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Oxígeno: el espíritu del fuego y de la vida

El hombre pudo iniciar la práctica de la Química con el descubrimiento del fuego y su aplicación a la cocción y transformación de los alimentos. El fuego surgió de manera artificial hace unos cien mil años cuando el Pithecanthropus se estaba transformando en Homo sapiens. Se realizaban combustiones, se hacía química sin saberlo.

Ocho siglos antesWilhelm Scheele de nuestra era el chino Mao Khoa hablaba del yin y del yang, que, combinados con el fuego, se encontraban en el aire, y aseguraba que, al arder el carbón, quedaba el último y desaparecía el primero. Leonardo da Vinci sostenía que el aire era una mezcla. Sin embargo, se tardó mucho tiempo en interpretar correctamente el fenómeno cotidiano de la combustión.

La intervención del aire en las reacciones de combustión fue debatida por los químicos en el siglo XVII, aunque no sería hasta cien años después cuando se comenzaría a solucionar el problema. Robert Boyle constató que sólo una parte del aire se absorbía en la combustión y en la respiración, concluyendo que debía contener algo que alimentaba el fuego y la vida.

Pero antes que el primer conocimiento del oxígeno, Joseph Black reconoció un gas que capturaban las disoluciones alcalinas y precipitaba con agua de cal. Le llamó aire fijo, distinto del atmosférico. Por su parte Henry Cavendish identificó en 1765 el hidrógeno al que denominó aire inflamable.

Las indagaciones de Joseph Priestley sobre el agua de Seltz dieron pie a una serie de investigaciones que en un corto periodo de tiempo culminaron con el ulterior descubrimiento del oxígeno, tal vez con la descomposición del agua, el más importante y controvertido en la historia de la Química. La polémica acerca de la paternidad del hallazgo del gas vital no se cerró hasta 1785.

Hace cien mil años
se hacía química sin saberlo

Lavoisier, Priestley y Scheele fueron excepcionales observadores y experimentadores avezados. Cartesiano y perfeccionista el primero, intuitivo, poco teórico y versátil el segundo y pragmático y con escasa capacidad de generalización el último, los tres contribuyeron poderosamente al alumbramiento del oxígeno, siendo Lavoisier quien le dio nombre.

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Esta era la opinión de Louis Pasteur a partir de los descubrimientos ligados al oxígeno y al agua:” Después de Lavoisier, con el uso de la balanza, el termómetro, el barómetro y el calorímetro, los químicos amplían su esfuerzo en el estudio de las propiedades de la materia a la que podían someter a determinaciones numéricas exactas, abriendo nuevos caminos”.

Se habla de oxidación, en un concepto restringido, cuando la unión de una sustancia con el oxigeno es lenta y el calor se disipa sin que aumente la temperatura del cuerpo oxidado. Si el proceso es rápido y va acompañado de gran aumento de temperatura, es la combustión. Los materiales combustibles que no conducen bien el calor arden mejor que los buenos conductores.

La obtención industrial del O2 se realiza mayoritariamente por destilación fraccionada del aire líquido, aunque también puede preparase mediante la descomposición de sus compuestos (óxidos, peróxidos y sales) y por electrólisis del agua acidulada.

El enlace de los dos átomos para formar la molécula es covalente, pero peculiar: un par de electrones compartido, quedando otros dos electrones desapareados. Tiene tres isótopos estables y diez radiactivos de corta vida y una variante alotrópica, el ozono, O3. Solidifica a -219ºC formando cristales azules.

El oxígeno, metafóricamente,
es el combustible de la vida

Se utiliza, mezclado con otros gases, para sopletes de soldadura y en terapéutica, montañismo y submarinismo. En 1997 comenzó a comercializarse, con discutibles efectos descongestionantes y relajantes-aire con más del 50% de oxigeno con aromatizantes-, en bares y salones de belleza de Estados Unidos, costumbre que se ha pretendido exportar a Europa con escaso éxito y alguna polémica.

maquina oxigeno-esteticaEl oxígeno, metafóricamente, es el combustible de la vida. Nuestro cuerpo precisa de él en la respiración, para generar energía, aunque hay unos límites que sobrepasados nos ponen en riesgo: para no asfixiarnos el nivel debe superar el 17%, pero si rebasamos el 25% podríamos arder. En la actualidad se estima que hay en la atmósfera alrededor de mil billones de toneladas de oxígeno, producto secundario de la fotosíntesis de las plantas.

Hace unos dos mil millones de años el oxígeno no existía en la atmósfera terrestre, que pudo estar constituida por monóxido y dióxido de carbono, vapor de agua, nitrógeno e hidrógeno. Sus fuentes primarias tuvieron que ser el vapor de agua del que se disgregaría por acción de la radiación ultravioleta y la fotosíntesis en la que, simplificando, la luz solar favorecería la reacción del dióxido de carbono y el agua para dar formaldehido y oxígeno. La necesaria energía solar se transforma en química.

En el eón Proterozóico su porcentaje volumétrico creció del 0,0001 hasta el 3%, alcanzando en nuestra era el 21, aumento colosal que en algún momento ocasionó una de las mayores contaminaciones de la historia de la Tierra, situación que se resolvió para bien de la vida gracias a la innovación evolutiva que supuso la fotosíntesis.

Libre y combinado el O2
es el elemento más abundante

Libre y combinado el O2 es el elemento más abundante. En estado líquido lo atraen los imanes, propiedad que permite medir su concentración en atmósferas artificiales utilizadas en medicina. También está en la Luna, formado compuestos en sus rocas. El contenido en la atmósfera no es afectado prácticamente por la actividad humana. Las plantas marinas y terrestres proporcionan más de 1014 Kg de oxígeno al año.

OxigenoterapiaRoald Hoffmann, premio Nobel 1981 por sus teorías de simetría de los orbitales electrónicos de las moléculas y Carl Djerassi, padre de la píldora anticonceptiva, estrenaron en EEUU la obra de teatro Oxygen. El hilo argumental gira en torno a la hipotética concesión del Nobel de Química retrospectivo por una sola vez. El comité decide que el descubrimiento del oxígeno es el hecho trascendental que abrió definitivamente el paso a la Química moderna y en consecuencia nomina candidatos a los citados Joseph Prietsley, Carl Wilhem Scheele y Antoine Laurent Lavoisier. Los dos primeros eran fervientes defensores de la teoría del flogisto mientras que Lavoisier sería uno de sus sepultureros. Los tres químicos y sus esposas transitan por el espacio tiempo, pues se presentan ante el rey sueco en 1777 y discuten con científicos actuales en 2001. También se debate el propio concepto de descubrimiento.

Como dice W. H. Brock, “En la ciencia, aprovechar la oportunidad es a menudo la marca de la grandeza. Una motivación clave para el investigador puede ser la presión de la competencia para ser el primero en descubrir algo. Priestley y Scheele creían que la ciencia progresaba por la comunicación inmediata de los descubrimientos puros. El método de Lavoisier consistía en trabajar dentro de un sistema y teorizar en un nuevo lenguaje que decretaba el destierro del flogisto”.

Aunque la Ciencia y los científicos han sido frecuente fuente en que se ha inspirado la literatura, en pocas ocasiones como en esta obra tres ilustres químicos ocupan un papel central en el escenario. Oxígeno se ha representado con éxito en Estados Unidos en 2001 y posteriormente en Alemania, Italia y Gran Bretaña. En la Universidad Autónoma de México se estrenó en 2006 en castellano como lectura dramatizada y en el mismo formato en la Universidad de Valencia y en el CSIC de Madrid en 2011. Hoffmann, también ha publicado poemas. En uno de ellos, Considera el fuego escribe:

Me pregunto si los teóricos del flogisto

eran amantes, si todo empezó cuando

se encendieron, como la hierba parda

sobre las colinas de aquí al norte. 

Hace falta tan poco, un toque, para arder. 

Lo percibieron correctamente, los astutos Becher

y Sthal, el principio es el fuego.

 

 

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2 Comentarios

  1. Cuando se habla de la aportación de plantas marinas y terrestres.. el 14 es potencia de 10.

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  1. Interesante y nuevo artículo de @MiguelCarreras “#Goethe, #Borodín, #Levi y la #Química” para nuestro blog. | Ciencia Viva

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