El límite material de la sustancia química.
| Autor | Chamizo, José Antonio |
¿Qué tipo de ciencia es la química? Una posible respuesta a esta pregunta es: la química es una ciencia relacionada con las sustancias materiales y con las transformaciones químicas de las sustancias.
(Klein 2012, p. 7.)
[The Material Limit of Chemical Substance]
Los oficios de los alfareros, herreros, panaderos o curanderos, las primeras prácticas experimentales presentes en todas las culturas antiguas, son los antecedentes de lo que hoy conocemos como química. Hay que recordar que la palabra latina laborare--de donde procede nuestro término "laboratorio"--nos remite al trabajo manual, el cual era realizado, tanto en el imperio romano como en las ciudades griegas que lo precedieron, por los esclavos. Sin embargo, seguramente fue en Alejandría, hace poco más de dos mil años, donde, al entrar en contacto con otras culturas de tradición más artesanal y con aprecio por el trabajo manual, la especulación filosófica griega se concretó en una actividad práctica que desde entonces conocemos como alquimia. Los primeros laboratorios, con su respectiva dotación de instrumentos, fueron de alquimistas (Crosland 2005).
Un ejemplo importante de especulación de algunos filósofos griegos consistió en suponer que el mundo tiene un límite material, que identificaron con una entidad invisible a la que llamaron átomo, y que una multitud de esas entidades se desplazan, se agrupan, chocan y se reagrupan a través del vacío. El cambio que todos percibimos en el mundo material, resultado de este reagrupamiento, no es ni fue fácil de aceptar. Tuvieron que pasar miles de años para que esa idea alcanzara suficiente respaldo experimental y terminara por convertirse en las entidades con categoría ontológica que hoy conocemos como átomos y moléculas (Nye 1970; Chalmers 2009; Jensen 2010) y que consecuentemente se incorporara en los libros de texto y así se enseñara en todo el mundo (Chamizo y Garritz 2014).
Fue a finales del siglo XVIII y principios del XIX cuando, como resultado de la integración de diversas prácticas experimentales dedicadas al estudio de la transformación de las sustancias (la alquimia, la metalurgia y la farmacia) (1) tal como se indica en el epígrafe, se estableció la química como una disciplina científica independiente. Es lo que Thomas Kuhn y otros investigadores identificaron como la revolución química (2) (Kuhn 1971; McEvoy 2010). Hay que agregar que, además de asumirse como una ciencia, la química ya era desde sus inicios una industria en la que se transformaban muchas de las mismas sustancias en grandes cantidades. (3)
En el presente artículo identifico la química como un sistema de prácticas, diferente e independiente al de otras disciplinas. En esas prácticas examino el límite material de existencia de la sustancia química y empleo como ejemplo al carbono y, en particular, al experimento de difracción del [C.sub.60]. A partir de lo anterior intentaré precisar el concepto de sustancia química y su relevancia en la discusión filosófica actual. (4)
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La química como un sistema de prácticas
Antes de que se desarrollara la química moderna, los alquimistas eran expertos en la observación de cambios cualitativos durante las reacciones químicas (cambios de color, claridad, volatilidad, etc.), pero hubo pocos avances en la teoría del cambio químico hasta que se reconoció que el uso cuantitativo de la balanza era decisivo.
(Caldin 2002 p. 105.)
No es sino hasta el periodo conocido en Europa como la Ilustración que se formula una definición operativa de sustancia. Ésta se debe al francés Antoine Lavoisier quien, con su propia definición, consideró 33 sustancias como elementos, es decir aquellas que no se podían "romper" en entidades más simples a través del análisis químico. (5) Como explica en su famoso Tratado elemental de química de 1789:
Se extrañará seguramente no hallar en un tratado elemental de Chímica un capítulo sobre las partes constitutivas y elementales de los cuerpos; pero debo prevenir que la inclinación que tenemos a querer que todos los cuerpos de la naturaleza estén solo compuestos de tres o quatro elementos dimana de una preocupación que nos viene originalmente de los Filósofos griegos. La admisión de quatro elementos que con la variedad de sus proporciones compongan todos los cuerpos, es una mera hipótesis imaginada mucho tiempo antes que se tuvieran las primeras nociones de la Física experimental y de la Chímica [...] Todo lo que se puede decir sobre el número y la naturaleza de los elementos se limita--según pienso--a discusiones puramente metafísicas: son problemas indeterminados los que se trata de resolver, que son susceptibles de una infinidad de soluciones, pero que, muy probablemente, ninguna en particular está de acuerdo con la naturaleza. Me contentaré, por lo tanto, con decir que si [...] atribuimos el nombre de elementos o de principios de los cuerpos la idea del último término al que llega el análisis, todas las sustancias que no hemos podido descomponer todavía por ningún medio, son, para nosotros, elementos; no significa que podamos asegurar que estos cuerpos que consideramos como simples no sean ellos mismos compuestos de dos o incluso de un número más grande de principios, pero dado que estos principios no se separan jamás, o más bien, dado que no disponemos de ningún medio para separarlos, se comportan desde nuestro punto de vista como cuerpos simples, y no debemos suponerlos compuestos más que cuando la experiencia o la observación nos haya ofrecido la prueba. (Lavoisier 1990, pp. vi-viii)
Lavoisier, mediante instrumentos (6) y experimentos claramente definidos, rompe con la antigua idea teórica de la constitución última del mundo, la de los principios fundamentales. Más aún, introduce una nomenclatura nueva en la que el nombre de una sustancia indica su composición elemental. En lo que después podría identificarse como "realismo pragmático", Lavoisier hereda y contribuye a transformar una comunidad de prácticas, (7) con lo que se gestó el nacimiento de la química moderna entre cuyos destacados integrantes se encontraban además Joseph Black, Alessandro Volta y John Dalton. Con la primera revolución química--una revolución de emplazamiento en lugar de las revoluciones kuhnianas de reemplazamiento--, (8) esta disciplina se identificó a sí misma como cuantitativa, con instrumentos y procedimientos experimentales estables, y en particular los relacionados con el análisis químico y una entidad característica: el átomo químico (Izquierdo 2010).
Aquí hay que reconocer que las comunidades científicas son comunidades de prácticas, en las que por "práctica" se entiende la serie de actividades coordinadas y compartidas (procedimientos, propósitos, creencias) que se disciplinan mediante el cambio de normas o procedimientos "correctos" en el interior de una determinada comunidad, que es la que identifica y corrige los "errores" (Pickering 1995; Martínez y Huang 2015). Así, una práctica tiene una estructura estable con una capacidad de reproducirse a través de diferentes procesos de aprendizaje. Las comunidades de prácticas químicas son experimentales, crecieron con la incorporación de nuevos instrumentos que dieron lugar a nuevas subdisciplinas que, a su vez, fueron "descubriendo" e incorporando nuevas entidades. Las prácticas químicas toman en consideración un saber tácito (Polanyi 1966) que no puede expresarse en palabras, que es propio de diferentes actividades de investigación y que poco a poco se ha reconocido como fundamental en la filosofía de las ciencias. Una práctica específica da por sentado el conocimiento de otras prácticas diferentes y, más en general, una serie de presupuestos culturales que permiten distinguir una práctica de otra (Olivé 2008). Las prácticas químicas son también prácticas tecnológicas (Gutting 1984).
Entre 1754 y 1818 empieza la química tal y como hoy la conocemos en lo que se ha denominado la primera revolución química (Chamizo 2014). Y fue a partir de la introducción de nuevos instrumentos y del uso de nuevas técnicas experimentales, en particular de las derivadas de la incorporación de la electricidad en los laboratorios, que el número de elementos creció de manera importante. Todos los elementos son sustancias, pero no todas las sustancias son elementos; algunas están compuestas por diferentes elementos. Por ejemplo, el agua es una sustancia formada por los elementos hidrógeno y oxígeno en cantidades definidas. El agua oxigenada es otra sustancia, formada también por los elementos hidrógeno y oxígeno en cantidades definidas pero diferentes a las del agua. Quedaba claro que no sólo la composición caracterizaba a una sustancia, sino que también la proporción en la que cada elemento la constituía (Chang 2012). Todo ello se podía medir y experimentar en los laboratorios a través de prácticas químicas definidas y estabilizadas. A partir de esa época, y sobre todo a partir de la propuesta del inglés John Dalton, se fue aceptando la idea (9) de que los elementos estaban compuestos por átomos iguales, que los átomos conformaban las moléculas y que, al ser ambos muy pequeños, conglomerados enormes de las mismas partículas integraban los elementos que entonces se conocían.
La tabla periódica de los elementos fue propuesta hace 150 años por el ruso Dmitri Mendeléyev para explicar la reactividad química de los elementos conocidos en la época, es decir, en la segunda mitad del siglo XIX durante la segunda revolución química. Esta revolución marcó el inicio de la química orgánica, aquella que se refiere a las sustancias formadas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, (10) a la consolidación del análisis químico a través de reacciones específicas y al surgimiento de la síntesis química y de la industria química como tecnociencia. (11) Mendeléyev (12) estableció una distinción precisa entre sustancia simple y sustancia básica o elemental. Esta última tenía un atributo que la caracterizaba siempre: el peso atómico. Así, en su tabla...
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