DE CAVENDISH Y LAVOISIER

A continuación, se presentan las reseñas criticas logrados por estudiantes de la Maestría en Docencia de la Química, (Seminario de Historia y Epistemología de la Química, 2018-I), sobre la memoria de A.L.Lavoisier (1775) Memoria sobre la naturaleza del principio que se combina con los metales durante la calcinación, y que causa el aumento de su peso. Y la memoria de Cavendish, H. (1785). Experiments on Air. Philosophical Transactions. 75, 372.

ENTRE CAVENDISH Y LAVOISIER. MATERIALISMO INSTRUIDO EN LOS PROCESOS DE AMPLIACIÓN DE LOS LÍMITES DEL CONOCIMIENTO

Por Miguel Alexander Reyes Suárez y Fernando Abimelec Jaime Schuederg

Toda vez que el materialismo instruido se basa en la constante búsqueda por entender el universo bajo la brújula de que todo está hecho de materia, con características medibles, ya sea percibidas o no por nuestros sentidos, se ha marcado a lo largo del tiempo un rasgo característico entre los pensadores y ahora científicos sobre la forma de ampliar los límites del conocimiento bajo unos preceptos y unos paradigmas que orientan dicha búsqueda. Un ejemplo claro es el trabajo realizado por Lavoisier y Cavendish, el primero en su batalla contra una sustancia intangible casi etérea que aparecía y desaparecía, se unía y desasía de las sustancias bajo unas normas que los apoyadores de la teoría del flogisto intentaban esclarecer. El segundo en contraposición forzaba los límites de su pensamiento y de sus habilidades experimentales para encontrar esas normas naturales que regulan el flogisto en el aire y en su combinación con las sustancias. 

A pesar de los caminos confrontados entre Lavoisier y Cavendish podemos dilucidar que ambos fueron seducidos y orientados, no por un empirismo puro o un racionalismo radical sino que encontraron sus caminos que llevaron a que hoy escribamos sobre ellos, gracias a que hallaron quizás inconscientemente o bajo otros términos definitorios algo que según Bachelard (1976)[1] es conocido bajo el término de materialismo racional, es decir bajo un marco donde a partir de preguntas e hipótesis instruidas por preceptos previos tanto empíricos como teóricos, conducían a la formulación de montajes experimentales para responderlas, afirmarlas o negarlas. Lo cual se puede observar en lo que se plantea a continuación: 

Lavoisier (1776) en una de sus memorias titulada: Sobre la naturaleza del principio que se combina con los metales durante la calcinación, y que causa el aumento de su peso, se plantea tres cuestionamientos frente a las características del aire, ¿Existen diferentes clases de aire? ¿Basta que un cuerpo tenga un estado de expansibilidad durable para constituir una clase de aire? Y ¿son sustancias diferentes o sólo modificaciones del aire de la atmósfera?; con el fin de demostrar la obtención de un aire puro (oxigeno) a partir de la calcinación de metales y así cuantificar y materializar la sustancia llamada flogisto. 

En primera instancia, Lavoisier se sumerge en el problema o misterio que llama el, de la reducción de cales sin adición y plantea una serie de experimentos con cales de hierro, que dice no poseen esta propiedad a menos que exista una adición de otra sustancia; concluye al final de la experimentación que el flujo elástico estaba mezclado con el aire común contenido en la campana, el resultado era inseguro; ninguna de las pruebas a las que este aire fue perfectamente concluyente y le era imposible asegurar si los fenómenos que obtenía eran debidos al aire común, al que se desprendía de la cal de hierro, o a la combinación de ambos. Por tanto, deja de lado estas experiencias y procedió a experimentar con otra cal, en este caso una cal de mercurio la cual, relata Lavoisier, es susceptible a reducción sin adición a una temperatura media. Procedió a someter esta cal a dos experiencias con el mismo procedimiento, en la primera calcinaba esta cal con una adición de flogisto, en este caso carbón en polvo, y en la segunda calcinaba la cal sin ninguna adición de flogisto, analiza que en la primera experiencia obtiene aire fijo y lo somete a diferentes pruebas y así comprueba las características de este aire corroborando el concepto de flogisto. Posteriormente analiza a partir de la segunda experiencia que el aire que obtuvo es totalmente diferente al aire fijo, lo catalogo como aire puro. Lo cual concluye que en el aumento de peso de las sustancias sometidas a calcinación no es más que la adición de este aire puro que nos envuelve y respiramos y que el aire fijo es la combinación de este aire con el carbón utilizado en la calcinación. Lavoisier analiza más allá de las cales metálicas y realiza una comparación con las detonaciones referentes al Nitro y da nota que el aire fijo que se obtiene de estas no es más que el resultado de la combinación del carbón con el aire puro o respirable. A partir de estas experiencias, Lavoisier pudo hablar en términos que no involucrara el flogisto o la mística o divinidad de las sustancias y dio paso a la cuantificación material de aquello que hasta el momento se clasificaba de esta manera, de este modo inicia la teoría del oxígeno impulsada por las conclusiones de Lavoisier. 

Por otra parte, Cavendish (1785) en su carrera por demostrar como el flogisto circulaba en el aire conformando así el aire flogisticado y consecuentemente el desflogisticado, planteó una serie de experimentos muy elaborados que comunican gran rigurosidad en intencionalidad racional en su actuar por demostrar la conversión del aire flogisticado en ácido nitroso. Es decir que el aire flogisticado de la atmósfera consiste de ácido nitroso unido al flogisto. Para ello utilizó tubos de vidrio que contenían mercurio con un diseño particular que le permitía mezclar aire con diferentes sustancias para luego inducir una chispa eléctrica y verificar si el aire flogisticado se convertía en ácido nitroso luego de la descarga. Dentro de sus experimentos racionalmente diseñados hizo pasar una chispa eléctrica entre el tubo de vidrio que contenía una solución de tornasol y notó que el aire perdió 2/3 de su volumen, luego hizo la misma prueba con aire desflogisticado impuro y agregó un poco de amónico donde se percibió un sedimento marrón. De allí concluyó que el agua de cal proveniente del tornasol, fue saturada por un ácido formado durante la operación y que no se formó aire fijo durante la operación. Posteriormente utilizó sales de tártaro en forma de lías (retortas) y agua de lima, notando diferencias en cuanto a la rapidez con la que el aire desflogisticado se disminuía, continuó sus experimentos mezclando diferentes partes de aire desflogisticado con aire común (5 a 3 respectivamente), nuevamente utilizó el mercurio como conductor de la chispa eléctrica y las retortas de jabón que luego del experimento, se separó el mercurio del jabón al punto de derramarse el segundo y se generó una sal que según confirmación de Cavendish era una sal de nitro. Para reafirmar lo encontrado realizó los experimentos en una escala mayor y sometió las sales de nitro producidas con soluciones de plata con el fin de descartar la formación de sal marina en lugar de nitro. Finalmente concluyó que el aire flogisticado es acido nitroso unido al flogisto y que al combinar aire flogisticado con desflogisticado se logra una combinación química que con la descarga eléctrica permite la formación de ácido nitroso que se unió a las heces de jabón y formó una solución de nitro. 

Para finalizar, los dos trabajos realizados entre Lavoisier y Cavendish nos han demostrado como se amplían los límites del conocimiento mediante el materialismo instruido, que según la concepción de Bachelard, debe ser característico de todos los hombres de ciencia que, superando el conocimiento común y sencillo, construyen el conocimiento científico y rectificador, incesantemente revisado y superador al ya existente. Bachelard involucra al ser humano en la materialidad como constructor de ella, como objeto y sujeto, que comprende la construcción de cultura como un espacio de relaciones humanas donde la problemática de mundo está estrechamente ligada a la culturalidad (De Souza 2004)[2], ya sea desde el exitoso descubrimiento de la ley del oxígeno o demostrando como se defiende una idea desde un trabajo que combina el empirismo y el racionalismo, que luego llevaron a entender la presencia de nitrógeno en el aire. Son maestros de estas nuevas generaciones que nos han enseñado la forma como se hace ciencia. 

EL MATERIALISMO RACIONAL PARA COMPRENDER LAS DINÁMICAS DE LAS CIENCIAS Y EN ESPECIAL DE LA QUÍMICA

Por Estefanía Nieves Torres

En el presente documento se hace un análisis de dos escritos que relatan el trabajo científico de dos grandes pensadores a través de la experimentación, dónde relatan exhaustivamente sus observaciones y conclusiones desde dos perspectivas completamente diferentes, sin embargo pertenecen al mismo de tema de estudio e inclusive realizan experimentaciones similares, se trata de los estudios acerca del aire que realizaron Cavendish y Lavoisier, dos científicos contemporáneos que exponen sus ideas en 1785 y 1775 respectivamente, los textos se analizan desde la perspectiva del materialismo racional y se trata de exponer la idea de cómo esta filosofía o forma de entender la ciencias nos ayuda a comprender ambos trabajos y reflexiones de los mismos.

Como personas dedicadas a la ciencia y en especial a enseñar ciencias, es necesario comprender las dinámicas de la misma desde diferentes perspectivas, hay corrientes que determinan la ciencia como empirista, basada netamente en la experimentación y la observación de los fenómenos, pero, es claro también que desde el punto de vista teórico, la ciencia formula axiomas, hipótesis o afirmaciones a partir del racionalismo, sin embargo, debe existir un equilibrio entre ambas corrientes para lograr avances en la ciencia, cuando se superan dichos extremismos se logra hacer ciencia; según Bachelard el materialismo racional nace como mediador de ambos extremos idealismo y empirismo, así mismo supera la oposición entre los mismos, que nos ayuda a comprender mejor los momentos de renovación, cambio o reorganización que ocurren y han ocurrido, a lo largo del desarrollo de la ciencias.

Comenzaré describiendo algunos de los experimentos que realizo Henry Cavendish relatados en el escrito Experiments on Air. Cavendish se dedicó a experimentar con diferentes sustancias, ácido nitroso, mercurio legía, amoniaco, jabón, ácido sulfúrico, agua de cal, entre otros, pero se encontraba muy interesado en entender el comportamiento de aire, es por esto que trataba de comprender la naturaleza del llamado aire fijo, su comportamiento, origen y características, para esto realizó catorce experimentos donde se concentró en estudiar la capacidad de absorción de las sustancias con aire fijo, también estudió su temperatura y solubilidad en agua, aceite y vino, su capacidad para mantener el fuego, capacidad de combustión e incluso para mantener la vida animal, también determinó que se producía aire fijo a partir de la fermentación del azúcar en agua con zumo de manzana; pero, ¿A qué conclusiones llegó? Cavendish concluye que el aire fijo no es combustible, no mantiene la vida animal y no mantiene el fuego dependiendo de las proporciones.

Cavendish basaba algunas de sus observaciones en la teoría de los cuatro elementos, es por esto que menciona en un apartado la capacidad del aire fijo de precipitar tierras del agua de cal, por otro lado, adhería la teoría del flogisto y estaba sentado en los tipos de aire como: aire común, aire desflogisticado (aire fijo) y aire flogisticado (aire puro), así, muchas de sus explicaciones las atribuía a la presencia o no de flogisto en las sustancias. Sin embargo, estas afirmaciones tenían algunas incongruencias que ya Lavoisier con sus experimentos había hecho notar. 

Por otro lado, el experimento (figura 1) relatado en el escrito por Antonie Lavoisier, Memoria sobre la naturaleza del principio que se combina con los metales durante la calcinación y que causa el aumento de su peso. Describe el siguiente proceso, Lavoisier estudió el comportamiento de los metales y las cales de metales (óxidos) al ser expuestas al calor dentro de un horno, en uno de sus experimentos calentó oxido de mercurio con carbón, se valió de todo un dispositivo que le permitía sellar el sistema, así obtener y medir un gas al que llamaba aire fijo. A su vez, realizó el mismo experimento, pero sin carbón, obteniendo un gas de naturaleza diferente (se sabe por las diferentes pruebas que realizó), al que llamaba aire puro, Lavoisier al igual que Cavendish fue muy cuidadoso con la medidas y proporciones de sus experimentos, a pesar de esto las interpretaciones son muy diferentes, es pertinente decir que, de nada sirve el número, el valor o la medida sin uso de la razón, sin uso de la interpretación racional basada en esas observaciones, es por esto que en la ciencia, la experimentación y la razón son inseparables, en términos de Bachelard[3],[4] el materialismo racional o racionalismo aplicado es la salida para estas incongruencias y permite el cambio o renovación de las teorías científicas, es necesario que la ciencia supere obstáculos como la observación básica y la opinión, para que haga uso de la razón y simultáneamente de la experimentación.

Continuando con los experimentos de Lavoisier, el científico pesó la cantidad de cal, la cantidad de carbón o de metal que utilizó en cada experimento antes y después del proceso, concluyó que era forzoso afirmar que las sustancias contenían flogisto, como lo era el caso de carbono, puesto que al calentar cal de mercurio con carbono era lógico pensar que el flogisto se transfería desde el carbono hacia la cal y por esta razón debía aumentar de peso, sin embargo ésta disminuyó de peso al reducirse hasta metal, entonces sí este contenía flogisto, ¿Por qué la disminución de peso?, teniendo en cuenta esto, al calcinar de nuevo un metal perdería la cantidad de flogisto y por tanto disminuiría su peso, sin embargo al realizar el experimento su peso aumentó. Referente a las pruebas que realizo a los aires que tuvo con los experimentos con o sin carbón, concluyo que eran completamente opuestos, con características similares a las que determinó luego Cavendish, donde el aire que obtuvo en el experimento sin carbón tenía las siguientes características: no precipitaba el agua de cal, favorecía la respiración animal, favorecía el fuego y la combustión, por tanto lo llamo aire puro, que fue para Lavoisier la porción más pura del aire y este era el principio que se unía a los metales aumentando su peso durante la calcinación, por esto es difícil concebir la idea de que este principio se debía al flogisto. 

Cabe resaltar que Cavendish publico sus observaciones diez años después que Lavoisier, aun así, se aferraba a las teorías que había decidido adherir, o muy seguramente le era difícil entender las ideas o conclusiones de Lavoisier, pero ¿Por qué el materialismo racional nos ayuda a comprender qué paso en este momento de la ciencia? Pues bien, para lograr avanzar en la química como ciencia era necesario dejar de pensar los fenómenos como entes espirituales o misteriosos, como el flogisto, que a pesar de tener errores consecuentes eran aceptados desde lo teórico o netamente desde el mundo de las ideas, pero que, sí yo llevamos a naturaleza vista desde lo material no logra explicar estos comportamientos, entonces es necesario recurrir al materialismo y darle a esos principios teóricos, un sentido de materia o sustancia como lo hizo Lavoisier, así mismo pensarlos desde la interpretación de lo observado y darle un sentido lógico desde el materialismo racional. En este sentido podemos entender el pensamiento de Bachelard al afirmar que la ciencia progresa por medio de la superación de obstáculos epistemológicos, todo conocimiento es aproximado, superando el anterior que en si mismo impide avance en la ciencia misma.

DE LA TEORIA DEL FLOGISTO A LA TEORIA DEL OXIGENO

Por Angie Manrique Torres y Darío Nova Quintero

En este documento se analizan los trabajos de Antoine Lavoisier y Henry Cavendish en la transición de la teoría del flogisto a la teoría del oxígeno, este cambio de paradigma requirió que estos dos científicos y algunos más plantearan una experimentación metódica y objetiva, que aunque enmarcada por el materialismo instruido de la época (teoría del flogisto) arrojó resultados que permitieron racionalizar de manera irrefutable las inconsistencias de esta teoría.

Para entender el contexto y visión materialista de esta época, se identifica en la historia de la química neumática a Georg Stahl que por medio de varios experimentos basados en las observaciones de Becher sobre la combustión de materia orgánica, la cual al quemarse parecía liberar una sustancia volátil que se escapada de ella; concluyo que un material es combustible por un componente que se encuentra fijo en él, pero que se escapa mediante la inflamación; Stahl lo llamó flogisto, lo cual en esta época parecía lógico y se tomó como hecho verdadero. Esta teoría afirmaba que: primero, los metales eran compuestos formados por cal y flogisto y segundo, los combustibles no metálicos estaban formados por ácido y flogisto. (Aragón, 2004)[5]. Los partidarios del flogisto argumentaban esto porque algunas cales metálicas podían transformarse de nuevo en los metales de partida.

Durante un tiempo (aproximadamente 70 años) la comunidad científica creyó en este paradigma, incluyendo a Cavendish quien acogió la teoría, a pesar de no poder explicar algunos de los resultados obtenidos en sus experimentaciones, en consecuencia intentó resolver algunas de estas inconsistencias mediante la experimentación con gases para dar validez al paradigma del flogisto; previamente Antoine Lavoisier en colaboración con otros miembros de la comunidad científica, en contraparte usaron la experimentación para refutar la teoría del flogisto. (Aragón, 2004)

Para entender los aportes experimentales de Lavoisier se abordara el documento Memoria sobre la naturaleza del principio que se combina con los metales durante la calcinación, y que causa el aumento de su peso (1775). Que se interpreta a continuación:

Entre los puntos importantes Lavoisier informa que al quemar un metal y obtener la cal, esta tenía un peso mayor que el del metal puro, lo cual no tenía lógica desde la teoría del flogisto ya que si el metal perdía flogisto la cal debía pesar menos. En términos modernos se sabe que estaba obteniendo óxidos metálicos. Pero los científicos defensores de la teoría del flogisto explicaron esta situación atribuyendo al flogisto masa negativa en ciertas ocasiones, en razón de que el flogisto al ser más ligero que el aire produciría un aumento de peso el cuerpo que abandonara.

Por otra parte, al reducir la cal de mercurio (oxido de mercurio) en presencia de carbón, obtuvo un gas al que llamo aire fijo, y la descripción de sus características deja saber que en realidad se trataba dióxido de carbono. Actualmente esa reacción se expresa como oxido de mercurio reaccionando con carbono para producir dióxido de carbono gaseoso y mercurio metálico: HgO + C → CO2 (g) + Hg

Luego redujo de nuevo la cal de mercurio pero sin la presencia del carbón, que era la sustancia reductora que aportaba el flogisto, describe que fue más difícil pero al final obtuvo el metal puro y un “aire” que denominó aire puro, y las propiedades que describe en su escrito concuerdan con el oxígeno. Actualmente esta reacción se representa como HgO → O2 (g)+ Hg

A partir de estos resultados Lavoisier infiere:

“Según esto, parece probado que el principio que se combina con los metales durante la calcinación, y que aumenta su peso, no es otra cosa que la porción más pura del aire que nos envuelve y que respiramos, el que pasa, en esta operación, del estado de expansibilidad al de solidez…. Como el carbón desaparece totalmente en la revivificación de la cal de mercurio y de esta operación sólo se obtienen mercurio y aire fijo; es forzoso deducir que el principio que hasta ahora denominado aire fijo es el resultado de la combinación de la parte eminentemente respirables con el carbón” (Lavoisier. 1775. 5)

Es decir que si Cal de mercurio + carbón → metal + aire fijo; y Cal de mercurio → metal + aire puro en una inferencia lógica el aire fijo = aire puro + carbón. Pero estas revelaciones no fueron suficientes para refutar completamente la teoría del flogisto al no demostrar que el aire era un compuesto.

Por otra parte Cavendish publicó diez años después de las memorias de Lavoisier “Experiments on Air” (1785), los experimentos que allí expuso son una continuación del trabajo de Priestley y Warltire a partir de aire flogisticado ahora conocido como H2 y aire desflogisticado ahora conocido como O2.

Cavendish realizó el experimento quemando aire desflogisticado y aire flogisticado en diferentes proporciones, en una esfera de vidrio con una chispa eléctrica, y comprobó que no había pérdida de peso. También descubrió que en las explosiones desaparecían ambos gases, midió cuidadosamente la relación de volúmenes dependiendo de la mezcla que usaba y descubrió que en el globo se recogía agua y ácido. 

Cuando usaba aire común, el agua que obtenía era ácida, estaba saturada de álcali fijo y al evaporarla dejaba un residuo de nitro. Cavendish encontró que se obtenía más ácido cuando se utilizaba un exceso de aire común, pero no se formaba ácido cuando utilizaba un exceso de aire flogisticado. Cavendish no pudo encontrar la causa de esta formación de ácido. Pero pudo afirmar que tenía razón al suponer que la flogisticación del aire no procede del flogisto y que ninguna parte del aire se convierte en aire fijo, pero que estaba equivocado al decir que provenía del material combustible porque la verdadera causa de la disminución del aire depende de la conversión de aire flogisticado en ácido nitroso.

Actualmente representamos las reacciones obtenidas por Cavendish de la siguiente manera:

En primer lugar N2 + O2 → 2NO; y 2H2 + O2 → 2H2O 

Luego se produce la reacción NO + O2 → NO2 y 3NO2+ H2O → 2 HNO3+ NO

Estos trabajos fueron relevantes para refutar por completo la teoría del flogisto porque Lavoisier maduro su teoría y la fortaleció con los descubrimientos de Cavendish, sus experimentos se realizaron de forma más metódica y añadiendo el control del peso. Comprobó que el sistema estudiado pesaba lo mismo antes y después de la combustión, esto le permitió formular la ley de la conservación de la masa de la actualidad que usa una nueva lógica materialista y sin atribuir comportamientos a “sustancias misteriosas”. La refutación de la teoría del flogisto fue fundamental para lograr introducir una nueva teoría fundamentada en un materialismo racional concordante con los paradigmas científicos actuales y desalojar pensamientos metafísicos, ya que el comportamiento de lo material se debe netamente a fenómenos materiales y no a espíritus o fantasmas presentes en los objetos. A partir de esto fue Lavoisier quien dio una explicación más adecuada y lógica al fenómeno de la combustión desde las propiedades del oxígeno, por lo cual hoy en día es considerado el padre de la química moderna.

SOBRE LAS MEMORIAS HENRY CAVENDISH Y ANTOINE LAVOISIER RESPECTO AL FLOGISTO

Por Alejandra Oliveros y Solanlly Suárez

Abordar el desarrollo histórico de la Química en términos de combustión y su significado en el progreso de esta ciencia, exige tener presente aquellos momentos en determinadas épocas que han representado transformaciones, tanto en el conocimiento disciplinar como en la comprensión de la realidad que se estudia y de la que también se hace parte. No obstante, para que esas transformaciones cobren sentido no solo en la Química sino en toda la ciencia se necesita acudir a una filosofía que corresponda objetivamente con la realidad; esto pondrá a prueba el conocimiento y permitirá que el proceso de su adquisición y su transformación se lleve a cabo en forma rigurosa y objetiva, es decir, científicamente. Esta filosofía es el materialismo que, cuando ha sido posible aplicarlo, ha permitido entender que hay una realidad que se puede conocer y comprender independientemente de la posición y subjetividad del observador. En este sentido es imprescindible que su aplicabilidad no solo se enfoque en el ámbito teórico sino también en el plano experimental pues debe haber correspondencia en ambos aspectos para que la ciencia se desarrolle.

Una de esas épocas en donde la ciencia tuvo gran efervescencia en las ideas fue en el siglo XVIII, conocido como el periodo de la Ilustración y el Racionalismo. En esta etapa histórica hubo cambios y aportes al conocimiento realmente importantes que significaron una transformación en la concepción y comprensión de la realidad. En el campo de la Física con la mecánica, en el campo de la Astronomía con el planteamiento de la formación del sistema solar, en la Química retomando el planteamiento de nuevos modelos atómicos a finales de este periodo. Gran parte de estos cambios conceptuales y adquisición de nuevos conocimientos pueden —y deberían— analizarse a la luz del materialismo. Si bien no es necesario que se trate de una aplicación intencionada del método se pueden citar, sin embargo, muchos de esos puntos de giro claves en la ciencia y entenderlos a través de esta forma de conocer y comprender la realidad. Uno de los fenómenos que ha ocupado parte del quehacer científico en la Química ha sido la combustión, y para comprenderlo es importante remitirse a las prácticas experimentales realizadas por Henry Cavendish (1785) y Antoine Lavoisier (1775) sobre la Teoría del Flogisto, obteniendo nuevos e importantes planteamientos teóricos y empíricos al respecto.

Cuando Georg Ernst Stahl acuñó el término de Flogisto —originalmente Phlogiston[6]— en 1731 siendo médico del rey de Prusia, estaba retomando los planteamientos de Johann Joachim Becher sobre la combustión química. Así surgió, tal vez, la primera gran teoría de la Química moderna: la Teoría del Flogisto —y con ‘gran’ ya se puede advertir que no haya sido luego sometida a cuestionamientos—.Si bien, desde la época de los griegos se pensaba que todo material que ardiera tenía en su interior el elemento fuego —o azufre cuando se trataba de la Alquimia— la comprensión posterior de la combustión planteó todo tipo de interrogantes en la Química en torno a este fenómeno; tomando al flogisto como la concepción más fehaciente frente a un “algo” que, en términos de la comprensión de esa época, se perdía en el proceso cuando un material se quemaba como algo que iba o venía sin “preocupar” de dónde ni por qué.

No obstante —y he aquí la esencia de la ciencia basada en un método consecuente— aún había preguntas que se necesitaban resolver, partiendo por entender qué era realmente ese ‘algo’, cuál era su naturaleza, por qué al quemar un elemento como el plomo se suponía que debería perder peso, pero el resultante contradijo este supuesto. Esa precisa contradicción requería encontrar y lidiar con un método adecuado para conocer la realidad, porque algo había en la combustión en ese momento sin importar que no se hubiese detectado y mucho menos enunciado. En este punto, las investigaciones realizadas por los científicos Henry Cavendish y Antoine Lavoisier en la década de 1770 fueron cruciales para cuestionar o confirmar la Teoría del Flogisto y los diferentes tipos de aire. Las memorias[7] de Henry Cavendish publicadas en 1785 demuestran claramente a una persona rigurosa y exigente con su método de investigación, aunque nunca fue valorado como el verdadero descubridor por este tipo de teorías sobre los gases. Cavendish realizó valiosos aportes para que la Teoría del Flogisto pudiese estructurar cierto tipo de características a cada uno de los aires que él descubrió hasta el momento[8]. Los experimentos que realizó pasaron desde la medición del peso del aire expulsado por medio de la “flogisticación”, pasando por la medición de mezclas de aire fijo y flogisticado, por el estudio de la capacidad de absorción de agua en las sustancias con aire fijo y por la cuantificación de ese gas absorbido, hasta evidenciar la capacidad de este aire, desconocido para esa fecha, para mantener el fuego o la vida. Todo esto a partir de una práctica basada en la reacción entre un metal (sea este zinc, hierro o estaño) y ácido sulfúrico o clorhídrico (conocidos respectivamente en la época como vitriolo y marino).

No es fácil desarrollar un pensamiento y método científico basado en la rigurosidad y exigencia científica en términos teóricos y experimentales; no es algo que se dé en forma espontánea así se trate de un científico y eso, por supuesto, no exime a Henry Cavendish. Él manipuló, revisó y contrastó un fenómeno, y en ese proceso formó un criterio que indica que ninguna de esas acciones se quedó en una mera sucesión de pasos, por el contrario, argumentó mediante hechos contrastables y medibles en la realidad material, sus diferentes teorías, es decir, que aplicó en sus experimentos un método y éste fue el materialismo.

Paralelamente a los trabajos de Cavendish, Lavoisier publicó en 1775 una memoria[9] sobre la calcinación de los metales y su aumento de peso. Debido a la Teoría del Flogisto la cual indicaba que, cuando un cuerpo era calcinado, perdía su flogisto y podía recuperarse poniéndose en contacto con una sustancia rica en este mismo flogisto. De esta forma, Lavoisier se propuso buscar los referentes experimentales que corroboraran esta teoría, examinando la influencia del aire común dentro de las prácticas. Por ello, la rigurosidad que Lavoisier manejó en cada uno de sus experimentos revela que, más allá de tratar de eliminar el porcentaje de error de una forma significativa y, a su vez, explicar cómo se relacionan la cantidad de aire fijo con la cantidad de otra sustancia, como el mercurio, que se encontraba en el recipiente, permitiéndole así explicar sobre el distanciamiento de las moléculas por acción del calor —a lo que llamó la acción del calor para convertir las sustancias en fluidos aeriformes—. De esta forma cuestionó el consenso sobre el conocimiento que había en ese momento respecto a la Teoría del Flogisto pues su manifestación no concordaba con lo que se observaba al experimentar con la realidad material que, aunque fuese desconocida para esa fecha, no significaba que no estuviese ahí y no se pudiese entender.[10]

Hasta este punto se puede concluir que en la ciencia es importante la experiencia y el conocimiento adquirido a través de la historia, pero a la vez, es importante tomar el conocimiento y revisarlo fuera de dogmas y conformismos. Asimismo, es posible concluir que, tanto Cavendish como Lavoisier, tenían una postura escéptica que les permitía no caer en la creencia de algo sin explicación material como era el Flogisto. Su método de pensamiento les hizo corroborar que para cada uno de los sucesos que se descubrían en Química para la época, existe una realidad que los precedía y les daba una explicación congruente de su comportamiento. Una cosa es segura: su intención no era probar el método materialista; se reitera que no es necesario que se trate de una aplicación intencionada del método. Este, sin embargo, permite comprender cómo en el proceso de pensamiento científico se necesita una forma objetiva de comprender la realidad; aunque esté influenciada por los conocimientos químicos de la época, dejando en claro que, aunque ellos poseían gran disciplina y esfuerzo en el campo que desempeñaban, no tenían una verdad absoluta y que se debía continuar investigando en el tema.

TEORIA DEL FLOGISTO VS TEORIA DEL OXIGENO: EL SABER INSTRUIDO DESDE CAVENDISH Y LAVOISIER

Por Mónica Alejandra Pachón Solano

“La educación no es llenar una cubeta. Es encender un fuego” Butler

En algunos casos la historia los procesos científicos y tecnológicos han mostrado una dinámica mediada por el materialismo, como punto central entre el idealismo al que el hombre busca constantemente y el empirismo que le permite probar o demostrar de manera práctica o experimental un principio, una ley o una teoría.

En este sentido Bachelard concibe el materialismo desde dos fuentes: el materialismo instruido y el racionalismo aplicado, que convergen en el materialismo racional desde la relevancia que el autor da a la razón y la teoría en cuanto es esta la guía de toda experiencia, mostrando dos ejemplos en donde se evidencia la corriente a tratar como lo es el experimento de Cavendish en 1785 sobre los distintos tipos de aire y Lavoisier en su teoría del Oxígeno.

Henry Cavendish fue un físico y Químico Frances, un científico que se intereso por la comprobación experimental y la rigurosidad de sus proporciones, en cuanto al realizar la lectura del texto Experimentos en el aire evidencia dos corrientes de pensamiento predominantes en la época como lo son la teoría de los 4 elementos (Empédocles), en donde se concibe como componentes y agentes de transformación a la tierra, el agua, el aire y el fuego, y la teoría del Flogisto, que determina como se verá más adelante la clasificación del aire y el desarrollo de los trabajos de Cavendish.

Cavendish utiliza metales tratados con ácidos como el Vitriólico (Ácido sulfúrico), nítrico o marino (Ácido clorhídrico) para obtener diferentes gases a los que el llamo, aires, desde su punto de vista no podía existir un solo tipo de aire, sino que ese aire debe estar compuesto por diferentes tipos de aires que permiten o no el desarrollo de una transformación química como la combustión; en este sentido identifica el aire fijo caracterizado por no mantener la vida animal y tener poca combustión, el aire desflogisticado (que consistía en el aire antes de la combustión, cuando el flogisto estaba dentro del cuerpo con el que iba a experimentar, fuese este Zinc o Estaño), el aire flogisticado, es decir con el “espíritu” del flogisto en él luego de la combustión, con los cuales interactuó para determinar su peso, a partir principalmente de procesos de fermentación.

Una de las características más importantes de este científico en relación con el materialismo racional, es su capacidad para replantearse, en cuanto modifica todo el tiempo su experiencia, en busca de mejores y nuevos resultados, variando desde las proporciones, hasta el uso de vino, agua o aceite, debido a que al revisar la reproducibilidad de su teoría no obtenía los mismos hallazgos.

De esta manera se abre una puerta para cuestionar la teoría del Flogisto a partir de una pregunta que se hace Lavoisier ¿Existen diferentes tipos de aire?, para dar solución a su cuestión éste idea 2 experimentos que describe en el texto Memoria sobre la naturaleza del principio que se combina con los metales durante la calcinación y que causa el aumento de su peso y cuya experiencia da por caducada a la teoría del Flogisto.

En un primer experimento Lavoisier observa la relación de “cales” (Óxidos) con Carbono, para lo cual dispuso de una pileta llena de agua que contenía una cámara en donde se recogía el gas proveniente de un horno que contenía carbón y la cal, de la calcinación de esta cal se liberaba un gas que como se muestra en la imagen 1[11] desplaza el agua. Para este científico el gas recogido corresponde al aire fijo, caracterizado porque no es apto para conservar la vida (prueba con animales), precipita la Cal y se extinguen los cuerpos combustibles, es decir no preserva la llama, es decir el “aire fijo”.

El segundo experimento es una modificación del primero, ya que el montaje es el mismo, pero en esta ocasión se omite el carbono dentro de la cámara de calcinación como se evidencia en la imagen 2, obteniendo entonces un gas que ante diferentes pruebas se caracteriza por que no muestra precipitaciones, sirve para la respiración de los animales, los cuerpos encendidos no se apagan, por lo que fue definido como “aire puro”.

De esta manera se evidencia como Lavoisier utiliza no solo proporciones de volumen y masa, sino de tiempo, para la realización y descripción detallada de sus experiencias, en este sentido no es el flogisto, la sustancia que abandona o posee un cuerpo, sino que existe un tipo de aire (puro, oxigeno) que interviene en el proceso de combustión de los óxidos y puede ser medible, lo cual inicialmente era expresado teóricamente de esta manera.

Experimento 1:

Teoría del Flogisto:  cal + (carbón + flogisto) -> (metal + Flogisto) +Aire Fijo

En esta ecuación se puede observar como el flogisto “poseía” a el carbón y luego de la reacción es el metal el que lo tiene ¿Cómo sucede esa transferencia?

Experimento 2:

Teoría del Flogisto: (cal + flogisto) -> cal + Aire puro (aire desflogisticado)

En este caso la cal posee el flogisto, el problema esta al finalizar la reacción ¿Dónde está el flogisto?  ¿La cal desaparece? ¿Esta en el gas? (reflexiones basadas en el precepto de Lavoisier en cuanto al finalizar la reacción no hay precipitado).

De acuerdo con lo anterior la teoría del flogisto no respondía a las exigencias conceptuales de tal manera que caía en posturas contradictorias para explicar este tipo de fenómenos y responder a estas preguntas, razón por la cual la teoría del oxigeno las retoma y las explica desde reacciones de desplazamiento simple.

Del análisis de estas dos experiencias y retomando la tesis inicial de este documento se puede concluir que el materialismo formal o instruido, es decir constituido teórica y experiencialmente, es una característica del materialismo racional, no un componente, sino la posibilidad de que el conocimiento especifico de una disciplina expresado por el saber instruido pueda ser evidenciado por la razón y la experiencia.

SOBRE LOS TEXTOS
1. LOS EXPERIMENTOS EN AIRE
Philosophical Transactions 75, 372 (1785)
de Henry Cavendish

2. MEMORIA SOBRE LA NATURALEZA DEL PRINCIPIO QUE SE COMBINA CON LOS METALES DURANTE LA CALCINACIÓN, Y QUE CAUSA EL AUMENTO DE SU PESO.
Leída en la Academia de Ciencias en la sesión pública de Pascua de 1775, releída el 8 de agosto de 1778.
de Antoine-Laurent de Lavoisier

Por Manuel Arturo Coca Fonseca

A continuación, se intentará explicar dos textos que explican a través de sus investigaciones la compasión del aire, cada uno defendiendo sus posturas sobre la composición del mismo para el primer autor mantiene las teorías del flogisto con una relación experimental, empezar a dar un origen a estos componentes del aire flogisticado, para el segundo texto explica la composición de aire flogisticado pero refutando esta teoría e intentado explicar que el flogisto como tal si puede ser evidenciado a partir de reacciones.

1. PRIMER TEXTO: LOS EXPERIMENTOS EN AIRE, Henry Cavendish, (Niza, Francia, 1731-Londres, 1810) Físico y químico británico. Estudió en la Universidad de Cambridge y en 1760 fue nombrado miembro de la Royal Society. Fue el primero en distinguir la presencia en el aire de dióxido de carbono y de hidrógeno. El autor explica las razones por las cuales hay una disminución del aire flogístico, o atmosférico; a partir de estas definiciones se explica que no es debido al aire fijo si no a la reacción del aire flogisticado con una chispa y que debido a esta reacción el volumen era menor a este nuevo tipo de aire lo nombro como aire desflogisticado.

A partir de la chispa se generaba una combustión con algún tipo de material que estuviese presente en este tipo de aire, esta combustión lograba una disminución del volumen del nuevo aire; estas ideas surgían a partir de los supuestos teóricos, pero Cavendish en pieza a cuestionar, del hecho de pasar de lo teórico a lo experimental, para este proceso decide generar el desarrollo de instrumentación necesaria para llevar a la practica el adelanto de su idea, a continuación, se ilustra

“El aparato utilizado en la fabricación de los experimentos fue el siguiente: El aire a través de la cual se pretende la chispa para ser pasado, fue confinado en un tubo de vidrio M, doblada a un ángulo, el cual, después de ser llenado con azogue, Fue invertida en dos vasos de la misma de fluido. El aire a ser juzgado a continuación se introdujo por medio de un pequeño tubo, tal como se utiliza para termómetros, dobladas en la forma representada por ABC, el extremo doblado de los cuales, después de ser previamente llenado con azogue, se introdujo.” (Cavendish, 1785). 

Luego de este proceso cuando se hizo la chispa pasar a través del aire común, y columnas de tornasol para identificar qué tipo de reacción se generaría, se logra evidenciar reducciones del volumen total del aire común para la relación del tornasol y la columna de cal se evidencia una relación de 2/3 del volumen inicial del gas, además de este proceso se utiliza el agua de lima para evidenciar si este agente ácido logra tener algún tipo de reacción sobre el proceso antes mencionado, la relación volumétrica de esta reacción fue 1/6 del volumen inicial, a partir de este tipo de experimentaciones, se empieza a utilizar otro tipo de reactivos los alcalinos en específico la sosa caustica un alcalino volátil, en la cual se puede concluir la producción de una sustancia de color marrón, lo cual indicaba que el agua de cal se estaba saturando por algún ácido formado en la reacción.

Luego el texto permite concluir que Cavendish a partir del proceso de experimentación- error, genere diferentes observaciones, en las cuales se evidencia que de la experimentación refuta y da peso a cada una de sus ideas sobre el aire común, intentando desmentir la teoría del flogisto o comprobando que esta teoría de los elementos puede ser verdadera y fundamentada con nuevos procesos de experimentación.

2. SEGUNDO TEXTO: “MEMORIA SOBRE LA NATURALEZA DEL PRINCIPIO QUE SE COMBINA CON LOS METALES DURANTE LA CALCINACIÓN, Y QUE CAUSA EL AUMENTO DE SU PESO”; Autor: Antoine-Laurent de Lavoisier (París, 1743 - id., 1794) Químico francés, conocido como el padre de la química moderna. La revolución científica de los siglos XVI y XVII arrinconó muchas antiguas creencias y dejó atrás disciplinas de larguísima tradición, como la alquimia. Pero pese a las numerosas aplicaciones prácticas y a los conocimientos acumulados.

Esta memoria fue realiza en el año de 1774, utilizando como reactivos el mercurio el aire flogisticado, este proceso para evidenciar los posibles componentes del aire atmosférico o con flogisto e intentar dar respuesta a la pregunta ¿Existen diferentes clases de aire? Para esto contaron con dos etapas la primera fue la etapa teórica donde se realizaron cada uno de los posibles cálculos y procesó que se llevarían luego a la etapa dos de experimentación, para este proceso se debió contar con todas las precauciones ya que era la primera vez que se realizarían este tipo de prácticas y con estos nuevos instrumentos como se enuncia a continuación.

“En consecuencia, intenté reducir, mediante lentes, muchas clases de cales de hierro bajo grandes campanas de vidrio invertidas sobre mercurio, y, por este medio, conseguí desprender gran cantidad de fluido elástico. Pero como este fluido estaba mezclado con el aire común contenido en la campana, el resultado era inseguro; ninguna de las pruebas a que sometí este aire fue perfectamente concluyente y me era imposible asegurar si los fenómenos que obtenía eran debidos al aire común, al que se desprendía de la cal de hierro, o a la combinación de ambos. Como estas experiencias no aclaran este punto, no las relataré; espero que en otras memorias habrá ocasión de comentarlas” (Lavoisier 1778). 

El autor enuncia que no realiza la explicación de todos los procesos experimentales que llevo a cabo ya que la memoria entraría hacer muy extensa, por tal motivo decide resumir los partes más relevantes de su investigación, caracterizo e aire flogisticado; donde sometió a un número de pruebas este tipo de aire, los resultados obtenidos fueron los siguientes:

1. Que es susceptible de combinarse con el agua por agitación y de comunicar al agua. 

2. Que provoca la muerte en pocos segundos de los animales.

3. Que las bujías y en general todos los cuerpos combustibles, se extinguen al instante.

4. Que precipita el agua de cal.

5. Que se combina con gran facilidad con los álcalis, sean fijos o volátiles.

Todas estas cualidades son precisamente las de la especie de aire conocido bajo el nombre de aire fijo, (Lavoisier 1778).

Luego de la experimentación se explica las propiedades del aire sin flogisto “Después de haber fijado así estos primeros resultados, me apresuré a someter las 78 pulgadas cúbicas de aire que había obtenido a todas las pruebas necesarias para determinar su naturaleza”, y de estas afirmaciones se logra concluir del aire sin flogisto que:

1. no era susceptible de combinarse con el agua por agitación.

2. no precipitaba el agua de cal, sino que apenas la enturbiaba.

3. no se unía con los álcalis fijos ni volátiles.

4. en nada disminuía su cualidad cáustica.

5. puede servir para calcinar los metales otra vez.

6. no tenía ninguna de las propiedades del aire fijo; lejos de matar, como él, a los animales, parecía, por el contrario, muy apropiado para mantener su respiración.

Para concluir desde mi postura los dos textos permiten entender el proceso histórico, del desarrollo de la teoría de flogisto y como los dos autores desde sus visiones apoyan o refutan esta la misma, a partir de la experimentación con los tipos de aire.

[1] Bachelard, G. (1976). El materialismo racional, Buenos Aires, Paidós.
[2] De Souza, I, (2004). Una lectura antropofilosofica de gaston bachelard en dialogo con las nuevas tecnologías, themata. Revista de filosofía. Num 33. Pag 323-327.
[3] G. Bachelard. (1976) La paradoja del materialismo de los filósofos. De la generalidad a la especificidad. De la homogeneidad a la pureza El materialismo racional, Paidós, Buenos Aires.
[4] Oscar Guerrero reseña de Bachelard, G. (1989). Epistemología. Barcelona: Editorial Anagrama.
[5] Aragón de la Cruz. F. 2004. HISTORIA DE LA QUÍMICA de Lavoisier a Pauling. Editorial Síntesis, Madrid. Pp 29-32
[6] Cartwright, J. (2000). Del flogisto al oxígeno. Estudio de un caso práctico en la revolución científica. Fundación canaria orotava de historia de la ciencia.
[7] Cavendish, H. 1785, Experiments on air. En Philosophical Transactions. Pp 75-372.
[8] Godino, González; Milla; Pérez, (2016) Vida científica, 250 años del descubrimiento del hidrogeno por Henry Cavendish: Experiments on factitius air, Nº 9, recuperado de: http://espacio.uned.es/fez/eserv/bibliuned:revista100cias-2016-numero9ne-5185/Hidrogeno_Cavendish.pdf.
[9] Lavoisier, A, 1775, memoria sobre la naturaleza del principio que se combina con los metales durante la calcinación, y que causa el aumento de su peso.
[10]Valderas, J. (2011). Lavoisier y España. Investigación y Ciencia. Edición española de Scientific American: la revista científica de referencia. Recuperado de: https://www.investigacionyciencia.es/files/11280.pdf
[11] La imagen es tomada de un diagrama construido por un grupo de compañeros de la Maestría en Docencia de la Química, de la Universidad Pedagógica Nacional, 1 semestre. Clase de Historia y epistemología de la Química.
Bachelard, G. (1978). El racionalismo aplicado.
Cavendish, H. (1785). XXIII. Experimentos en el aire. Transacciones filosóficas de la Royal Society of London , 75 , 372-384.
Lavoisier. A. 1775. Memoria sobre la naturaleza del principio que se combina con los metales durante la calcinación, y que causa el aumento de su peso.