¿Qué es la tercera revolución de la química?
La tercera revolución de la química se refiere a los avances que se hicieron en el área de esta rama de la ciencia en el siglo XX, concretamente entre 1904 y 1924. Algunos de estos fueron la delimitación del concepto de valencia, los aportes de Lewis en cuanto a configuraciones atómicas, los enlaces covalentes, los ácidos y las bases, la electronegatividad y los puentes de hidrógeno.
El documento más representativo de esta época fue la monografía de Gilbert Newton Lewis, Sobre la valencia y la estructura de los átomos y las moléculas (Valence and the Structure of Atoms and Molecules), publicada en 1923.
Ideas principales de la tercera revolución de la química
Sobre la valencia y la estructura de los átomos y las moléculas, obra de Gilbert N. Lewis, es la fuente de muchas de las ideas actuales de la teoría electrónica sobre enlaces y reactividad.
Fue la obra clave de la tercera revolución química. Algunos de los aportes más relevantes de este documento son los siguientes, extraídos textualmente de la obra mencionada (los que están entre comillas):
1. El enlace formado a través de un par de electrones compartidos
“… el enlace químico es, en todo momento y en todas las moléculas, un par de electrones que se mantienen unidos…”.
2. La continuidad del enlace y la polarización
“… debido a la gran diferencia entre las sustancias polares y no polares, se puede mostrar cómo una molécula puede pasar de un extremo polar a uno no polar, de acuerdo a las condiciones del ambiente. Sin embargo, esto no ocurre per saltum, sino que se da a través de gradaciones imperceptibles …”.
3. La relación entre la polaridad del enlace y la electronegatividad
“… el par de electrones que constituyen el enlace pueden encontrarse entre dos centros atómicos en una posición tal que no haya polarización eléctrica, o puede estar más cerca de uno de los centros atómicos, dándole a ese átomo una carga negativa y, en consecuencia, carga positiva al otro átomo…”.
De esto, se deriva que el átomo central es, por lo general, el más electropositivo, mientras que los átomos periféricos son los más electronegativos.
4. Ácidos y bases
“… la definición de un ácido y una base como una sustancia que pierde o gana iones de hidrógenos es más general que las que hemos empleado anteriormente [por ejemplo, las definiciones de Arrhenius] …”.
5. La definición de Lewis de ácidos y bases
“… Una sustancia básica es aquella que tiene un par de electrones que puede ser empleado para completar otro átomo y estabilizarlo (…). Una sustancia ácida es aquella que puede emplear el par de electrones de otra molécula para completarse y estabilizarse…”.
6. La importancia de los puentes de hidrógeno
“… me parece que la adición más importante de mi teoría de las valencias recae en lo que se conoce como los puentes de hidrógeno (…) lo que quiere decir que un átomo de hidrógeno puede estar unido a dos pares de electrones de dos átomos diferentes, de modo que actúa como un puente entre estos dos átomos …”.
7. Los electrones de valencia son los que se permiten que se dé el enlace químico
Se entiende por electrones de valencia los que se encuentran en la capa más externa del átomo.
8. La regla del octeto
Los átomos con dos o más capas de electrones tienen la tendencia de perder, ganar o compartir electrones hasta que su capa más externa esté compuesta por ocho electrones de valencia. Así, los átomos ganan su estabilidad.
Personajes de la tercera revolución química y sus aportes
– Gilbert Newton Lewis (1875-1946), fisicoquímico estadounidense que ideó el concepto de enlace covalente y acuñó el vocablo “fotón”. Además, estableció la regla del octeto.
– Niels Bohr (1885-1962), físico danés que ayudó a la comprensión del átomo y la mecánica cuántica.
– Henry Moseley (1887-1915), fisicoquímico británico que descubrió 5 elementos nuevos y estableció el concepto de número atómico.
– Erwin Schrödinger (1887-1961), físico austriaco que estableció la “ecuación de Schrödinger”, que se convertiría en las bases de la mecánica cuántica.
– Werner Heisenberg (1901-1976), físico teórico alemán, pionero de la mecánica cuántica.
– Linus Pauling (1901-1994), ingeniero químico y bioquímico estadounidense. Entre otros aportes, introdujo la teoría de enlace de valencia. Fue uno de los primeros químicos cuánticos.
Las otras revoluciones de la química
William B. Jensen (1995) señala que la historia de la química moderna se organiza en un modelo compuesto por tres revoluciones, que corresponden a tres niveles del discurso empleados en la química de hoy en día. Estos tres niveles son:
1. El nivel macroscópico o nivel molar (sustancias simples, compuestos, soluciones y mezclas heterogéneas).
2. El nivel atómico-molecular (átomos, iones y moléculas).
3. El nivel subatómico o nivel eléctrico (electrones y núcleos).
Estos tres niveles corresponden a tres revoluciones distintas en la química:
1. Primera revolución de la química: entre 1770 y 1790
Permitió aclarar los conceptos de sustancias simples y compuestos, el rol del calor y la conservación de la masa en los cambios de estado y las reacciones químicas.
En gran medida, esta primera revolución fue el resultado de los trabajos del francés Antoine Lavoisier.
2. La segunda revolución de la química: entre 1855 y 1875
En este período, se determinaron los pesos atómicos, las fórmulas de la composición molecular, el concepto de valencia y la ley periódica.
En este caso, la revolución de la química se debió a los trabajos de muchos científicos, entre los que destacan el italiano Stanislao Cannizzaro, Williamson, Frankland, Odling, Wurtz, Couper, Kekulé, entre otros.
3. La tercera revolución de la química: 1904 y 1924
Dio paso a la teoría electrónica moderna sobre los enlaces químicos y la reacción. Esta revolución fue producto de la interacción entre físicos y químicos.
Referencias
- The Traité of the Third Chemical Revolution. A tribute to “Valence and the Structure of Atoms and Molecules. Recuperado de che.uc.edu.
- The Chemical Revolution. Recuperado de acs.org.