Lavoisier: biografía, experimentos, aportes
Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) fue un economista, químico y biólogo francés, figura preponderante en la revolución química del siglo XVIII. Sus aportes más importantes fueron la ley de la conservación de la masa y el descubrimiento de la función del oxígeno en la respiración, entre otros.
También estudió la molécula del agua, refutó la teoría del flogisto y explicó la combustión. Además, escribió un texto elemental sobre química, ayudó a introducir el sistema métrico, creó la primera tabla periódica y contribuyó al establecimiento de la nomenclatura de la química moderna.
Hijo de un rico abogado parisino, completó sus estudios de ley, aunque fueron las ciencias naturales su verdadera pasión. Comenzó sus estudios en el campo de la geología, gracias a los cuales fue proclamado miembro de la prestigiosa Academia de Ciencias. Paralelamente, desarrolló carrera como recaudador de impuestos para la Corona.
Contrajo matrimonio con Marie-Anne Pierrette Paulze, quien colaboró activamente con Lavoisier en sus trabajos científicos, traduciendo a químicos británicos al francés y aprendiendo arte y grabado para ilustrar los experimentos de su marido.
En 1775, Lavoisier fue nombrado comisario de la Administración Real de Pólvora y Salitre, trabajando en la mejora de la pólvora. Desempeñó diversos cargos públicos, y, como funcionario de la monarquía, fue condenado a muerte y ejecutado en la guillotina en París.
Índice del artículo
- 1 La ciencia de Lavoisier
- 2 Experimentos
- 3 Principales aportes a la ciencia
- 3.1 La ley de conservación de la masa
- 3.2 La naturaleza de la combustión
- 3.3 El agua es un compuesto
- 3.4 Los elementos y la nomenclatura química
- 3.5 El primer libro de texto de química
- 3.6 La teoría calórica
- 3.7 La respiración animal
- 3.8 Contribución al sistema métrico
- 3.9 Contribución al estudio de la fotosíntesis
- 4 Referencias
El principio principal de los estudios de Antoine Lavoisier es la importancia que le dio a llevar a cabo la medición de la materia, de la misma forma en la que se realizaba en ámbitos como la física.
Esta concepción hizo que Lavoisier se convirtiera en el padre de la química moderna, básicamente por ser quien introdujera en esta ciencia el ámbito cuantitativo y quien le diera realmente el carácter de ciencia a esa disciplina.
En el marco de esto, puede decirse que Lavoisier dejó muy claro en todo su accionar que el azar no tenía cabida en sus trabajos y estudios. La casualidad no era concebida como algo que pudiera participar activamente en sus experimentos.
La materia era el elemento que más inquietud le generaba, y para comprender su estructura y sus características, Lavoisier se concentró en estudiar los cuatro elementos conocidos hasta entonces: tierra, aire, agua y fuego.
En medio de estas disertaciones, Lavoisier estimó que el aire tenía un papel fundamental en los procesos de combustión.
Para Lavoisier, la química estaba más enfocada en la síntesis y en el análisis de la materia. Este interés estaba enmarcado precisamente en esa noción cuantitativa y que corresponde a la piedra angular de las propuestas de este científico.
Algunos autores, como el filósofo, físico e historiador Thomas Kuhn, contemplan a Lavoisier como un revolucionario en el ámbito de la química.
Antoine Lavoisier se caracterizó por reconocer la importancia de utilizar un método riguroso para llevar a cabo sus experimentos, basado en comprender el contexto de aquello que se está investigando.
De hecho, pensaba que era necesario estructurar un plan global a través del cual pudiera abarcarse por completo el problema y establecer con detalle cada acción verificando lo que otros científicos habían estudiado.
Según Lavoisier, solo tras esta vasta comprobación es posible plantearse unas hipótesis propias y determinar cómo continuar con la investigación a partir de allí. Una de las citas que se atribuye a este personaje es “la ciencia no es de un hombre, sino del quehacer de muchos”.
Lavoisier creía fervientemente en la importancia de la colaboración entre colegas.
De hecho, en un momento de su vida tuvo un laboratorio dotado de las herramientas más modernas y, además, contaba con un espacio amplio y acogedor dispuesto para recibir a científicos que venían de otras ciudades o países, con los cuales Lavoisier tenía comunicación.
Para Lavoisier era fundamental el trabajo en conjunto para poder descubrir lo que él denominaba los secretos de la naturaleza.
Lavoisier se caracterizó por ser uno de los primeros científicos en poner en práctica los preceptos de lo que hoy se conoce como estequiometría, que se trata de calcular cuánto se utiliza de cada elemento en una reacción química.
Lavoisier se enfocó siempre en pesar y medir de forma minuciosa cada elemento que participaba en una reacción química que estuviese estudiando, lo que se considera uno de los elementos más representativos de la influencia que tuvo en el desarrollo de la química como ciencia moderna.
Desde tiempos antiguos existió una noción general en los alquimistas según la cual era posible transformar y crear la materia.
Siempre estuvo presente el deseo de convertir metales poco valiosos como el plomo en otros metales de gran valor como el oro, y esta inquietud se basaba en la concepción de la transmutación de la materia.
Haciendo uso de su incansable rigurosidad, Lavoisier quiso experimentar tomando en cuenta esa concepción, pero asegurándose de medir absolutamente todos los elementos involucrados en su experimentación.
Midió un volumen específico y luego lo colocó en una herramienta, que también había sido medida anteriormente. Dejó que el agua hirviera a reflujo por 101 días y luego destiló el líquido, lo pesó y lo midió. El resultado que obtuvo fue que la medida y el peso iniciales coincidían con la medida y el peso finales.
El matraz que utilizó tenía un elemento polvoriento en el fondo. Lavoisier pesó este matraz y el peso también coincidió con el registrado al comienzo, lo cual le sirvió para demostrar que este polvo provenía del matraz y no correspondía a una transformación del agua.
Es decir, que la materia permanece inalterable: no se crea ni tampoco se transforma nada. Otros científicos europeos ya habían hecho este planteamiento, tal es el caso del botánico y médico Herman Boerhaave. Sin embargo, fue Lavoisier quien comprobó cuantitativamente esta afirmación.
En la época de Lavoisier aún tenía vigencia la llamada teoría del flogisto, que hacía referencia a una sustancia que llevaba dicho nombre y que era la responsable de generar la combustión en los elementos.
Es decir, se pensaba que toda sustancia que tuviera la predisposición a experimentar la combustión tenía flogisto en su composición.
Lavoisier quiso ahondar sobre esta concepción y se basó en los experimentos del científico Joseph Priestley. El hallazgo de Lavoisier fue que identificó un aire que permanecía sin combinarse después de la combustión —que era el nitrógeno— y otro aire que sí se combinaba. A este último elemento lo llamó oxígeno.
Así mismo, Lavoisier descubrió que el agua era un elemento conformado por dos gases: hidrógeno y oxígeno.
Algunos experimentos anteriores hechos por diversos científicos, entre los cuales destaca el químico y físico Henry Cavendish, habían indagado sobre este tema, pero no habían sido concluyentes.
En 1783 tanto Lavoisier como el matemático y físico Pierre-Simon Laplace llevaron a cabo experimentos considerando la combustión del hidrógeno. El resultado obtenido, avalado por la Academia de las Ciencias, fue agua en su estado más puro.
Otra área de interés de Lavoisier fue la de la respiración animal y la fermentación. Según varios experimentos realizados por él, que además fueron poco usuales y adelantados para la época, la respiración corresponde a un proceso de oxidación muy parecido al de la combustión del carbono.
En el marco de estas disertaciones, Lavoisier y Laplace llevaron a cabo un experimento en el cual tomaron a un conejillo de Indias y lo colocaron en un envase de vidrio con oxígeno durante 10 horas aproximadamente. Luego midieron cuánto dióxido de carbono se había producido.
Así mismo, tomaron como referencia a un hombre en actividad y en reposo, y midieron la cantidad de oxígeno que requería en cada momento.
Estos experimentos hicieron posible que Lavoisier pudiera afirmar que la combustión generada de la reacción entre el carbono y el oxígeno es lo que genera el calor en los animales. Además, también dedujo que en medio del trabajo físico se hace necesario un mayor consumo de oxígeno.
Lavoisier demostró que la masa de productos en una reacción química es igual a la masa de los reactivos. En otras palabras, ninguna masa se pierde en una reacción química.
Según esta ley, la masa en un sistema aislado no es ni creada ni destruida por reacciones químicas o transformaciones físicas. Esta es una de las leyes más importantes y básicas de la química moderna y la física.
Una de las principales teorías científicas del tiempo de Lavoisier era la teoría del flogisto, la cual afirmaba que la combustión estaba formada por un elemento llamado flogisto.
Se creía que las cosas, al quemarse, liberaban el flogisto en el aire. Lavoisier refutó esta teoría, demostrando que otro elemento, el oxígeno, jugaba un papel importante en la combustión.
Lavoisier, durante sus experimentos, descubrió que el agua era un compuesto hecho de hidrógeno y oxígeno. Antes de este descubrimiento, los científicos a lo largo de la historia habían pensado que el agua era un elemento.
Lavoisier informó que el agua era aproximadamente el 85% de oxígeno y el 15% de hidrógeno en peso. Por lo tanto, el agua parecía contener 5,6 veces más oxígeno en peso que el hidrógeno.
Lavoisier sentó los fundamentos de la química moderna, incorporando una “Tabla de Sustancias Simples”, la primera lista moderna de los elementos entonces conocidos.
Definió el elemento como el “último punto que el análisis es capaz de alcanzar” o ,en términos modernos, una sustancia que no se puede descomponer más en sus componentes.
Una gran parte de su sistema para nombrar compuestos químicos todavía está en uso hoy en día. Además, dio nombre al elemento hidrógeno e identificó el azufre como elemento, al observar que no podía descomponerse en sustancias más simples.
En 1789, Lavoisier escribió el Tratado elemental de química, convirtiéndose en el primer libro de química, el cual contenía la lista de elementos, las teorías más recientes y las leyes de la química (incluida la conservación de la masa), y en el que también refutaba la existencia del flogisto.
Lavoisier desarrolló extensamente investigaciones en torno a la teoría de la combustión, en la que, según argumentaba, el proceso de combustión daba lugar a la liberación de partículas calóricas.
Partió de la idea de que en cada combustión hay un desprendimiento de la materia de calor (o fluido ígneo) o de luz, para más tarde demostrar que la “materia de calor” es ingrávida al comprobar que el fósforo ardía en el aire en un matraz cerrado, sin cambio apreciable de peso.
Lavoisier descubrió que un animal en una cámara cerrada consumía “aire eminentemente respirable” (oxígeno) y producía “ácido cálcico” (dióxido de carbono).
A través de sus experimentos de respiración, Lavoisier invalidó la teoría del flogisto y desarrolló investigaciones en la química de la respiración. Sus experimentos vitales con cobayas cuantificaron el oxígeno consumido y el dióxido de carbono producido por el metabolismo.
Utilizando un calorímetro de hielo, Lavoisier demostró que la combustión y la respiración eran una y la misma.
También midió el oxígeno consumido durante la respiración y concluyó que la cantidad cambia dependiendo de las actividades humanas: ejercicio, comer, ayunar o sentarse en una habitación caliente o fría. Además, encontró variaciones en el pulso y la frecuencia respiratoria.
Durante su período en el comité de la Academia Francesa de Ciencias, Lavoisier, junto con otros matemáticos, contribuyó a la creación del sistema métrico de medición, a través del cual se aseguraba la uniformidad de todos los pesos y medidas en Francia.
Lavoisier demostró que las plantas reciben del agua, de la tierra o del aire, el material necesario para su crecimiento, y que en el proceso de la fotosíntesis ejerce una influencia directa la luz, el gas CO2, el agua, el gas O2 y la parte verde de las plantas.
- Donovan, A. “Antoine-Laurent Lavoisier” Encyclopædia Britannica, (Mar. 2017)
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