Joseph Priestley y el descubrimiento del oxígeno
Inaugurado el 1 de agosto de 1994 en la casa de Joseph Priestley en Northumberland, Pennsylvania, EE. UU. y el 7 de agosto de 2000 en la Casa Bowood de Wiltshire, Reino Unido
Folleto conmemorativo de la Casa Priestley (PDF en inglés)
Folleto conmemorativo de la Casa Bowood (PDF en inglés)
Unidades Didácticas sobre este Lugar Emblemático: Joseph Priestley, descubridor del oxígeno (en inglés)
Cuando Joseph Priestley descubrió el oxígeno en 1774, encontró la respuesta a preguntas con siglos de antigüedad, como por qué y cómo se queman las cosas. Nacido en Inglaterra, Priestley estaba involucrado en actividades políticas y religiosas, además de dedicarse a la ciencia. Su apoyo a las revoluciones en Francia y EE. UU., público y notorio, hizo que quedarse en Inglaterra no fuera una opción segura. En 1794, Priestley tuvo que abandonar su país y trabajó en los recién formados EE. UU. hasta su muerte.
Contenidos
Sobre Joseph Priestley
Hace más de 2500 años, los antiguos griegos identificaron el aire —junto con la tierra, el fuego y el agua — como uno de los cuatro componentes elementales de la creación. Hoy esta idea puede parecernos encantadoramente primitiva. Pero por aquel entonces tenía sentido, y había tan pocas razones para discutirla que sobrevivió hasta bien entrado el siglo XVIII. Y quizás podría haber tenido una vida todavía más larga de no ser por Joseph Priestley, un librepensador inglés que además fue teólogo inconformista y, por supuesto, químico.
Priestley (1733-1804) fue un investigador tremendamente productivo, especialmente en el campo de la filosofía. Inventó el agua carbonatada (la gaseosa) y la goma de borrar, identificó una docena de compuestos químicos y escribió un estudio importante, pionero en el campo de la electricidad. Sus escritos sobre religión, bastante poco ortodoxos, y su apoyo a las revoluciones en Francia y EE. UU. enfadaron tanto a sus compatriotas ingleses que tuvo que dejar su país natal en 1794. Se asentó en Pennsylvania (EE. UU), donde continuó investigando hasta su muerte.
El mundo recuerda a Priestley como el descubridor del oxígeno, el "principio activo" de nuestra atmósfera. Pero, además, ayudó a destronar una idea que había dominado el pensamiento científico durante 23 siglos. Pocos conceptos "se han grabado mejor en nuestra mente," escribió, que la idea de que el aire "es una sustancia simple, elemental, indestructible e inalterable".
Tras una serie de experimentos que terminó en 1774, Priestley descubrió que "el aire no es una sustancia elemental, sino una composición" (hoy lo llamaríamos mezcla) de gases. Entre ellos hay un gas incoloro y muy reactivo: el "aire desflogisticado", lo llamaba. Más adelante, el gran químico francés Antoine Lavoisier lo bautizó con el nombre que todos conocemos hoy: oxígeno.
Es complicado exagerar la importancia de la revelación de Priestley. Hoy en día, los científicos han identificado 92 elementos naturales, incluídos el nitrógeno y el oxígeno, los dos ingredientes principales del aire que respiramos. Componen el 78% y el 21% de nuestra atmósfera, respectivamente.
Comprender la composición del aire
A mediados del siglo XVIII, el concepto de "elemento" todavía estaba evolucionando. Los científicos apenas habían identificado una docena de elementos, pero el número total dependía de quién llevara la cuenta. Nadie tenía muy claro cómo incluir el aire en esa nueva clasificación. Nadie sabía qué era el aire exactamente, y los investigadores no paraban de descubrir diferentes formas de transformarlo en sustancias diferentes que comúnmente denominaban "aires".
Los primeros químicos habían aprendido que podían cambiar la naturaleza del aire calentando o quemando un compuesto dentro de él. Durante la segunda mitad del siglo XVIII, el interés por estos gases creció exponencialmente, sobre todo desde la invención de la máquina de vapor, que transformó nuestra civilización. Todos los científicos estaban fascinados por la combustión y el papel que jugaba el aire en este proceso.
Los químicos ingleses fueron especialmente prolíficos. En 1754, Joseph Black identificó el "aire fijo", lo que hoy conocemos como dióxido de carbono. Lo llamó así porque podía transformarse (o "fijarse") en el mismo tipo de sólidos de los que provenía. En 1766, un aristócrata excéntrico llamado Henry Cavendish sintetizó una sustancia gaseosa altamente inflamable, que Lavoisier bautizaría como hidrógeno, del griego "hacedor de agua".
Finalmente, en 1722, Daniel Rutherford encontró que si quemaba algo en una campana de vidrio y luego absorbía todo el "aire fijo", absorbiéndolo con potasa, quedaba en la campana un gas. Rutherford lo llamó "aire asfixiante", porque si introducía un ratón dentro de la campana, moría ahogado. Era nitrógeno.
Pero todavía falta un descubrimiento más para entender toda la historia. Pocos esperaban que llegara de la mano de un hombre formado en humanidades, cuya juventud no sugería para nada que iba a convertirse en uno de los más grandes químicos experimentales de la historia.
Bebidas burbujeantes
En 1767, a Priestley le ofrecieron un trabajo como sacerdote en Leeds, Inglaterra, cerca de una fábrica de cerveza. Esta era una fuente muy propicia y abundante de "aire fijo" (lo que hoy conocemos como dióxido de carbono) derivado del proceso de fermentación, e inspiró toda una vida dedicada a la investigación de los gases. Priestley descubrió una manera de producir artificialmente lo que ocurría, de forma natural, en bebidas como la cerveza o el champán: mezclar dióxido de carbono con agua para producir una solución efervescente. El método mereció el premio Copley de la Royal Society inglesa y es el precursor de la industria de bebidas carbonatadas actual.
El oxígeno y otros descubrimientos en Inglaterra
Joseph Priestley nació en la región de Yorkshire, era el hijo mayor de un fabricante de lana. Su madre murió después de dar a luz a seis hijos en apenas seis años, por lo que el joven Joseph tuvo que criarse con su tía, Sarah Priestley Keighley, hasta que cumplió diecinueve años. Sarah a menudo recibía a miembros del clero presbiteriano en casa, y Joseph comenzó a interesarse por esta doctrina, que le parecía mucho más esperanzadora que el calvinismo de su padre. Parecía que se le daba genial estudiar, así que todos sus familiares y amigos le animaron a entrar en el Seminario.
Además de lo que aprendió en el colegio, estudió por su cuenta latín, griego, francés, italiano, alemán, y un puñado de idiomas de oriente medio, además de matemáticas y filosofía. Con esa preparación podría haber entrado sin problema en las universidades más prestigiosas de Inglaterra (Oxford y Cambridge), pero su religión se lo impedía. Estas instituciones vetaban a los "disidentes" de la Iglesia de Inglaterra. Por ello, se apuntó a la Academia Daventry, una escuela de prestigio para los no religiosos, y le concedieron el honor de saltarse un año entero de clases gracias a su vasta preparación.
Después de graduarse empezó a ganarse la vida por sí mismo dando clases y predicando, algo que continuaría haciendo toda su vida. Su primer puesto como profesor lo consiguió en la Academia de Disidentes de Warrington. Aunque era una persona brillante, original y dicharachera (según algunos historiadores "muy alegre y despreocupado), Priestley tenía una voz muy desagradable y tartamudeaba un poco. Que a pesar de ello consiguiera ganarse la vida dando conferencias y sermones, da una pista sobre su grandeza y su valentía.
Le ordenaron en 1762 y, en ese mismo año, se casó con Mary Wilkinson, la hija de un importante empresario siderúrgico. Mary era "muy comprensiva, ávida lectora, de un carácter fuerte y decidido y con un temperamento extremadamente cariñoso y generoso; siempre se volcaba con los demás y muy pocas veces pensaba en sí misma."
Priestley viajaba a menudo a Londres, donde conoció a muchos científicos, filósofos y librepensadores, como al ingenioso Benjamin Franklin, que acaba de llegar de América y se convertiría en uno de sus mejores amigos. Franklin animó a Priestley a desarrollar sus experimentos científicos, que pronto resultaron en la publicación de un libro llamado "Historia y presente de la electricidad". Gracias a ese trabajo (y la reputación que estaba ganando como experimentalista), la Royal Society aceptó a Priestley como miembro en 1766.
Los libros de historia de aquel entonces, eran demasiado densos para el público general. Priestley decidió que escribiría uno más accesible y divulgativo. Sin embargo, no encontró a nadie que pudiera ayudarle a ilustrarlo. Así que, ni corto ni perezoso, aprendió a dibujar en perspectiva. Al principio le costó bastante y cometió muchos errores pero, por suerte, descubrió algo: la goma india podía borrar las líneas del lapicero. Mencionó este descubrimiento en el prólogo de su libro.
Con tan solo 34 años, Priestley era un miembro muy respetado de la comunidad científica británica. Sin embargo, todavía soportaba la pesada carga de no pertenecer a la religión dominante. Cuando el explorador James Cook preparaba su segunda expedición, ofreció a Priestley el puesto de "consejero científico". Sin embargo, las autoridades anglicanas obligaron a Cook a rescindir la oferta como una forma de protesta hacia las ideas teológicas de Priestley, que estaban evolucionando demasiado rápido en una dirección muy peligrosa: la negación de la santísima trinidad.
Echando la vista atrás, no zarpar con Cook fue, quizás, lo mejor que le pudo haber pasado. En 1773, el Conde de Shelburne le pidió a Priestley que se uniera a su corte, convirtiéndose en su compañero intelectual, en el tutor de sus hijos y en el bibliotecario de su mansión, la Casa Bowood. Este puesto permitió a Priestley acceder a unos círculos sociales y políticos a los que nunca podría haber entrado solo. Y, además, era un trabajo que le dejaba mucho tiempo libre para investigar y descubrir algo que le haría un hueco en la historia de la ciencia.
Analizó, de forma muy sistemática, las propiedades de distintos "aires" usando su aparato favorito: un contenedor invertido que, situado sobre una plataforma elevada, podía atrapar todos los gases producidos por los experimentos que tenían lugar en la poyata. El recipiente, además, podía sellarse sumergiéndolo en un barreño con agua o con mercurio, para después poder estudiar si el gas podía mantener viva una llama o dejaba respirar a un animal.
Tras llevar a cabo estos experimentos, Priestley hizo una observación importantísima. Si acercaba una llama a una jarra con "aire asfixiante", de ese que ahogaba a los ratones, se apagaba. Si ponía una planta dentro del mismo recipiente y lo acercaba a la luz, esto "refrescaba" el aire, permitiendo respirar al ratón y manteniendo vivas las llamas. Priestley escribió: "quizás la herida creada por el gran número de animales es, en parte al menos, reparada por las plantas". Observó que las plantas liberan oxígeno a la atmósfera, el proceso que nosotros conocemos como fotosíntesis.
El 1 de agosto de 1774, Priestley llevó a cabo su experimento más famoso. Utilizando una "lupa de quemar" de 12 pulgadas de diámetro (unos 30 cm, N. del T.), enfocó un rayo de luz solar en un trozo de cinabrio, un mineral rojizo. Todo este proceso lo llevó a cabo en su recipiente invertido, sellado con mercurio líquido para atrapar todos los gases en su interior. El gas que emitía el cinabrio era "cinco o seis veces tan bueno como el aire común", describió. Otros experimentos demostraron que las llamas ardían de forma mucho más viva, y que un ratón podía vivir casi cuatro veces más tiempo que si se le encerraba en una campana con una cantidad equivalente de aire.
Priestley llamó a su descubrimiento "aire desflogisticado", porque siguiendo la caduca teoría del flogisto, si aceleraba tanto la combustión es que no contenía flogisto, y podía absorberlo grandes cantidades durante el proceso. Un año antes, el farmacéutico sueco Carl Wilhelm Scheele había aislado el mismo gas y había observado una reacción similar. Sin embargo, su descubrimiento (que bautizó "aire de fuego") no se publicaría hasta 1777.
Los efectos de este gas, aún por bautizar, eran extraordinarios. "Esa sensación en mis pulmones", escribió Priestley, "no era muy diferente a respirar aire común, pero sí podía sentirme más ligero y mucho más cómodo y relajado durante un tiempo. Quizás dentro de un tiempo este aire tan puro se convierta en un artículo de moda, en un bien de lujo. De momento, no obstante, sólo dos ratoncitos y yo hemos tenido el privilegio de respirarlo".
El flogisto y el fuego
A mediados del siglo XVIII, uno de los grandes retos de la física y la química era determinar qué ocurría exactamente cuando algo se quema. La teoría más popular decía que los materiales inflamables contenían una sustancia llamada "flogisto" (del griego, quemar) que se liberaba durante la combustión.
Se creía, por ejemplo, que al quemar una vela, ésta transfería flogisto al aire que la rodeaba. Cuando el aire se saturaba con el flogisto y no podía admitir ni una gota más, la llama se apagaba. Respirar era un mecanismo del cuerpo para eliminar flogisto. Una prueba muy común para detectar el flogisto consistía en poner a un ratón dentro de un recipiente y observar por cuánto tiempo vivía. En el momento en el que el aire se saturaba de flogisto, el ratón moría.
Antoine Lavoisier, un químico francés del siglo XVIII, demostró que el flogisto no existe y ayudó a elaborar una nueva teoría que sentaría las bases de la química moderna. Para ello, fue clave la aportación de Joseph Priestley y su descubrimiento del oxígeno.
La religión y la migración a EE. UU.
Casualmente, el conde de Shelburne estaba organizando un viaje a Europa y decidió llevarse a Priestley con él. En Francia Priestley conoció a Lavoisier y le contó sus hallazgos. Resultó ser la pieza que le faltaba al químico francés para completar su teoría de las reacciones, la revolución de la química que acabaría, por fin, con la teoría del flogisto. Quemar cosas no liberaba flogisto, sino que absorbía el gas de Priestley, argumentaba Lavoisier. Decidió bautizar a este gas "oxígeno", del griego "hacedor de ácidos".
Para entonces, Priestley ya había vuelto a Inglaterra, donde empezaban a perseguirle por su apoyo a la revolución en EE. UU. y sus pensamientos religiosos "poco ortodoxos". Al final, estos problemas empezaron a avergonzar a su jefe, el conde de Shelburne, que acabó prescindiendo de los servicios de Priestley en 1780. Entonces, Priestley se mudó a Birmingham y empezó a trabajar como líder de una congregación liberal conocida como "New Meeting".
Gracias a la mudanza a Birmingham, Priestley pudo conocer a grandes celebridades de la época, incluidos Erasmus Darwin (abuelo de Charles, el artífice de la teoría de la evolución), James Watt y Matthew Boulton (que estaban a punto de transformar el mundo con la máquina de vapor) y Josiah Wedgwood (un famoso ceramista que apoyaba los experimentos químicos de Priestley). Birmingham también acogía un prestigioso grupo de debate científico, la Sociedad Lunar, que se reunía en noches de luna llena para que sus miembros pudieran tener luz al volver a casa.
Priestley también simpatizaba con los revolucionarios franceses. Eso, unido a sus peliagudas opiniones religiosas y sus ataques al dogma de la santísima trinidad, terminó volviéndose demasiado peligroso. En 1791, una banda de monárquicos borrachos quemó la sede del "New Meeting", y más tarde quemaron la casa de Priestley. Por suerte, tanto él como su familia pudieron escapar a tiempo. Huyeron a Londres, pero la capital no era tampoco un sitio seguro. Además, sus hijos eran incapaces de encontrar trabajo, y tuvieron que marcharse a Pennsylvania, en EE. UU., con la esperanza de encontrar una sociedad más liberal.
Finalmente, Joseph y Mary siguieron el mismo camino, zarpando hacia los EE. UU. el 8 de abril de 1794. Priestley rechazó un puesto de profesor en la Universidad de Pennsylvania en Filadelfia y construyó una casa en el lejano pueblo de Northumberland para estar cerca de sus hijos. Era un área bastante rústica y rural.
Ahí Priestley siguió investigando y aisló el monóxido de carbono (que bautizó como "aire altamente inflamable). También fundó la Iglesia Unitaria de los EE. UU. Por lo demás, se dedicó a llevar una vida tranquila y reflexiva, especialmente después de la elección de su amigo Thomas Jefferson como presidente en 1800.
En su último viaje a Filadelfia, declaró ante la Sociedad Científica: "Tras haberme visto obligado a huir de un país conocido por sus descubrimientos científicos, soy muy feliz en este país que me ha acogido con los brazos abiertos y que sigue el ejemplo de la investigación, algo que ofrece un muy buen augurio. Muy pronto será una gran potencia en este campo." Estas declaraciones se consideran casi una profecía. En 1876, durante una reunión para celebrar el centenario del descubrimiento del oxígeno, se fundó la ACS, que ha crecido hasta convertirse en la asociación científica más grande del mundo.
El 3 de febrero de 1804, Priestley empezó uno de sus experimentos pero, al poco tiempo, empezó a sentirse muy débil. Fue a tumbarse en la cama y nunca más se levantó. El día 6, hizo llamar a uno de sus hijos y a un ayudante y les dictó varios cambios sobre su último manuscrito. Cuando estuvo satisfecho con el resultado final, dijo: "Es correcto, ya he terminado". Falleció pocos minutos después, sin sufrir, terminando una vida que el presidente Jefferson llamaría "una de las más preciadas para la humanidad".
Lecturas adicionales
- La casa de Joseph Priestley (Comisión de Museos e Historia de Pennsylvania) (PDF en inglés)
- Joseph Priestley (Fundación del Legado de la Química) (PDF en inglés)
Inauguración del Lugar Emblemático Histórico y agradecimientos
Inauguración del Lugar Emblemático Histórico
La ACS dedicó un Lugar Emblemático Histórico Nacional de la Historia de la Química en la casa de Joseph Priestley el 1 de agosto de 1994. La placa conmemorativa dice:
Joseph Priestley (1733-1804) - Sacerdote Unitario, profesor, autor, científico, descubridor del oxígeno y amigo de Benjamin Franklin y Thomas Jefferson, supervisó la construcción de esta casa-laboratorio entre 1794 y 1798 y, después, vivió y trabajó aquí hasta su muerte en 1804. Su biblioteca de casi 1600 volúmenes y su laboratorio de química, donde aisló por primera vez el monóxido de carbono, eran probablemente los mejores del país en esa época. Tal y como dijo Edgar Fahs Smith en 1920, la casa de Joseph Priestley se ha convertido en "la Meca de todos aquellos que quieren viajar a los orígenes de la investigación química" en EE. UU.
La ACS y la Royal Society of Chemistry del Reino Unido dedicaron un Lugar Emblemático Histórico Internacional de la Historia de la Química en honor al descubrimiento del oxígeno en la Casa Bowood, en Wiltshire, Reino Unido, el 7 de agosto de 2000. La placa conmemorativa dice:
Joseph Priestley (1733-1804) - Sacerdote Unitario, profesor, autor y científico fue el bibliotecario del Conde de Shelburne y el tutor de sus hijos. En esta habitación (entonces un laboratorio), Priestley llevó a cabo sus investigaciones sobre los gases. El 1 de agosto de 1774 descubrió el oxígeno. Veinte años más tarde emigró a EE. UU., donde continuó sus pesquisas en su casa-laboratorio en Northumberland, Pennsylvania.
Agradecimientos
Adaptado para internet de "La casa de Joseph Priestley", producido por el programa de Lugares Emblemáticos Nacionales de la Historia de la Química de la ACS y "Bowood House", producida por el programa de Lugares Emblemáticos Nacionales de la Historia de la Química de la ACS y la Royal Society of Chemistry del Reino Unido.
Cómo citar esta página
Programa de Lugares Emblemáticos Internacionales de la Historia de la Química de la ACS. Descubrimiento del oxígeno por Joseph Priestley. http://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/historia-quimica/joseph-priestley-descubrimiento-oxigeno.html (accedido el Día de Mes de Año).
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