La Aventura de la Ciencia: Lavoisier y la transmutación de los elementos

En la segunda mitad del siglo XVIII, muchos científicos creían todavía en la vieja doctrina griega de los cuatro elementos, que afirmaba que toda la materia estaraba formada únicamente por fuego, aire, agua y tierra. También se pensaba que estos elementos podían transmutarse, es decir, podían transformarse unos en otros según sus cualidades comunes; el agua, fría y húmeda, podía convertirse en tierra, fría y seca. Era una idea heredada de la tradición alquímica que contaba, además, con experimentos que la respaldaban. Por ejemplo, si se ponía a hervir un recipiente con agua a fuego lento durante el tiempo suficiente, acababa formándose un residuo sólido en la superficie del recipiente. Ahí estaba la prueba: el agua se había convertido en tierra.

Pero, ¿se puede llegar a esta conclusión observando un fenómeno sin más? Para la gran mayoría de los químicos de la época, sí. Ellos mezclaban las sustancias, observaban lo que ocurría y luego describían el resultado con detalle. Al trabajar de esta manera, se olvidaban de un aspecto fundamental en cualquier reacción química: las cantidades que intervienen en ella.

Así fue hasta que apareció en escena el químico francés Antoine Lavoisier. Quizás fuese (y que nadie se ofenda) porque había estudiado matemáticas y física, en lugar de farmacia o medicina, como era habitual en sus colegas de la época. O puede que se debiese a su trabajo de Ferrier, recaudador de impuestos, en el que el balance financiero era tan importante. El caso es que Lavoisier comprendió la importancia que tenía medir las cantidades con precisión e hizo de la balanza su instrumento más valioso.

En 1769, Lavoisier sólo tenía 25 años, pero ya era miembro de la Academia de las Ciencias de París, gracias a su participación en el levantamiento del mapa geológico de Alsacia y Lorena. Convencido de las ventajas de usar la balanza, Lavoisier repitió el experimento de la transmutación del agua en tierra, pero esta vez a su manera. Para empezar, escogió un recipiente al que se daba el nombre de “pelícano”. Era una vasija de vidrio con una cabeza esférica conectada a la principal por medio de dos tubos laterales en forma de asa. (Se dice que el nombre de este recipiente proviene de una versión primitiva cuya forma se parecía a un pelícano dando de comer a sus crías). Cuando se calentaba el agua en el pelícano, el vapor quedaba atrapado y se condensaba en la parte de arriba, de la que volvía de nuevo a la vasija principal a través de los tubos laterales. El recipiente estaba cerrado herméticamente, así que el mismo agua se evaporaba y condensaba una y otra vez, sin perderse nada.

Antes de empezar el experimento propiamente dicho, Lavoisier pesó cuidadosamente con su balanza el pelícano y el agua, primero por separado y luego juntos. Después puso a hervir el agua lentamente, durante horas. Las horas se convirtieron en días, y los días en semanas. Al principio no ocurrió nada, pero con el paso del tiempo se empezó a formar una cantidad apreciable de residuo sólido en el fondo del recipiente. Después de 101 días, Lavoisier retiró el aparato del fuego y dejó que se condensara toda el agua. Anotó de nuevo el peso del conjunto (agua, recipiente y residuo) y observó que no había variado. Rascó el depósito del fondo y luego pesó otra vez cada elemento por separado: primero el agua, luego el pelícano y, por último, el residuo. Entonces llegaron las sorpresas. Lavoisier comprobó que el agua pesaba justo lo mismo tras 101 días de ebullición. En cambio, el pelícano pesaba un poco menos. Esa diferencia coincidía exactamente con el peso del residuo sólido. Es decir, la masa que había perdido el pelícano la había ganado el residuo. Esto significaba que el depósito que se había formado no era agua transmutada en tierra, sino simplemente trocitos de cristal que el agua hirviendo había arrancado al pelícano... ¡Voilà!

Laboratorio de época en el Museo de Historia Natural de Viena.
Encima de la chimenea, el retrato de Lavoisier y su esposa
(fuente: Sandstein)

De esta manera tan clara y meridiana, Lavoisier desmontó la idea de la transmutación del agua en tierra. Y de paso demostró que, en muchas ocasiones, la simple observación de un fenómeno puede llevar al error, mientras que una medición detallada suele conducir a la verdad.

NOTA: Esta entrada participa en la XI Edición del Carnaval de Química que alberga este blog.

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BIBLIOGRAFÍA: