Antoine Lavoisier: Teoría y contribución atómica

Contribuciones de Lavoisier

Quizás la contribución más profunda de Antoine Lavoisier , una figura clave en el campo emergente de la química a fines del siglo XVIII, fue su insistencia en que la química se basara en experimentos y observaciones, no en especulaciones. Su libro fundamental Elements of Chemistry (1789) contenía una Tabla de sustancias simples , que enumeraba 33 sustancias, muchas de las cuales propuso eran elementos.

Lavoisier propuso una definición de elemento , partículas indivisibles que no hemos encontrado forma de separar. Reconoció que algunas de estas sustancias podrían descubrirse más tarde como sustancias compuestas, pero propuso que deberían considerarse como elementos, y no se suponía que fueran compuestos hasta que la experimentación y las observaciones demostraran que en realidad eran compuestos. Demostró la formación de agua en un recipiente sellado al combinar hidrógeno y oxígeno, mostrando que el agua es un compuesto en lugar de un elemento indivisible, como se creía anteriormente.

El Cambio de Paradigma

El campo de la química estaba experimentando un cambio de paradigma durante la época de Lavoisier. Los avances en las tecnologías disponibles fueron una de las razones de este cambio. En lugar de estar interesados ​​principalmente en los cambios cualitativos en las sustancias, los químicos comenzaron a hacer un uso extensivo de balances más precisos que les permitían liberar, o medir la masa en una balanza, mucho mejor de lo que era posible anteriormente. Otra tecnología que se había desarrollado involucraba el uso de frascos de vacío sellados y comederos neumáticos para evitar la adición o escape de cualquier material del sistema en estudio. Una combinación de estos balances y contenedores sellados permitió a los químicos del 1700 poder liberar su muestra antes y después de los experimentos, comparando cualquier cambio en la masa que pudiera haber ocurrido sin contaminación por fuentes externas.

Las lentes de vidrio pulido que permitían enfocar grandes cantidades de luz solar fueron otro avance tecnológico que contribuyó en gran medida al incipiente campo de la química. Estas lentes permitieron a los químicos generar un calor intenso al enfocar la luz solar sobre las sustancias dentro de los contenedores sellados, provocando cambios químicos sin comprometer la integridad del contenedor, contaminando así la muestra.

Lavoisier llevó a cabo una serie de experimentos colocando diamantes en frascos de vidrio sellados llenos de oxígeno. Colocó este frasco en el punto focal de una serie de lentes convexas e incineró el diamante, produciendo gas dióxido de carbono. El diamante pareció desvanecerse. Sin embargo, la libración del recipiente sellado reveló que la masa no había cambiado. El experimento se repitió en otro frasco al que se le quitó la mayor parte del aire antes de sellarlo. Al someter estos diamantes al mismo calor, el diamante se mantuvo sin cambios. Estos, así como otros experimentos, proporcionaron verificación de su propuesta de Ley de Conservación de la Masa.

La conservación de la masa

A Lavoisier se le atribuye a menudo el descubrimiento de la Ley de Conservación de la Masa , que establece que la materia no se crea ni se destruye en reacciones químicas normales. Esta idea no era nueva ni exclusiva de Lavoisier. Joseph Black, Joseph Priestly, Henry Cavendish, Carl Scheele y una multitud de otros científicos supusieron la permanencia de la materia que componía la creación. Sin embargo, fue Lavoisier quien propuso por primera vez esto como un principio inviolable en la ciencia. Por esta afirmación, se le atribuye el descubrimiento de este principio fundamental.

Desacreditando al flogisto

La teoría prevaleciente de lo que sucedió cuando algo se quemó a fines del siglo XVII hasta el siglo XVIII se denominó teoría del flogisto. Propuesto por primera vez por Johann Becher como terra pinguis , Georg Stahl lo rebautizó como flogisto de la palabra griega inflama . Para ser justos con Becher y Stahl, el concepto de flogisto era muy superior a la idea anterior de que la tierra, el aire, el fuego y el agua eran los cuatro elementos principales. Explicar la combustión en términos de flogisto se ajusta a los cambios cualitativos observados causados ​​por la combustión de una manera muy predecible. Phlogiston fue la teoría dominante para comprender la combustión durante más de 100 años.

La química anterior a mediados del siglo XVIII era a menudo de naturaleza cualitativa, ya que la precisión de los balances en ese período no permitía la obtención de muestras con suficiente precisión para tratar la química de manera cuantitativa. Cuando el antes mencionado Priestly, un defensor de la teoría del flogisto, descubrió lo que ahora conocemos como gas oxígeno en 1774, lo llamó aire desflogisticado. El pensamiento científico común, utilizando la teoría del flogisto, etiquetó el nitrógeno y el dióxido de carbono como aire sofisticado que se cree que está saturado de flogisto. Daniel Rutherford, el descubridor del nitrógeno, hizo una distinción entre nitrógeno y dióxido de carbono previamente descubierto por Joseph Black en 1752. Lavoisier señaló que estas sustancias eran elementos discretos que no tenían nada que ver con el flogisto.

A medida que la química hizo el cambio de cualitativo a cuantitativo, se hizo evidente para muchos que la teoría del flogisto ya no podía explicar las observaciones experimentales. Algunas sustancias que se suponía que estaban perdiendo flogisto disminuyeron en masa, lo que hizo que algunos atribuyeran una luminosidad positiva, o masa negativa, a la sustancia conocida como flogisto. En otras reacciones químicas, era necesario que el flogisto tuviera una masa positiva para que se ajustara a los datos observados. La comunidad científica de finales del siglo XVIII se polarizó en dos campos, los flogistas y los antiflogistas, con Lavoisier en el último.

En muchos sentidos, la teoría del flogisto fue un paso necesario para ayudar a la comunidad científica a rechazar la idea de los cuatro elementos que la habían precedido, proporcionando una transición más suave de esto a nuestra comprensión actual de la combustión. Hubo un debate en curso en la comunidad científica durante casi 100 años sobre la existencia del flogisto. Al final, se demostró que Antoine Lavoisier y los antiflogistas tenían razón a medida que más y más descubrimientos contradecían la teoría del flogisto hasta que finalmente se abandonó.

Resumen de la lección

Dediquemos unos minutos a repasar todo lo que hemos aprendido. Antoine Lavoisier fue una figura clave en el campo de la química a finales del siglo XVIII. Consolidó la investigación de muchos de sus contemporáneos en una teoría coherente de los elementos , que definió como partículas indivisibles que no hemos encontrado forma de separar. Demostró que estos elementos mantenían una masa constante a lo largo de cualquier reacción que pudieran sufrir a través del proceso de libración , o midiendo la masa en una balanza, así como utilizando enormes lentes convexos, recipientes sellados y balanzas precisas, que utilizó en su diamante. experimentos de incineración. Junto con el trabajo de otros grandes químicos, como Daniel Rutherford, el descubridor del nitrógeno, Lavoisier propuso laLey de conservación de la masa , que establece que la materia no se crea ni se destruye en reacciones químicas normales. Fue bendecido con estar en el lugar correcto en el momento correcto de la historia, lo que le permitió unir los descubrimientos de otros para desarrollar una nueva comprensión de los elementos fundamentales de la química, y finalmente asestó un golpe mortal al flogisto , que significa inflamado en griego. que fue la teoría dominante para comprender la combustión durante más de 100 años.