patrón periódico de propiedades.

Movimiento Browniano

La existencia real de las moléculas la puso de manifiesto el movimiento browniano, que observó por primera vez, en 1827, el botánico escocés Robert Brown, quien comprobó que los granos de polen suspendidos en el agua aparecían animados de movimientos erráticos. Al principio se creyó a que los granos de polen tenían vida; pero también se manifiesta este fenómeno en pequeñas partículas de sustancias colorantes totalmente inanimadas.

En 1863 se sugirió por primera vez que tal movimiento sería debido a un bombardeo desigual de las partículas por las moléculas de agua circundantes. En los objetos macroscópicos no tendría importancia una pequeña desigualdad en el número de moléculas que incidieran de un lado u otro. Pero en los objetos microscópicos, bombardeados quizá por sólo unos pocos centenares de moléculas por segundo, un pequeño exceso, por uno u otro lado, podría determinar una agitación perceptible. El movimiento al azar de las pequeñas partículas constituye una prueba casi visible de que el agua y la materia en general tienen partículas.

Química Orgánica

En 1828 el químico y pedagogo Friedrich Wöhler sintetiza a partir de sustancias inorgánicas y con técnicas normales de laboratorio la urea y con ello también se inicia el estudio de la Química Orgánica durante gran parte del siglo XIX y principios del siglo XX.