Los esbozos atomistas de Boyle

Cuando Robert Boyle enunció su famosa ley (que vimos aquí), en mi opinión el verdadero mérito de la misma no fue la ley en sí (que también), sino la explicación que le dio, o que barruntó. La verdad es que los grandes personajes de la historia seguramente son tales por preguntarse cuestiones que los demás, por sernos obvias o por estas tan familiarizados con estos fenómenos, no nos las hacemos. Sabemos que él jugaba con los volúmenes y las presiones de los gases, llegando a la conclusión de que su producto se mantenía siempre constante. Partiendo de este dato, lo que a él le suscitó interés es cómo hacía un gas para ejercer presión sobre las paredes del recipiente que lo contenía, en toda la superficie por igual. Más allá del paradigma clásico, Boyle pensaba que los gases debían estar compuestos por infinidad de pequeñas partículas que no paraban de moverse y que chocaban contra las paredes del recipiente, ejerciendo presión sobre él. Pensaba que desde este planteamiento era más plausible dar explicación a los fenómenos que él observó en el comportamiento de los gases. Como dice Heisenberg, «ya Robert Boyle consiguió demostrar que las relaciones entre presión y volumen de un gas resultan inteligibles admitiendo que la presión representa la multitud de choques de los átomos singulares contra las paredes del recipiente».

Así continuó sus investigaciones desde este nuevo enfoque de la materia, tratando de demostrar su hipótesis teórica de que los gases estaban compuestos por pequeños corpúsculos. Ello lo hizo observando las reacciones químicas, en las que se encontró con un problema que no sabía muy bien cómo podría resolverse desde el paradigma clásico. Trabajó sobre todo con los compuestos del nitrógeno, tal y como explica en su obra Ensayo sobre el Nitro. Allí describe una experiencia interesante, trabajando con el ‘nitro’ (en aquella época se denominaba ‘nitro’ al nitrato potásico, KNO3). Observó que, si al nitro se le añadía carbón incandescente, se producía una reacción química resultando otro material (carbonato potásico, K2CO3); si al carbonato potásico se le añadía ‘espíritu del nitro’ (es decir, ácido nítrico, HNO3), se volvía a producir de nuevo nitro.

Y éste es el asunto: ¿cómo podía ser que un compuesto que se había deshecho, que había desaparecido (el nitro) volviera a surgir de repente tras nuevas reacciones? Para Boyle no tenía sentido que una sustancia que, en un momento dado, había desaparecido, luego volviera a aparecer de la nada. ¿A santo de qué?

A no ser ―pensó hábilmente― que, efectivamente, las sustancias no fueran sustancias puras, sino que estuvieran compuestas por partículas más pequeñas las cuales, combinándose adecuadamente, les darían lugar. Así, si dicha combinación original desaparece, la sustancia inicial dejaría de estar; y combinándose de otro modo estas pequeñas partículas, darían lugar a otra sustancia. Combinándose y descombinándose, unos mismos corpúsculos podrían dar lugar a unas o a otras sustancias. Si los compuestos ‘perduran’ a través de los distintos cambios cualitativos de la materia, es decir, si inicialmente partimos del nitro y, tras varios pasos en los que el nitro no está, vuelve a aparecer, se debe a que el nitro está compuesto por partículas más pequeñas que siguen intactas a través de todo el proceso. Como es razonable pensar, esta hipótesis de la existencia de estas partículas más pequeñas rompía radicalmente con el planteamiento clásico en virtud del cual se postulaba la existencia de los cuatro elementos tradicionales de Aristóteles (tierra, agua, aire y fuego) o de los de Paracelso (sal, sulfuro y mercurio).

La nueva hipótesis de Boyle dejaba en evidencia las formas sustanciales de la cosmovisión aristotélica, las cuales ya no podían ofrecer una explicación plausible de la composición de la materia; sin duda, fue ésta una de las más importantes aportaciones de Boyle: que las propiedades de los cuerpos no venían determinadas por las propiedades de los elementos (aristotélicos) que los formaban, sino que eran resultado de las agregaciones de partículas que los constituían. Se establecían así las bases de lo que sería ya la química moderna, algo que, como suele ocurrir en estos casos, fue difícil de aceptar. El mismo Lavoisier no llegó a sentirse cómodo con este enfoque atomista, a pesar de todo lo que él aportó al nacimiento de esta nueva ciencia.

También es cierto que el fundamento de sus hipótesis todavía eran un tanto burdas. En la opinión de Boyle, si bien las propiedades de los cuerpos, constituidos como agregados de corpúsculos, venían definidas por estos, el modo en que estas propiedades de las sustancias eran originadas se debía a caracteres tales como las formas, los tamaños y sus movimientos. O sea, que la diferencia de propiedades físicas y químicas de las sustancias, si bien se deben a los corpúsculos que las componen, el por qué se debe más a factores mecánicos (formas, movimientos, etc.) que a causas estrictamente químicas. De alguna manera, todavía le influía el enfoque clásico, quien hablaba de los átomos desde esta perspectiva, pensando que las partículas eran todas de la misma naturaleza, propiciando distintas propiedades en función de su disposición o de sus propiedades mecánicas. No obstante ―como digo― su hipótesis supuso un paso importante para superar el enfoque clásico; tanto se quería distanciar Boyle de él, que no denominó ‘elementos’ a estas partículas constitutivas de las sustancias, para evitar cualquier parentesco con el planteamiento de Empédocles o de Aristóteles.

A pesar del poco rigor de esta fundamentación científica, lo cierto es que su aportación dejaba la puerta abierta al estudio e investigación de la transformación química de las sustancias, algo que entraba en clara contradicción con las pruebas experimentales de la época. Algo que, si lo pensamos, parece que va en contra del sentido común. En la época, sus colegas observaban en efecto cómo unas sustancias se convertían en otras, pero no lo que ocurría en el interior de estos procesos; ¿cómo poder pensar que las sustancias aparentemente continuas, estaban compuestas por partículas más pequeñas? Ni siquiera se conocía la naturaleza de estas partículas que componían las respectivas sustancias. Pero, como dice Laín, no cabe duda de que los elementos con los que ya trabajaba con normalidad la ciencia del siglo XIX tenían su precedente en los trabajos de Boyle; su nombre puede muy bien situarse junto con los grandes iniciadores de la ciencia moderna, como Galileo, Descartes y Newton.