Ciencia pura y aplicada: química

Surgimiento de la alquimia. Muchos de los principales avances científicos del siglo XVIII se dieron en química. La química fue originalmente el reino de los alquimistas, incluido Isaac Newton (1624-1727), a quienes a menudo se asocia en la mente moderna con la búsqueda “mística” de la “piedra filosofal” que tiene fama de convertir los metales básicos en oro y asegurar la inmortalidad. Sin embargo, los estudiosos modernos han atribuido a estos alquimistas / químicos el avance del conocimiento químico y la contribución al desarrollo de métodos y equipos científicos modernos. En la Ilustración, la química había surgido como una disciplina basada en la investigación científica racional. También tuvo un beneficio económico directo y conspicuo. Los diversos estados europeos, junto con los fabricantes y comerciantes individuales, ayudaron a promover el desarrollo de la química como ciencia al exigir ciertos productos y, a menudo, proporcionar los recursos para investigaciones sistemáticas sobre su desarrollo. Muchos científicos "puros" se unieron a la búsqueda para desarrollar pólvora que fuera más combustible y no fume, nuevos colores de tintes para textiles y blanqueadores que hicieran económica la producción de telas blancas. La exitosa investigación de los químicos del siglo XVIII cimentó la creciente alianza entre científicos, empresarios y el estado, que a su vez condujo a avances aún mayores en el siglo XIX. Las investigaciones prácticas asociadas con la minería y la producción de tintes textiles contribuyeron a un conjunto de conocimientos que los científicos podrían utilizar para ayudar en sus explicaciones del universo. Por ejemplo, en 1803 John Dalton (1766-1844), un maestro de escuela en Manchester, Inglaterra, propuso una doctrina que llamó "atomismo", basando su teoría en los hallazgos de los químicos franceses Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794), Claude- Louis Berthollet (1748-1822) y Jean-Antoine Chaptal (1756-1832). El atomismo de Dalton fue el comienzo de la teoría atómica moderna.

Atomismo. La experimentación con gases convenció a Dalton de que los elementos estaban formados por "átomos", que él definió como indivisibles, y que las sustancias estaban formadas por diferentes proporciones de elementos. Ideó un nuevo sistema de notación química en ecuaciones (como en H2O) y formuló leyes físicas para describir las proporciones. Aunque el atomismo se aceptó solo lentamente, a mediados del siglo XIX había revolucionado la química y transformado la forma en que las culturas occidentales veían el mundo físico. Después de décadas de investigación sobre la relación entre los gases y la combustión, en 1774 el clérigo inglés Joseph Priestley (1733-1804) identificó una sustancia que se conoció como oxígeno. Priestley descubrió que a la luz del sol, las plantas verdes usan dióxido de carbono y producen oxígeno. También comprobó que la combustión en el aire resulta de la oxidación; por ejemplo, reconoció que en los incendios la sustancia que quema es el oxígeno. Lavoisier se expandió sobre el avance de Priestley, le dio al oxígeno su nombre y se dio cuenta de que todas las reacciones químicas pueden ubicarse en un sistema racional compuesto de elementos. Según Lavoisier, había tres compuestos químicos básicos: los ácidos comprenden oxígeno más no metales; las bases son oxígeno más metales; y las sales son ácidos más bases. Este nuevo sistema de taxonomía química allanó el camino para grandes avances prácticos a finales del siglo XVIII. El químico ruso Dmitry Ivanovich Mendeleyev (1834-1907) se basó en el trabajo de Lavoisier creando la tabla periódica moderna de los elementos en 1869. Después de identificar sustancias en el siglo XVIII, los químicos del siglo XIX comenzaron a comprender sus estructuras. Las ideas de Priestley, Lavoisier y otros químicos de la era industrial temprana sentaron las bases para la investigación química en plantas y animales a nivel molecular, marcando el comienzo de la química orgánica. Realizada en París por los sucesores de Lavoisier y en el mundo de habla alemana por Justus von Liebig (1803-1873), esta investigación requirió un enfoque cuidadoso y sistemático. Liebig estableció el modelo para el laboratorio de investigación moderno en Giessen en 1825. Su enfoque “práctico” de la enseñanza y su búsqueda de usos productivos de los avances científicos se extendieron rápidamente a otras universidades y centros de investigación alemanes. El predominio alemán en la investigación química europea condujo a una ventaja económica a finales de siglo.

Nuevos enfoques. Los hallazgos de químicos franceses y alemanes, incluido Louis Pasteur (1822-1895), revelaron que para comprender la naturaleza de una molécula no es suficiente determinar su fórmula química, que indica solo los tipos y números de átomos en esa molécula. También es necesario descubrir la estructura de una molécula, es decir, comprender cómo están enlazados sus átomos. Habiendo descubierto cómo determinar la configuración de moléculas, los químicos desarrollaron la capacidad de sustituir átomos y transformar una sustancia en otra. En 1870 había unos quince mil compuestos orgánicos conocidos; en 1910 había ciento cincuenta mil. La primera aplicación práctica de la nueva ciencia de la química orgánica fue el descubrimiento de tintes sintéticos. En 1856, el inglés William Henry Perkin descubrió cómo fabricar el primer tinte artificial. Hechos de alquitrán de hulla, un residuo de la industria del gas, los tintes de anilina de Perkin fueron adoptados por la industria textil alemana, cuyos científicos desarrollaron más de mil tintes sintéticos diferentes antes de 1914. Los tintes sintéticos alemanes eran tan populares que sacaron los colorantes naturales del mercado. y los precios de los tintes cayeron dos tercios. En 1913, Alemania fabricó el 90 por ciento de los tintes utilizados en todo el mundo. Al convertir a Alemania en el principal fabricante de lucrativos tintes sintéticos, los químicos alemanes formaron vínculos tan estrechos con la industria que pudieron atraer el apoyo financiero e institucional para otros tipos de investigación, lo que produjo nuevos dividendos dramáticos.