Resumen
A principios del siglo XVIII dominaba la teoría del flogisto del fuego. Sin embargo, a finales del siglo XVIII, la teoría del flogisto había sido derribada por el nuevo concepto de la combustión del oxígeno. El derrocamiento de la teoría del flogisto del fuego se presenta a menudo como un brillante ejemplo del triunfo de la ciencia buena sobre la mala, aunque la saga es una de muchas salidas falsas, experimentos falsos y suposiciones falsas. Las personalidades, las influencias sociales y culturales y el nuevo énfasis en el análisis experimental y las causas naturales se combinaron para desafiar y reemplazar la teoría del flogisto.
Antecedentes
Los filósofos griegos consideraron que el fuego era uno de los elementos básicos de la naturaleza, ofreciendo una serie de interpretaciones diferentes. Heráclito de Éfeso (alrededor del 535-475 a.C.) hizo del fuego la fuerza universal de la creación. Aristóteles (384-322 a.C.) calificó el fuego como uno de los grandes principios de todas las cosas. Platón (427-347 a.C.), maestro de Aristóteles, sugirió que los objetos inflamables contenían en su interior algún principio inflamable, una sustancia que los hacía arder, pero fueron las ideas de Aristóteles las que dominaron el pensamiento europeo medieval.
El fuego de Aristóteles formaba parte de un sistema de cuatro elementos compuesto por aire, tierra, fuego y agua. Una sustancia como la madera estaba formada por una combinación de los cuatro elementos. Cuando se quemaba, la llama era el elemento del fuego que se escapaba, el vapor era el aire, la humedad el agua y la ceniza que quedaba era la tierra.
El Renacimiento del siglo XVI redescubrió las obras de Platón, como parte de un movimiento intelectual más amplio de redescubrimiento del pasado clásico. La noción de Platón de un principio quemable dentro de una sustancia encajaba bien con las ideas alquímicas de la época. El concepto de Platón se modificó y los alquimistas pasaron a considerar el azufre, o «un vago espíritu de azufre», como el principio inflamable. El azufre ardía casi por completo, por lo que el azufre era visto como el propio fuego, o algo estrechamente relacionado con el fuego. Se construyó un nuevo sistema de elementos, con sustancias explicadas por una combinación de azufre, mercurio y sal. Así, la madera ardía porque contenía azufre, desprendía llamas porque contenía mercurio y dejaba cenizas porque contenía sal.
A mediados del siglo XVII, las observaciones, los experimentos y la filosofía de Johann Joachim Becher (1635-1682) y su alumno Georg Ernst Stahl (1660-1734) les llevaron a sugerir una nueva interpretación del azufre. Propusieron que el azufre estaba hecho en realidad de una combinación de ácido sulfúrico más una nueva sustancia que llamaron flogisto. El flogisto era en realidad el principio del fuego, no del azufre, y Stahl sugirió que el flogisto era liberado por todas las sustancias cuando se quemaban. Así, cuando la madera se quema, libera flogisto en el aire y deja cenizas. Por tanto, la ceniza era la madera menos el flogisto. El azufre y materiales como el carbón vegetal y la grasa ardían bien porque contenían una gran cantidad de flogisto.
Impacto
La teoría del flogisto se hizo rápidamente popular, y era muy sólida, explicando una gran variedad de fenómenos. Explicaba la oxidación de los metales. Cuando el metal se oxida, desprende flogisto en el aire, por lo que un metal es una combinación de su óxido y flogisto. También se podía explicar la respiración de los animales. A medida que el alimento se «quemaba» dentro del cuerpo, el flogisto se liberaba y era expulsado fuera del cuerpo por los pulmones. El flogisto era la «fuerza motriz del fuego», el fundamento del color, el principio de la inflamabilidad, indestructible y una «materia extremadamente sutil». Podía utilizarse fácilmente para explicar los resultados observados en los experimentos. Por ejemplo, los experimentos mostraban que si se quemaba un palo de madera en un espacio reducido, como una jarra, al cabo de poco tiempo la combustión se detenía. Esto se explicó sugiriendo que el aire sólo podía contener una cierta cantidad de flogisto, y que una vez que alcanzaba su límite ya no podía producirse la combustión.
La teoría del flogisto tuvo mucho éxito, y fue tan amplia en su alcance y aceptación que se convirtió en una de las primeras hipótesis unificadoras de las ciencias químicas. Sin embargo, los científicos comenzaron a tener problemas para explicar algunos nuevos resultados experimentales. Una de las razones era que la teoría intentaba explicar demasiadas cosas. Cuanto más modificaban la teoría sus partidarios para explicar un comportamiento observado en particular, más dificultades tenían para explicar otros.
Todo el método de investigación de la naturaleza estaba cambiando. La confianza en el pasado se hizo añicos con los nuevos descubrimientos e inventos. Los desafíos a la ciencia antigua se producían al mismo tiempo que se presentaban desafíos a la religión, la economía, las estructuras sociales y los gobiernos tradicionales. El siglo XVIII fue un período de revoluciones, incluyendo la Revolución Americana, la Revolución Francesa y, entre éstas, una revolución en las ciencias químicas.
A medida que se desarrollaba la teoría del flogisto, la naturaleza y las propiedades de la misteriosa sustancia comenzaron a describirse de diferentes maneras. Mientras que Stahl había considerado el flogisto como un principio vago, los seguidores de su teoría comenzaron a asignar al flogisto propiedades físicas como el peso. Al principio, esto sólo parecía reforzar la lógica de la teoría. Cuando la madera se quema, deja una sustancia más ligera, la ceniza. Por tanto, el peso que falta es el flogisto que se escapa. Cuando un metal como el hierro se oxida, el óxido parece más ligero, por lo que, una vez más, el peso que faltaba era el flogisto escapado.
Sin embargo, los experimentadores cuidadosos se dieron cuenta de que aunque el óxido de los metales parecía más ligero, o al menos menos menos denso, que el metal del que procedía, en realidad el óxido pesaba más. Esto hizo que se siguiera jugando con la teoría. Algunos partidarios sugirieron que el flogisto tenía un peso negativo, por lo que cuando salía de una sustancia hacía que el resultado fuera más pesado. La teoría del flogisto comenzó a volverse difícil de manejar y demasiado complicada. Las explicaciones de sus propiedades empezaron a ser contradictorias. Para explicar ciertas propiedades, a veces tenía que no tener peso, a veces peso positivo, y a veces negativo.
Otros problemas para la teoría del flogisto resultaron de nuevos experimentos e investigaciones realizadas sobre los gases. Un grupo internacional de experimentadores comenzó a trabajar con los gases, intercambiando investigaciones y publicando y traduciendo los resultados experimentales, cada uno aportando su propia perspectiva y suposiciones a los resultados que observaban.
En Inglaterra, durante la década de 1770, Joseph Preistley (1733-1804) era un dedicado partidario del flogisto, pero también era un cuidadoso experimentador. Aisló un nuevo gas calentando el óxido de mercurio, que al calentarse desprendía el nuevo gas y dejaba atrás el mercurio metálico. Este nuevo gas hacía que las cosas ardieran más brillantemente y por más tiempo que el aire normal. Los ratones encerrados en frascos con este nuevo gas podían respirar durante más tiempo que en el aire normal. Preistley buscó una explicación que siguiera siendo coherente con la teoría del flogisto, por lo que especuló que este nuevo gas era especialmente bueno para absorber el flogisto. El aire ordinario, sugirió, ya contenía algo de flogisto, por lo que podía llenarse rápidamente con más flogisto, haciendo imposible la combustión, la oxidación y la respiración. Este nuevo aire, al que Priestley llamó aire desflogisticado, estaba completamente libre de flogisto, por lo que tardaba mucho más en llenarse.
En Francia Antoine Lavoisier (1743-1794) realizó experimentos similares con las mismas sustancias. Obtuvo los mismos resultados que Priestley, pero buscaba una nueva explicación de la combustión, por lo que vio sus resultados desde una perspectiva diferente. Lavoisier sugirió que en lugar de que se desprendiera flogisto cuando un metal se oxidaba, o una sustancia se quemaba, una explicación más sencilla era que el nuevo gas de Priestley, al que llamó oxígeno, era absorbido del aire.
Aunque ambas teorías explicaban bien los resultados observados la explicación de Lavoisier tenía una gran ventaja sobre la de Priestley, daba un mecanismo para el aumento de peso de las oxidaciones. El óxido de un metal era el metal combinado con el oxígeno, produciendo una sustancia más pesada llamada óxido. Se trataba de un enfoque revolucionario del problema, que rompía con las tradiciones anteriores que se remontaban a Platón. Mientras que el sentido común sugería que al quemar u oxidar un objeto se escapaba algo, el cuidadoso análisis experimental de Lavoisier demostró que, en realidad, se absorbía oxígeno.
Sin embargo, Lavoisier no pudo explicar la naturaleza del calor y del fuego, y se vio obligado a inventar una nueva y extraña sustancia, a la que llamó calórico. El calórico tenía una serie de similitudes con el flogisto en el sentido de que era un principio de fuego, al igual que el azufre y el flogisto habían sido considerados previamente.
Los trabajos experimentales posteriores con otros metales, sus oxidaciones y otros gases nuevos comenzaron a desarrollar lentamente una imagen más coherente de lo que ocurría durante la oxidación y la combustión. Otro avance se produjo al darse cuenta de que el agua era la combinación de los gases hidrógeno y oxígeno. Si se quema el hidrógeno, se produce agua. La teoría de Lavoisier fue ganando adeptos a medida que más y más experimentos daban resultados favorables.
El principal oponente de Lavoisier, Priestley, le sobrevivió, pero no fue capaz de anular la tendencia a la «nueva química» de Lavoisier. El último libro de Priestley, publicado en 1796, seguía apoyando firmemente la teoría del flogisto, pero contenía una nota de rendición ante las opiniones predominantes de los demás. Escribió: «Ha habido pocas revoluciones en la ciencia, si es que ha habido alguna, tan grandes, tan repentinas y tan generales, como la prevalencia de lo que ahora se suele denominar el nuevo sistema de la química, o el de los antiflogistones, sobre la doctrina de Stahl, que en un momento dado se consideraba el mayor descubrimiento que se había hecho en la ciencia.»
Aunque muchos historiadores han caracterizado a Priestly como un terco y necio defensor de una teoría anticuada, la aceptación de las ideas de Lavoisier en tan poco tiempo es más sorprendente. Los críticos señalaron, con razón, que la teoría de Lavoisier era incompleta y no podía explicar todos los resultados observados. Sin embargo, con el paso del tiempo la teoría se fue fortaleciendo y completando, sin perder su sencillez. Algunos le acusaron de haber sustituido el flogisto de Stahl por su propio calórico, una sustancia al menos igual de misteriosa. Pero el calórico no era el centro de las ideas de Lavoisier.
La nueva teoría de la combustión tenía varios puntos clave a su favor. Era simple, consistente, no invocaba pesos negativos ni otros conceptos aparentemente arcanos, y se basaba firmemente en el análisis experimental. Quedaban algunos partidarios del flogisto aquí y allá, pero las pruebas a favor de la teoría de Lavoisier seguían aumentando. Sin embargo, no fue hasta el siglo XX cuando se explicó el último legado del flogisto, el calórico de Lavoisier. El calor se reveló como una forma de energía, y las misteriosas y míticas ideas del calórico y el flogisto dejaron de ser necesarias.
DAVID TULLOCH
Más lecturas
Libros
Conant, James Bryant. The Overthrow of the Phlogiston Theory-The Chemical Revolution of 1775-1789. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1956.
Lavoisier, Antoine. Essays Physical and Chemical. Thomas Henry, trans. 2nd edition. Londres: Cass, 1970.
White, John Henry. La historia de la teoría del flogisto. London: E. Arnold, 1932, reimpreso por AMS Press (Nueva York), 1973.
Sitios de Internet
Selected Classic Papers from the History of Chemistry. http://maple.lemoyne.edu/~giunta/papers.html. Incluye varios trabajos de Lavoisier.