Lavoisier: una injusta víctima del Terror jacobino
Liberado de toda superstición alquimista, el padre de la química realizó sus estudios atendiendo al método científico y legó una nueva nomenclatura para los elementos
POR RAÚL ROJAS
La química, como ciencia, comienza con las publicaciones del científico francés Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) y, sobre todo, con la aparición en 1789 de su Tratado elemental de química presentado en un nuevo orden de acuerdo con los descubrimientos modernos. La fecha es muy relevante: es la del inicio de la revolución y consecuente derrumbe de la monarquía en Francia. Sólo cinco años después será guillotinado Lavoisier durante el Terror Jacobino. De acuerdo con la leyenda, el juez que lo condenó a la guillotina le respondió a quienes apelaban la sentencia, tratando de salvar la vida de Lavoisier: “La República no necesita sabios ni químicos, no se puede detener a la justicia”. Tres meses más tarde ese mismo juez sería ejecutado durante la llamada reacción Termidoriana, que siguió a la caída de Robespierre.
Hablamos de Lavoisier como padre de la química moderna porque, a 100 años de distancia de su antecesor Robert Boyle, el francés ya no operaba con ninguna de las supersticiones alquimistas del científico angloirlandés. Aunque Boyle reivindicó la teoría atomista de Demócrito y Epicuro y hablaba de la existencia de los átomos, tenía todavía un pie metido en la alquimia medieval y el otro en la modernidad. Lavoisier, por el contrario, es uno de los principales exponentes del método científico. No sólo reconoció la importancia de las “sustancias elementales” en la química, sino que además publicó la primera lista de lo que hoy llamamos elementos. Todo esto basado en centenas de experimentos que lo llevaron a modificar incluso la nomenclatura química para poder expresar mejor, en los nombres de los compuestos, el tipo de sustancias elementales que los integran. El Tratado es resumen y punto de arribo provisional de todo lo que Lavoisier había investigado en los años precedentes. La obra es fácil de leer, es el primer libro de texto de química moderna.
El primer gran triunfo científico de Lavoisier, en los años precedentes, fue haber refutado experimentalmente la llamada teoría del flogisto y haber contribuido al descubrimiento del oxígeno, un elemento que juega un papel fundamental en el Tratado. El flogisto había sido propuesto como principio de la inflamabilidad, para sustituir al azufre, que jugaba ese papel con los alquimistas. La combustión era interpretada entonces como liberación de flogisto, lo que explicaría porque las cenizas de la madera quemada pesan menos que la madera original. Por el contrario, la reducción de tierras metálicas cocidas a un metal era explicada como una adición de flogisto. Sin embargo, Lavoisier pudo demostrar que la teoría era contradictoria, porque tanto el fósforo como el azufre ganan peso después de entrar en combustión. En 1774 Lavoisier conoció a Joseph Priestley en París, quien había logrado sintetizar “aire puro”, al que concebía libre de flogisto. Lavoisier concluyó que el aire puro de Priestley era un nuevo elemento, presente en la atmósfera, mismo que podía explicar la combustión en el aire y también la formación de ácidos. Por eso llamó al nuevo elemento “oxígeno”, que en griego quiere decir “generador de ácido”. Posteriormente Lavoisier demostró que el agua era un compuesto de oxígeno con un gas al que llamó “hidrógeno”, que en griego quiere decir “generador de agua”. El físico inglés Henry Cavendish había descubierto al hidrógeno en 1766, pero fue Lavoisier quien lo bautizó, al reconocer su papel en la síntesis química del agua.
Para todos estos experimentos el sabio francés tuvo que construir instrumentos muy sensibles, capaces de pesar con precisión todas las sustancias que participan en una reacción química, antes y después de realizado el ensayo. Se dio cuenta de que la materia se preserva en esas reacciones, lo que fue su regla experimental durante años. La idea aparece expresada muy claramente en el Tratado: “Podemos postular como un axioma incontrovertible, que en todas las operaciones de laboratorio y de la naturaleza, nada es creado. La misma cantidad de materia existe antes y después del experimento. La cantidad y calidad de los elementos se mantienen. No ocurren más que cambios en las combinaciones de dichos elementos.” Es lo que hoy se llama la “ley de la conservación de la materia”, aunque en Francia se llama simplemente “Ley de Lavoisier”.
En el Tratado encontramos implícita siempre esta noción de que hay sustancias elementales y de que en la química sólo se “reacomodan” de acuerdo con ciertas proporciones fijas. Lavoisier lista los siguientes elementos simples: luz, calórico, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, azufre, fósforo, carbono, antimonio, arsénico, bismuto, cobalto, cobre, oro, hierro, plomo, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, platino, plata, estaño, tungsteno, zinc, magnesio, además de tres radicales que pueden formar ácidos, y también carbonato, y dos tierras metálicas. Como se puede ver, en esta lista no todos los nombres corresponden a verdaderos elementos químicos, pero recordemos que nos encontramos en los inicios de la disciplina. Obviamente la luz es un tipo de partícula elemental y el calórico, que se pensaba era el fluido que transmitía el calor de un cuerpo a otro, simplemente no existe. Pero, aun así, es notable que la lista de Lavoisier ya incluye al menos 24 verdaderos elementos.
No sólo eso, Lavoisier investigó lo que hoy se llama las diferentes relaciones estequiométricas y distingue, por ejemplo, óxidos de hierro con uno o más átomos de oxígeno asociados con el elemento hierro. Por eso diferencia entre “óxido negro” y “óxido rojo” del hierro. Lo mismo con el estaño, que puede producir un óxido gris o uno blanco, dependiendo del número de átomos de oxígeno. Eso es una muestra más de que las propiedades macroscópicas de los objetos (como el color) están determinadas por las proporciones en las que los elementos se combinan.
Pero Lavoisier es muy cuidadoso cuando se refiere al concepto de los “átomos”. Prefiere siempre hablar de “sustancias elementales” como aquellas que no se pueden descomponer en algo más simple: “si por elementos queremos referirnos a esos átomos simples e indivisibles que componen la materia, es probable que no sepamos nada de ellos. Pero si hablamos de elementos para expresar la idea de que es éste el último punto que puede alcanzar el análisis, tenemos que aceptar como elementos a todas las sustancias a las que podemos reducir los compuestos (…) pudiera ser que estas sustancias que consideramos simples estuvieran compuestas a su vez por dos o tres principios, pero como no las podemos separar (…) para nosotros se comportan como sustancias simples. No debemos suponer que son compuestas hasta que un experimento u observación así lo demuestre”. Por eso la palabra “átomo” aparece sólo tres veces en todo el Tratado, ya que Lavoisier no quiere especular hasta qué punto las sustancias elementales no pudieran estar compuestas de alguna otra cosa. De ahí que su Tratado no incluya “un capítulo sobre los constituyentes y partes elementales de la materia”.
Lo dicho bastaría ya para convertir al Tratado en uno de los escritos más importantes en la historia de la química: formula la ley de la conservación de la materia, lista los elementos conocidos hasta entonces, determina las proporciones estequiométricas de muchos compuestos y esclarece el importante papel del oxígeno y del hidrógeno en la combustión y en la química inorgánica. Y, sin embargo, aún falta comentar algo muy importante: en la introducción del Tratado Lavoisier explica que su propósito original había sido fundamentar más ampliamente su propuesta para la reforma de la nomenclatura química de 1787. Pero al tratar de “mejorar el lenguaje químico”, poco a poco acabó escribiendo un tratado sobre la disciplina, ya que “es imposible separar la nomenclatura de una ciencia de la ciencia misma”. Por eso “mejorar el lenguaje” implica “mejorar la ciencia”.
La nueva nomenclatura química fue propuesta en 1787 por Louis Bernard Guyton de Morveau, Antoine-Laurent Lavoisier, Claude Louis Berthollet, y Antoine François Fourcroy en una publicación de la Academia Real de Ciencias de Francia. La idea era sustituir los nombres tradicionales de muchos compuestos por combinaciones de palabras que dieran cuenta de su composición en términos de sustancias elementales. Las combinaciones de metales con oxígeno, por ejemplo, serían llamados óxidos del metal correspondiente. Además, Lavoisier distinguía entre primero, segundo, tercer y cuarto nivel de oxigenación, es decir, si la sustancia elemental se combinaba con una, dos, tres o cuatro partes de oxígeno. De esa manera los antiguos nombres “cal de cobre” o “cal de arsénico” se convertían en óxido de cobre y óxido de arsénico. El azufre oxidado tres veces se convertía, en la nueva nomenclatura, en ácido sulfúrico. De esta nomenclatura Lavoisier proporciona numerosas tablas en el Tratado que dan cuenta de los antiguos y los nuevos nombres de las sustancias químicas.
En el Tratado algunas sustancias reciben nombres provisionales porque Lavoisier admite que su composición aún no está completamente clara. A pesar de que lista a la luz y al calórico como sustancias elementales, Lavoisier aclara que no está claro cómo es que la luz se integra en los compuestos químicos, pero alude a lo que ahora llamamos la fotosíntesis de las plantas, que implica que sin luz no pueden crecer. Según Lavoisier los experimentos del químico Berthollet han mostrado que la luz se puede combinar con el oxígeno y con el calórico. Esta última sustancia (que a la larga se demostró que no existía) se combinaría con las sustancias elementales y sería repulsiva. Con más calórico los sólidos se convierten por eso en líquidos y después en gases (como le sucede al hielo que es calentado). Pero Lavoisier hace bien en declarar todo esto como algo aún no bien estudiado y declara que espera “aclarar estos curiosos temas en el futuro”.
La nueva nomenclatura propuesta por Lavoisier y sus colaboradores se extendió rápidamente por Europa. Era mucho más fácil referirse al “ácido sulfúrico” que al “ácido vitriólico” o al “ácido muriático oxigenado” que al “ácido marino desflogisticado”, como se hacía hasta entonces. El “ácido de las hormigas” se convirtió en “ácido fórmico” y los “alcalinas volátiles” en amoniaco. Lavoisier organizó la nueva nomenclatura en tablas que dan cuenta de las combinaciones de sustancias con oxígeno, radicales que producen ácidos, nitrógeno, hidrógeno, azufre, fósforo, carbono, metales entre sí, etc. Las tablas cubren 44 secciones de la segunda parte del Tratado. De hecho, la estructura de toda la obra cobra sentido con la presentación de esta nueva nomenclatura: la primera parte del Tratado explica las bases de la química de combinaciones de sustancias, la segunda parte muestra cómo el nombre revela la estructura de los compuestos, mientras que la tercera parte describe los instrumentos que un químico necesita para realizar los experimentos pertinentes. Las ilustraciones de los aparatos de laboratorio fueron dibujadas por la esposa de Lavoisier, Marie-Anne Pierrette Paulze, quien se convirtió en su colaboradora de muchos años.
Hubo resistencia a la nueva terminología de Lavoisier, especialmente por la importancia que le atribuía al oxígeno y a los radicales acidificantes. La teoría del flogisto como base de la combustión no había sido abandonada completamente y por eso había renuencia a aceptar al oxígeno como explicación alternativa. En Estados Unidos, Thomas Jefferson, quien siempre tuvo mucho interés en cuestiones científicas, recomendó no adoptar la terminología de Lavoisier. Otra razón más de carácter práctico era que, si de pronto resultara que la composición de un producto químico no era la postulada, sino otra, debería cambiar de nombre. Aun así y pese a la resistencia, la nueva nomenclatura se extendió por Europa y sus colonias. Hacia fines del siglo XVIII la teoría del flogisto se había extinguido.
Lavoisier se hizo miembro en 1768 de la llamada “Ferme Générale”, que era una empresa privada que tenía la concesión para la recaudación de impuestos en Francia. Su esposa era hija de otro concesionario. La “Ferme Générale” recolectaba los impuestos y cobraba una comisión del 20%. Adquirió muy mala fama durante los últimos años de la monarquía por los abusos a los que sometía a los contribuyentes. Para financiar el derroche de los monarcas se introdujeron además muchos gravámenes muy impopulares, como el de la sal y las bebidas. La compañía extorsionaba los impuestos a través de más de 20 mil militares retirados. Fue por eso que la Convención Nacional Constituyente abolió la “Ferme Générale” en 1790. A pesar de que Lavoisier trabajó para la Convención en proyectos destinados a reformar la educación y la recaudación de impuestos, cuando se desencadenó el llamado Terror fue aprehendido junto con su suegro. Fue guillotinado el 8 de mayo de 1794 junto con otros 27 antiguos socios de la “Ferme Générale”. Dieciocho meses después un nuevo gobierno francés lo exoneró. El gran físico Lagrange lamentó la ejecución de Lavoisier diciendo: “bastó un instante para derribar esa cabeza, pero cien años no alcanzarán para producir otra similar”.
FOTO: Retrato de Antoine Lavoisier y su esposa, de Jacques-Louis David (1788). La pintura fue realizada por encargo de Marie-Anne Pierrette Paulze, esposa de Lavoisier, quien fue también su colaboradora y es conocida como “la madre de la química moderna”/ MET MUSEUM
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