Marco Ciardi, Tomado de Ciencia y creencias. Historias de éxitos e ilusiones, colección Descubrir la Ciencia, Materia, 2016
En el transcurso de su camino hacia una mejor comprensión de la naturaleza, el Homo sapiens elaboró, en un principio, explicaciones vinculadas a la magia, al mito y a la superstición para intentar explicar, predecir y controlar los fenómenos naturales.
La idea de que la complejidad de la naturaleza puede reducirse a unas cuantas sustancias simples (cuando no a una sola) se ha dado en muchas civilizaciones de la antigüedad. Numerosos esquemas de definiciones de la realidad han tenido como base la distinción entre grupos de propiedades y cualidades opuestas. En el pensamiento chino, el principio del orden universal (tao) viene determinado por la alternancia del yin y del yang, que en el orden ideal de la simbología adivinatoria representan los pares y los impares. En el mundo de los sentidos, tales principios constituyen respectivamente la sombra y la luz, el calor y el frío, la pasividad y la actividad, y son responsables de todas las mutaciones que se hallan en la base de los fenómenos naturales, como la alternancia de las estaciones o del día y la noche. Sin embargo, existen doctrinas más complejas, según las cuales las sustancias materiales deben su origen a las transformaciones de algunos elementos fundamentales, como el aire, el agua, el fuego, la tierra, o bien a principios específicos como el azufre y el mercurio. En Egipto, en India y en China, por ejemplo, pueden identificarse concepciones similares relacionadas con la estructura de la materia desde la aparición de la filosofía griega. Muchas de esas concepciones han constituido la base de una forma concreta de saber, a medio camino entre la ciencia y el arte: la alquimia.
La alquimia siempre se ha caracterizado por un doble valor, material y espiritual; por una parte, ha adquirido el papel de actividad concreta dirigida a la mejora de las técnicas relacionadas con la preparación de las piedras preciosas, el tintado de las telas y el labrado de los metales; por la otra, se ha concebido como un medio capaz de conducir al ser humano a la regeneración y a la salvación. Tal duplicidad queda representada de forma emblemática por la búsqueda de la piedra filosofal, una supuesta sustancia dotada de poder para transformar las sustancias humildes (plomo, estaño, cobre, hierro y mercurio) en metales preciosos (oro y plata), pero también capaz de dar al hombre la inmortalidad. Por este motivo, la piedra filosofal se ha conocido en ocasiones como el elixir de la vida.
Antes de llegar a Europa, a mediados del siglo XII, la alquimia alcanzó un gran desarrollo durante la época helenística, entre la cultura bizantina y, sobre todo, en el mundo islámico. En el transcurso de las últimas décadas del siglo XV, la alquimia conoció una época de resurgimiento gracias a la traducción por parte de Marsilio Ficino (1433-1499) del Corpus Hermeticum, una obra que recogía escritos muy complicados relacionados con la astrología y otras disciplinas esotéricas, que se creía que contenían los secretos primordiales de la religión y de la filosofía. Considerado un libro antiquísimo, la autoría del Corpus se atribuye al mítico Hermes Trismegisto (es decir, tres veces grande), identificado con Tot, el fundador de la religión egipcia, dios de la sabiduría y de la medicina. Hasta el siglo XVII no empezó a demostrarse que el texto se había elaborado, en realidad, en la época alejandrina, en torno al siglo II o III d. C.
A principios del siglo XVI, la alquimia tuvo una época de gran difusión gracias a Philipp Theophrast Bombast von Hohenheim (1493-1541), más conocido con el nombre de Paracelso, que concibió el estudio de la materia en estrecha vinculación con el saber médico y la preparación de remedios farmacéuticos. Los principios básicos a los que hacía referencia eran el azufre, la sal y el mercurio, definidos también como «tria prima». Gracias a Paracelso, la alquimia se extendió por las universidades, sobre todo en las facultades de medicina, donde se fundaron los primeros estudios de química. Sin embargo, en los siglos XVII y XVIII muchos textos alquímicos estaban basados más en un lenguaje poético, rico en metáforas, y en una iconografía simbólica, y dejaban en segundo plano la búsqueda práctica relacionada con el estudio de la materia y de sus transformaciones. Además, la interpretación alquímica de los mitos antiguos fue muy amplia. También en este caso la interpretación se alejó cada vez más de las referencias concretas a las prácticas de laboratorio, y llegó a asumir un valor espiritual o exclusivamente simbólico.
La química como ciencia específica no vio la luz hasta el siglo XVIII. Anteriormente se había presentado como un saber emergente en cuyo interior coexistían, además de la alquímica, diversas tradiciones de investigación muy distintas entre sí, en especial la mineralogía y la metalurgia. Georg Ernst Stahl (1659-1734), superintendente de las regiones mineras de Turingia, intentó llegar a una explicación coherente de los fenómenos relacionados con la combustión y la calcinación planteando la hipótesis de la existencia de un principio denominado «flogisto», responsable de la inflamabilidad de los cuerpos.
Los químicos del siglo XVIII conocían bien pocas de las sustancias que hoy en día clasificamos como elementos; muchas de ellas eran ya conocidas en la antigüedad: cobre, oro, plata, plomo, estaño y hierro entre los metales; carbono y azufre entre los no metales. Otros elementos, como el zinc, el arsénico, el antimonio y el bismuto, fueron descubiertos por los alquimistas medievales. En general, después de la revolución científica del siglo XVII, la visión de la materia por parte de los químicos siguió basándose en los cuatro elementos de Aristóteles y los tres principios de Paracelso, que asumían características distintas según la teoría de referencia. El objetivo era intentar reconducir, durante las operaciones de laboratorio, las sustancias complejas a tales elementos o principios. Por lo general, la transmutación de los elementos, como la transformación de la tierra en agua, era admitida sin especiales reservas ni perplejidad. En el transcurso del siglo se comprendió, sin embargo, que el aire no era un elemento simple, sino que estaba compuesto por varios «aires»: en resumen, se descubrieron los gases. Sin embargo, los nuevos aires no poseían, para los químicos de la época, las características que en la actualidad les atribuye la química contemporánea. En 1774, por ejemplo, Joseph Priestley (1733-1804) calentó óxido rojo de mercurio bajo una campana y obtuvo un nuevo gas que tenía la capacidad de mantener la combustión de forma intensa. Se trataba del oxígeno, que Priestley, recurriendo a la teoría de Stahl, llamó «aire deflogistizado» al considerar que carecía de flogisto. Mientras tanto, Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) aisló el mismo aire, de un modo del todo distinto, y lo llamó «aire de fuego». En el pasado, el azufre había sido definido aire «mefítico» o «flogistizado», y el hidrógeno aire «inflamable».
Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794) fue el primero que se dio cuenta de que la materia debía ser estudiada de un modo distinto al tradicional, utilizando un enfoque cuantitativo e instrumentos que pudieran verificar la evolución de las prácticas de laboratorio. Gracias al empleo de balanzas y de otros aparatos adecuados para medir con precisión lo que sucedía en una reacción química, Lavoisier demostró que en un compuesto la masa total de las sustancias obtenidas era idéntica a la de los reactivos iniciales. Todo esto habría de quedar sintetizado en la formulación del principio de conservación de la masa: «la materia no se crea ni se destruye, se transforma». De este modo, Lavoisier demostró la imposibilidad de la transmutación de los elementos, que los alquimistas tenían en tan alta estima.
Lavoisier llegó a comprender la naturaleza de los distintos aires descubiertos hasta entonces, y proporcionó la descripción de la composición de la atmósfera: se trataba de una mezcla de gas formado principalmente por oxígeno y nitrógeno. Posteriormente demostró que el agua estaba formada por la unión de dos sustancias elementales que denominó «hidrógeno» (generador de agua) y «oxígeno» (generador de ácidos), de los que también fue capaz de determinar las proporciones: 85 partes de oxígeno y 15 partes de hidrógeno. Después de mucho tiempo, el agua dejó de ser un elemento.
La nueva teoría de Lavoisier alcanzó la culminación en dos obras fundamentales. La primera, dedicada a la reforma de la nomenclatura química, fue publicada en 1787 junto con Louis-Bernard Guyton de Morveau (1737-1822), Antoine-Franҫois Fourcroy (1755-1809) y Claude-Louis Berthollet (1748-1822). Se establecieron las bases de un nuevo lenguaje para la disciplina, alejado de la confusión terminológica que caracterizaba los textos alquímicos, en los que una misma sustancia podía ser designada con diversos nombres. Dos años más tarde, en 1789, poco tiempo antes del estallido de la Revolución francesa, se publicó el Tratado elemental de química. En esta obra, Lavoisier presentó una «tabla de las sustancias simples», designadas de acuerdo con el nuevo lenguaje. Los elementos, por lo tanto, se definían conforme al resultado obtenido de operaciones de laboratorio puramente analíticas y se fijaban de un modo apriorístico, como sucedía en la física aristotélica o en la tradición alquímica. Mientras que los principios de la tradición tenían un carácter definitivo, los elementos de Lavoisier poseían un valor totalmente provisional. Al principio aisló treinta y tres, algunos de los cuales se hallaban lejos de adquirir una forma que nos resulte familiar. Lavoisier planteó la hipótesis de que las sustancias simples establecidas por él habrían podido dejar de ser tales, o bien aumentar, en función de los avances de los análisis químicos. Y los cambios en la investigación abundaron en esta dirección. Gracias a las investigaciones de Lavoisier, la química realizó grandes avances desde el punto de vista teórico, que llevaron a la enunciación de importantes generalizaciones: en 1794, por ejemplo, Joseph-Louis Proust (1754-1826) enunció la ley de las proporciones definidas: «En cualquier sustancia compuesta, las cantidades en peso de los componentes se hallan en una relación definida y constante». Esto contribuyó a aclarar de una vez por todas la diferencia entre compuestos y mezclas. El camino que quedaba por recorrer aún era largo, pero la alquimia, como había sucedido anteriormente con la astrología, había dejado de ser una ciencia.