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De la piedra al metal: El origen de la química

Una vez que el ser humano logró emplear los recursos de su entorno para adaptar la naturaleza a sus necesidades, comenzó el interés por la transformación de la materia. La descomposición de los alimentos o la posibilidad de cambiar la forma de los objetos por medio de temperaturas altas marcó el nacimiento de una ciencia.

—Primera de dos partes—

La posibilidad de beneficiarse deliberadamente de algunos fenómenos químicos se hizo realidad cuando el ser humano fue capaz de producir y mantener encendido el fuego.

Tras este hallazgo, el ser humano se convirtió en un químico práctico al idear métodos para que la madera —u otro material combustible— se combinase con el aire a una velocidad suficiente, y así producir luz y calor, junto con cenizas, humo y vapores.

La edad de piedra

Los primeros materiales que se emplearon fueron cotidianos: madera, hueso, pieles, piedras... De todos ellos, la piedra es el más duradero, y los útiles de piedra tallada son las evidencias de que disponemos para conocer aquel periodo.

Hacia el 8000 a.C., en la región que ahora conocemos como Oriente Medio, se introdujo un cambio revolucionario en la producción de alimentos. Hasta entonces se obtenía la comida cazando, pero el ser humano aprendió a domesticar y cuidar animales, disponiendo así de comida abundante y segura. Luego, casi por accidente, aprendió a cultivar las plantas.1 v. Algarabía 73, octubre 2010, ideas: «Cómo fabricar una almendra», pp. 67-73. Como consecuencia, se registró un importante aumento de la población.

La agricultura exige fijar un lugar de residencia, y así nuestros antecesores construyeron viviendas, desarrollándose poco a poco las primeras ciudades. Esta evolución determina literalmente el comienzo de la «civilización», pues esta palabra viene del término que en latín significa «ciudad».

Durante los dos primeros milenios de esta naciente civilización, la piedra se mantuvo como material característico de los instrumentos, si bien se
descubrieron nuevas técnicas de manufactura. Esta Nueva Edad de la Piedra o Neolítico se caracterizó por un cuidadoso pulido de las rocas. La alfarería fue otro de los factores que contribuyeron al desarrollo.

Lentamente, los logros del Neolítico superior se extendieron fuera de la región de Oriente Medio. Hacia el 4000 a.C. aparecieron características de esta cultura en el oeste de Europa. Pero en esta época las cosas ya estaban suficientemente maduras en Oriente Medio —en Egipto y en lo que hoy es Irak— para que se produjesen nuevos cambios.
El hombre empezó a servirse de materiales novedosos. Alentado por las útiles propiedades de éstos, aprendió a sobrellevar las incomodidades de una búsqueda tediosa y unos procedimientos complicados y llenos de contrariedades. A estos materiales se les conoce como metales, palabra que expresa el cambio, ya que probablemente deriva del vocablo griego que significa «buscar».

Los metales

Los primeros metales debieron de encontrarse en forma de pepitas. Y con seguridad fueron trozos de cobre o de oro, ya que éstos son de los pocos metales que se hallan libres en la naturaleza. El color rojizo del cobre y el tono amarillo del oro debieron de llamar la atención, y el brillo metálico, mucho más hermoso y sobrecogedor que el del suelo circundante, incomparablemente distinto al de las piedras corrientes, impulsaban a tomarlos. Indudablemente, el primer uso que se dio a los metales fue el ornamental, fin para el que servía casi cualquier cosa que se encontrara: piedrecillas coloreadas, perlas marinas...
Sin embargo, los metales presentan una ventaja sobre los demás objetos llamativos: son maleables, es decir, que pueden aplanarse sin que se rompan —la piedra, en cambio, se pulveriza, y la madera y el hueso se astillan y se parten—. Esta propiedad fue descubierta por casualidad, indudablemente, pero no debió pasar mucho tiempo entre el momento del hallazgo y aquel en que un cierto sentido artístico llevó al hombre a golpear el material para darle formas nuevas que pusieran más de relieve su atractivo.

Los artífices del cobre se dieron cuenta de que a este metal se le podía dotar de un filo cortante como el de los instrumentos de piedra, y que el filo obtenido se mantenía en condiciones en las que los instrumentos de piedra se mellaban.

El cobre se hizo más abundante cuando se descubrió que podía obtenerse a partir de unas piedras azuladas. Cómo se hizo este descubrimiento, o dónde o cuándo, es algo que no sabemos y que probablemente no sabremos jamás.

La edad del bronce

Podemos suponer que el descubrimiento se hizo al encender un fuego de leña sobre un lecho de piedras donde había algunos trozos de mineral. Después, entre las cenizas, destacarían pequeñas gotas de cobre brillante. Quizá esto ocurrió muchas veces antes de que alguien observara que si se encontraban piedras azules y se calentaban en un fuego de leña, se producía cobre. El descubrimiento final de este hecho pudo haber ocurrido hacia el 4000 a.C. en la península del Sinaí, al este de Egipto, o en la zona montañosa situada al este de Sumeria —hoy Irán—. O quizá ocurriera simultáneamente en ambos lugares.

En cualquier caso, el cobre fue lo suficientemente abundante como para que se utilizara en la confección de herramientas en los centros más avanzados de la civilización.
A la aleación —término que designa la mezcla de dos metales— de cobre y estaño se le llamó bronce, y hacia el 2000 a.C. ya era lo bastante común como para ser utilizado en la confección de armas y corazas.

La edad de hierro

La suerte iba a favorecer de nuevo al hombre de la Edad del Bronce, que descubrió un metal aún más duro: el hierro. Por desgracia era demasiado escaso y precioso como para poder usarlo en gran cantidad en la confección de armaduras. En efecto, en un principio las únicas fuentes de hierro eran los trozos de meteoritos, naturalmente muy escasos. Además, no parecía haber ningún procedimiento para extraer hierro de las piedras.

El problema radica en que el hierro está unido mucho más firmemente, formando mineral, de lo que estaba el cobre. Se requiere un calor más intenso para fundir el hierro que para fundir el cobre. El fuego de leña no bastaba para este propósito, y se hizo necesario utilizar el fuego de carbón vegetal, más intenso, pero que sólo arde en condiciones de buena ventilación. (figura 1)

El secreto de la fundición del hierro fue desvelado en el extremo oriental de Asia Menor, y al parecer en una época tan temprana como en 1500 a.C.

El hierro puro —hierro forjado— no es demasiado duro. Sin embargo, un instrumento o una armadura de hierro mejoraban al dejar que una cantidad suficiente de carbón vegetal formara una aleación con ese metal.
Esta aleación —que nosotros llamamos acero— se extendía como una piel sobre los objetos sometidos a tratamiento y les confería una dureza superior a la del mejor bronce, manteniéndose afilados durante más tiempo.

Isaac Asimov (1920-1992), además de ser el colaborador —post mortem— más asiduo de esta revista, fue un prolífico escritor —se calcula que escribió cerca de 500 volúmenes de divulgación científica y de ciencia ficción— que se hizo las preguntas más inusitadas —a las que también les buscó respuesta— que se han formulado sobre la naturaleza del Universo.

1 v. Algarabía 73, octubre 2010, ideas: «Cómo fabricar una almendra», pp. 67-73.

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