El conocimiento sobre el agua a lo largo de la historia de la química

Amplio recorrido de la historia del agua desde el punto de vista de la química. En el siglo IV a.C el agua era considera en elemento químico, en siglos XVII y XVIII Boyle y Margraff entre otros se aventuraron a decir el agua estaba compuesta por las fases gas, líquido y sólido. No fue hasta 1782 cuando el químico Priestley a partir de una serie de experimentos de detonación de hidrógeno y agua, afirmó que el agua no era un elemento o cuerpo simple sino un compuesto de gas hidrógeno y oxígeno. Lavoisier y Laplace también llegaron a esa conclusión un año más tarde. No fue hasta el siglo XIX, cuando Carlisle y Nicholson y Ritter llevaron a cabo la descomposición del agua con una pila eléctrica y observaron que esta se descomponía produciendo dos volúmenes de gas hidrógeno y uno de oxígeno.

Julia María Raez Tajuelo [Grupo de Ingeniería Química y Ambiental (GIQA) Universidad Rey Juan Carlos]

El filósofo Tales, fundador de la ciencia griega, afirmaba en el año 640 a.C. que el agua es el principio de todo, el elemento básico del Universo ya que produce todas las cosas; las plantas y animales no son más que agua condensada bajo diversas formas y en agua se convierten una vez mueren. Siglos más tarde, desde la Escuela Filosófica de Aristóteles (384-322 a.C.) hasta el último tercio del siglo XVIII, el agua fue consideraba un cuerpo simple o “elemento” (del latín “elementum”) y junto con aire, tierra y fuego constituían el conjunto de los cuatro elementos de los que se creía formado el mundo conocido.

A lo largo de los siglos se comenzaron a desarrollar los trabajos de una incipiente Medicina, Farmacia, Mineralogía y Alquimia, origen posterior de la propia Química como ciencia, pues todas estas disciplinas vistas desde nuestra época estaban antes muy unidas, tanto en el mundo helenístico con la influencia egipcia, como greco-romano y, más tarde, en el árabe. Los árabes contribuyeron con técnicas y métodos, como es la destilación (del latín “de-stillare”, gotear), operación en la que se procedía a calentar un líquido hasta que se convertía en vapor y se enfriaba dicho vapor para condensarlo. Así se obtenían las “esencias” o “elixires”, por ejemplo de plantas previamente maceradas un tiempo en alcohol o agua para extraer sus principios activos y obtener así sustancias útiles como medicamentos y como otras aplicaciones está la separación de componentes. Para llevarlo a cabo, se empleaba un aparato llamado alambique (del árabe “Al-Ambic”), donde se calentaba el líquido, los componentes volátiles pasaban a estado de vapor y después se condensaban por medio de un sistema refrigerante (aire o agua fría). Se ha mencionado que la publicación en el año 1500 del “Libro del arte de la destilación” es importante en este periodo para sentar las bases de un posterior desarrollo y experimentación en la propia Química como ciencia.

Pioneros de la Química como Boyle, Margraff y otros, durante los siglos XVII y XVIII destilaron agua procedente de manantiales. Al observar en sus experiencias que se producía un gas, un líquido y un sólido, que no era otra cosa que el residuo salino disuelto en el agua, creyeron entonces con ese fundamento que el agua constaba de aire, agua y tierra. Y empezaron los trabajos más continuados de muchos químicos, sobre todo franceses y británicos, para conocer la composición del agua.

Un químico y médico del siglo XVIII llamado Hoffmann afirmaba en uno de sus escritos en 1700 que el agua estaba compuesta de un fluido gaseoso muy sutil y de un principio salino, pero sin ninguna justificación experimental. No fue hasta el año 1746 que otro químico, Eller, sometió a una trituración prolongada en un mortero de vidrio una cierta porción de agua y dedujo, como Boyle, que ésta se convertía poco a poco en tierra. Rouelle fue el primero que reconoció el verdadero origen de dicho residuo: llegó a decir que procedía del polvo de los mismos recipientes y que si se destilaba el agua con cuidado, no se producía residuo. El gran químico francés Lavoisier, ya en 1770, confirmó esto último.

Otro gran químico y farmaceútico, Scheele, que nació en 1742 (Stralsund, Suecia), fue el primero que llegó a determinar de forma independiente la naturaleza de los productos resultantes de la combustión del hidrógeno, afirmando que “este gas (hidrógeno) arde en presencia del oxígeno, se une con él y se produce el calórico por efecto de la referida combinación”. De ahí el nombre con el que se conoció a este gas como “aire inflamable” y después como “hidrógeno” por el resultado de ser “generador o engendrador de agua”.

En 1776, un preparador de química en el Jardín de Plantas de París llamado Macquer, tuvo la idea de hacer un experimento simple. Aplicó sobre un platillo de porcelana la extremidad de una llama de hidrógeno, obtenido por la acción de un ácido sobre un metal, y comprobó que se formaba una especie de rocío en la parte fría de la porcelana. No obstante, Macquer no fijó su atención sobre aquello pero años más tarde se demostraría que era un gran descubrimiento. Ignorando este resultado, en 1777, Lavoisier y Bucquet hicieron detonar una mezcla gaseosa de hidrógeno y oxígeno para conocer el producto de la reacción. Sin embargo, tuvieron una confusión, el primero con el ácido sulfúrico y el segundo con el ácido carbónico. Años más tarde, en 1781, Warltire también logró descomponer el agua mediante una serie de chispas eléctricas, pues no disponía de otro método. En el mes de abril de 1782, el gran químico Priestley añadió una circunstancia importante a los hechos observados por todos sus predecesores: el peso del agua depositada en las paredes fijas, después de la detonación de una mezcla de los gases hidrógeno y oxígeno, era la suma de estos dos gases. James Watt, con este resultado experimental que le suministraría Priestley, afirmó el 26 de abril de 1782 que el agua no era un elemento o cuerpo simple, sino un compuesto de gas hidrógeno y oxígeno privados de una parte de su calórico latente o elemental.

El día 15 de enero de 1783, Cavendish leyó una Memoria a la Royal Society de Londres en la que demostró la verdadera composición del agua: mediante la detonación de una mezcla de hidrógeno y oxígeno, o bien hidrógeno y aire, realizada en recipientes cerrados, se producía agua. Durante la misma época, Lavoisier y Laplace, sin conocer los trabajos de Priestley, obtuvieron agua artificial pura por ese método de la detonación y de ahí dedujeron que el agua se compone de hidrógeno y oxígeno, como nombró Lavoisier a estos dos gases. Con posterioridad, de nuevo Lavoisier con Meusnier empleando el mismo método, obtuvieron una mayor cantidad (sobre 160 gramos de agua); de forma similar, repitiendo el experimento, Fourcroy, Vauquelin y Séguin obtuvieron hasta 400 gramos de agua pura. Hasta aquí la síntesis del agua y un primer análisis: consta de una combinación de hidrógeno y oxígeno. Pero la cuestión que los químicos se planteaban era clara: ¿pero en qué proporción? Vendrían entonces las investigaciones sobre el análisis cuantitativo del agua.

A principios del siglo XIX, Carlisle y Nicholson, además de Ritter, realizaron la descomposición del agua o “electrólisis” con una pila eléctrica, pues ya se conocía ésta debido al gran descubrimiento de Volta (1800). Empleando agua acidulada con ácido sulfúrico para hacerla más conductora y electrodos de cinc y cobre, demostrarían que el agua se descompone produciendo dos volúmenes de gas hidrógeno y uno de oxígeno. La relación ponderal es de 16.000 partes en peso de oxígeno (O) que se unen con 2.0160 partes en peso de hidrógeno (H) o bien, con mediciones cuantitativas más precisas, 16.000 partes con 2×1.0080 partes, siendo 16.000 y 1.0080 los pesos atómicos de oxígeno e hidrógeno. De ahí la conocida fórmula del agua “Hache dos O”, o más correctamente en la formulación química como “H2O”. Este compuesto, con tan simple fórmula, considerado como disolvente universal, es muy importante y fundamental para el desarrollo de la vida.