Historia da química

A historia da química é a historia, desde a antigüidade até os nosos días, da ciencia química e do seus precedentes filosóficos e pseudo e protocientíficos, en particular da alquimia. Está intrinsecamente ligada ao desenvolvemento da humanidade, xa que abarca todas as transformacións da materia e as teorías correspondentes.
Historicamente, o estudo da materia fíxose desde dúas perspectivas diferentes: a tecnolóxica ou factual e a filosófica ou teórica: O coñecemento tecnolóxico ten a súa orixe no dominio do lume por parte do home e, polo que fai aos fenómenos químicos, procesos tales como a cocción de alimentos, a cerámica, a metalurxia, a fabricación do vidro, a preparación de medicamentos e remedios a partir de fontes naturais, a preparación de colorantes, de bebidas alcohólicas e vinagre etc. desenvolvéronse desde tempos prehistóricos no seo de diversas civilizacións.
Con respecto ao coñecemento filosófico da materia, as primeiras teorías sobre a súa orixe e a súa constitución desenvolvéronas os filósofos gregos da antigüidade clásica, entre os que destaca Empédocles coa súa teoría sobre os elementos constituíntes da materia (terra, auga, lume e aire).
A ciencia química xorde antes do século XVII a partir da alquimia, protociencia (ou pseudociencia) moi popular entre moitos dos científicos da época.
Considérase que os principios básicos da química estableceunos por primeira vez Robert Boyle na súa obra The Sceptical Chymist (1661).
A química como tal comeza a desenvolverse un século máis tarde cos traballos de Antoine Lavoisier que, xunto con Carl Wilhelm Scheele descobren o oxíxeno. Lavoisier, pola súa parte, propuxo a lei da conservación da masa e refutou a teoría do floxisto coa teoría da combustión. Os primeiros pasos da química
Prehistoria
O principio do dominio da química (que para algúns antropólogos coincide co principio do home moderno) é o dominio do lume. Hai indicios de que hai máis de 500. 000 anos, en tempos do Homo erectus, algunhas tribos conseguiron este logro que aínda hoxe é unha das tecnoloxías máis importantes. Non só daba luz e calor nas noites de frío, senón que tamén axudaba a protexerse contra os animais salvaxes, e permitía a preparación de comida (cocción, asado), que reducía os microorganismos patóxenos e a facía máis facilmente dixeríbel. Así baixaba a mortalidade e melloraban as condicións xerais de vida.
O lume tamén permitía conservar mellor a comida, especialmente a carne e os peixes, secándoos e afumándoos.
Finalmente, foi imprescindíbel para o futuro desenvolvemento da metalurxia, para a fabricación de materiais como os cerámicos e o vidro, ademais da maioría dos procesos químicos.
Idade Antiga
Exipto
Extracción do ferro.
Fabricación do vidro.
Os exipcios coñecen a fermentación que lles permite producir cervexa. Fabrican colorantes utilizados, sobre todo, para maquillaxes.
China
Fabricación de porcelanas.
Utilización da pólvora.
Grecia
Para Empédocles existen catro elementos: a auga, o aire, o lume e a terra, que se atraen ou se repelen. Platón retoma máis tarde esta teoría asociando estes catro elementos a formas xeométricas.
O filósofo Anaxágoras vé o mundo en cambio perpetuo, sen creación nin destrución de materia pero con reordenacións das partículas elementais.
Leucipo, e despois Demócrito, pensan que a materia está composta de partículas elementais, os átomos.
Nacemento da alquimia
A alquimia nace en Alexandría contra o século IX a. C. Os alquimistas tentan conseguir ouro a partir de diversos metais. O seu obxectivo é a fabricación da pedra filosofal, que transmutaría os metais en ouro e permitiría a preparación da panacea ou remedio universal. Os corpos clasifícanse en sólidos, líquidos e vapores e segundo a súa cor, e interactúan entre eles segundo leis de simpatía e de antipatía.
Idade Media
Civilización árabe
A civilización árabe conta con alquimistas brillantes. Buscando ouro, traballan sobre outras materias como, por exemplo, o ácido nítrico e confeccionan a destilación.
Occidente
A alquimia aparece en Europa a raíz das traducións de textos árabes. Ademais diso, adóptanse numerosos termos árabes (por exemplo, álcali) que aínda hoxe se usan.
Século XVI
Paracelso, a través da súa práctica da medicina e as súas investigacións sobre os medicamentos, considérase como o precursor da química moderna. A metalurxia
A metalurxia é un dos principais procesos de transformación da materia utilizados até hoxe. Comezou co descubrimento do cobre; aínda que este metal exista na natureza como elemento químico (nativo), a maior parte áchase en forma de minerais como a calcopirita, a azurita ou a malaquita. Especialmente as últimas son facilmente reducidas a metal. Suponse que algunhas xoias fabricadas con algún destes minerais e caídas accidentalmente ao lume levaron ao desenvolvemento dos procesos correspondentes para obter o metal. Este feito fixo que a humanidade pasase da Idade de pedra á Idade do cobre ou período calcolítico.
Despois, por experimentación ou como resultado de mesturas accidentais, descubriuse que as propiedades mecánicas do cobre podían mellorarse nas súas aliaxes. Especialmente tivo éxito a aliaxe do cobre co estaño, e pequenas cantidades doutros elementos como o arsénico, coñecida como bronce, que se conseguiu de forma aparentemente independente no Oriente Medio e na China, lugares desde os que se estendeu a case todo o mundo e que deu nome á Idade de bronce. Unhas das minas máis importantes da antigüidade de casiterita (mineral do que se extrae o estaño, esencial para a obtención desta aliaxe) achábanse nas denominadas illas Casitérides (quizais as illas Británicas ou as costas da Bretaña ou de Galicia), a onde se ía buscar desde o Mediterráneo. Orixinalmente o comercio foi dominado polos fenicios. Logo o control sobre este importante recurso probabelmente foi a razón da invasión romana destas afastadas rexións.
Os hititas foron un dos primeiros pobos en obter o ferro a partir dos seus minerais. Este proceso é moito máis complicado do que a obtención de cobre e bronce xa que require temperaturas máis elevadas e, polo tanto, a construción de fornos especiais. Porén, o metal así obtido era de baixa cualidade, cun elevado contido en carbono (ferro fundido ou fundición), polo que tiña que ser mellorado por diversos procesos de purificación, temple e forxado.
A humanidade tardou séculos en desenvolver os procesos actuais de obtención de aceiro, (xeralmente por oxidación das impurezas insuflando oxíxeno ou aire no metal fundido (proceso de Bessemer). O seu dominio foi un dos piares da Revolución industrial.
Outro fito metalúrxico foi a obtención do aluminio. Descuberto a principios do século XIX e nun principio obtido por redución dos seus sales con metais alcalinos, destacou pola súa lixeireza e resistencia á oxidación. O seu prezo superou ao do ouro naquela época, e era tan apreciado que uns cubertos agasallados á corte francesa fabricáronse con este metal. Co descubrimento da súa obtención por electrólise da alúmina e posteriormente co desenvolvemento dos xeradores eléctricos o seu prezo caeu extraordinariamente abríndose novos campos para o seu uso e o das súas aliaxes, como o duraluminio. A cerámica e o vidro
Outros campos de desenvolvemento que acompañaron ao ser humano desde a antigüidade até o laboratorio moderno son os da cerámica e o vidro. As súas orixes datan da prehistoria, cando o home descubriu que os recipientes feitos de arxila cambiaban as súas características mecánicas e incrementaban a súa resistencia fronte á auga cando se quentaban no lume.
Para controlar mellor o proceso desenvolvéronse diferentes tipos de fornos. No antigo Exipto descubriuse que, recubrindo a superficie con mesturas de determinados minerais (sobre todo mesturas baseadas nos feldespatos e a galena), esta cubríase cunha capa moi dura e brillante, o esmalte, cuxa cor podía variarse engadindo pequenas cantidades doutros minerais ou mediante a modificación das condicións de aireación do forno. Estas tecnoloxías difundíronse rapidamente.
Na China perfeccionáronse as tecnoloxías de fabricación de cerámicas até descubriren a porcelana no século VII. Durante séculos a China mantivo o monopolio na fabricación deste produto. Tan só no século XVIII Johann Friedrich Böttger reinventou o proceso na Europa. Relacionado co desenvolvemento da cerámica, aparece o desenvolvemento do vidro a partir de cuarzo e carbonatos de sodio ou de potasio. Comezou tamén no antigo Exipto, e foi perfeccionado polos romanos.
A súa produción masiva a finais do século XVIII instou ao goberno francés a promocionar un concurso para a obtención de carbonato sódico xa que a fonte habitual (as cinzas de madeira) non se obtiña en cantidades suficientes como para cubrir a crecente demanda. O gañador foi Nicolas Leblanc, aínda que o seu proceso caeu en desuso en favor do proceso de Solvay, desenvolvido medio século máis tarde, que deu un forte pulo ao desenvolvemento da industria química.
Sobre todo as necesidades da industria óptica de vidro de alta cualidade levaron ao desenvolvemento de vidros especiais con adición de boratos, aluminosilicatoss, fosfatos etc.
Así conseguíronse vidros con constantes de expansión térmica especialmente baixas, índices de refracción moi elevados ou moi pequenos etc. Este desenvolvemento significou un pulo para a química dos elementos das terras raras. Aínda hoxe en día a cerámica e o vidro son campos abertos de investigación. A química como ciencia
Os filósofos gregos Empédocles e Aristóteles pensaban que as substancias estaban formadas polos catro elementos: terra, aire, auga e lume. Paralelamente, discorría outra teoría, o atomismo, que postulaba que a materia estaba formada por átomos, partículas indivisíbeis que se podían considerar a unidade mínima da materia. Esta teoría, proposta polo filósofo grego Leucipo de Mileto e o seu discípulo Demócrito de Abdera, non foi popular na cultura occidental dada a enorme influencia de Aristóteles na Europa antiga e medieval. Porén, tiña seguidores (entre eles Lucrecio) e a idea mantívose presente até o principio da Idade Moderna. Entre os séculos III a. C. e o XVI d. C. a química estaba dominada pola alquimia. A alquimia representa o primeiro intento de conexión entre as tecnoloxías químicas e as especulacións filosóficas. A pesar da falsidade das súas ideas básicas (os seus principais obxectos de investigación eran, como vimos, a busca da pedra filosofal), e das frecuentes mistificacións con ideas relixiosas (o animismo e a astroloxía), a alquimia impulsou o desenvolvemento de novos produtos químicos e métodos para a separación de elementos químicos (o máis importante dos cales foi a destilación). Deste modo fóronse asentando os piares básicos para o desenvolvemento dunha futura química experimental.
Ademais da alquimia, outras disciplinas que poden considerase como fundamentos da química moderna e que tiveron un desenvolvemento importante ao longo da Idade Media e o Renacemento foron a iatroquímica e, como acabamos de ver, a metalurxia, a cerámica e a fabricación do vidro, que desenvolveron unha variedade de tecnoloxías artesás que facían uso de materiais inorgánicos, ás que podemos engadir a fabricación da pólvora.
A química como tal comenza a desenvolverse entre os séculos XVI e VII. Nesta época estudouse o comportamento e as propiedades dos gases establecéndose técnicas de medición. Pouco a pouco foi desenvolvéndose e refinándose o concepto de elemento como unha substancia elemental que non podía descompoñerse noutras. Tamén nesta época desenvolveuse a teoría do floxisto para explicar os procesos de combustión.
A partir do século XVIII a química adquire definitivamente as características dunha ciencia experimental. Desenvolvéronse métodos de medición coidadosos que permitiron un mellor coñecemento dalgúns fenómenos, como o da combustión da materia, descubrindo Lavoisier o oxíxeno e sentando finalmente os piares fundamentais da química moderna. Transición cara á química moderna
Século XVII
Ao longo do século XVII ten lugar un proceso de revisión e de crítica das ideas nas que se fundamentaba o coñecemento da materia. Newton, a pesar de que era alquimista ademais de físico e matemático, encontra que existen forzas entre as partículas, comparábeis ás forzas de gravitación. Esta revisión foi levada a cabo fundamentalmente por físicos, médicos e filósofos. Polo que atinxe á química, este período se alargaría até o fin do século XVIII. Así, Jan Baptista van Helmont (1579-1644) fixo estudos con gases producidos quimicamente e foi o primeiro en distinguilos do aire. Por outra banda, rexeitou a idea dos catre elementos, así como tamén a dos tres principios (xofre, mercurio e sal) de Paracelso (1493-1541), e mantiña que o aire e a auga eran os dous únicos elementos primitivos. Posteriormente Robert Boyle (1627-1691), coa publicación en 1661 do libro The Sceptical Chemist (O químico escéptico), rexeita a natureza elemental da terra, do aire e da auga, e introduce o concepto de elemento químico como a substancia que non pode descompoñerse noutras substancias e que non se pode obter doutras que non sexan ela mesma. Recoñeceu algúns elementos e estableceu, xunto co farmacéutico alemán Otto Tachenius (1610-1680), as bases da análise química cualitativa. O ano 1697 o alemán Georg Ernst Stahl (1659-1734) desenvolve as ideas do tamén alemán Johann Joachim Becher (1635–1682) e formulou a teoría do floxisto, que permitía explicar as variacións de peso asociadas coa combustión, a calcinación, a fermentación, a putrefacción e a respiración.
Século XVIII
Como consecuencia da teoría do floxisto, o pensamento químico orientouse principalmente ao estudo dos gases, o que dará lugar, ao longo do século XVIII, ao período da química pneumática, durante o cal se descubriron gases esencialmente diferentes os uns dos outros, se abandonou a idea da natureza elemental do aire —meténdose, porén, a teoría do floxisto— e se fundamenta o concepto de composto químico. Durante este período destacaron o inglés Joseph Priestley (1733-1804) e o sueco Carl Wilhelm Scheele (1742–1786), que descubriron independentemente o oxíxeno e publicaron os seus resultados os anos 1774 e 1777, respectivamente. Neste intervalo Henry Cavendish (1731–1810) identificou o hidróxeno (ou aire inflamábel, como el o denominou) e, o ano 1781, sintetitzou auga por primeira vez no laboratorio, facendo estoupar unha mestura de hidróxeno e oxíxeno nun aparello pechado. Contra a fin do século XVIII iníciase o período de constitución da química como ciencia, que se estende até mediado o século XIX. En particular, os últimos trinta anos do século XVIII representan unha revolución na concepción dos fenómenos químicos, como consecuencia do descubrimento do oxíxeno. O peso fundamental deste cambio está estreitamente ligado a químicos franceses e, en particular, a Antoine Laurent Lavoisier (1743–1794), que publica o Traité élémentaire de chimie (1789), onde establece a verdadeira natureza da combustión e demostra a inutilidade da teoría do floxisto. Lavoisier foi tamén o primeiro que empregou o concepto de substancia pura e, como consecuencia dos seus estudos sobre a fermentación vínica enuncia a lei da conservación da masa, de acordo coa cal, nun proceso químico, a masa total das substancias que reaccionan é igual á masa total dos produtos da reacción. Por outra parte, e conxuntamente con Louis Bernard Guyton de Morveau, Claude Louis Berthollet e Antoine François de Fourcroy, fixo o primeiro intento de sistematización da nomenclatura química, establecendo que os nomes debían reflectir a composición elemental dos compostos. As novas ideas introducidas por Lavoisier impulsaron o desenvolvemento da análise química e levaron, como consecuencia, ao descubrimento dun gran número de elementos. Século XIX
Durante os primeiros anos do século XIX desenvólvense as leis ponderais das combinacións químicas. As ideas de Berthollet sobre a composición variábel dos compostos foron rapidamente superades polo francés Joseph Louis Proust, que enunciou a lei das proporcións definidas, a cal foi unha das bases da teoría atómica de Dalton. John Dalton, que fixera estudos sobre mesturas de gases e enunciara o ano 1803 a lei das proporcións múltiplas, formulou en 1808 a teoría atómica, de acordo coa cal os elementos están constituídos por partículas indivisíbeis, denominadas átomos, os cales son diferentes dun elemento a outro calquera, sendo a combinación química a unión de átomos de dous ou máis elementos. Unha das primeiras consecuencias da teoría atómica foi a fundamentación da lei das proporcións recíprocas, enunciada polo alemán Jeremias Benjamin Richter en 1792. O sueco Jöns Jacob Berzelius dá soporte á teoría de Dalton e desenvolve a notación química moderna, asignando símbolos aos elementos e determinando as masas atómicas dalgúns deles. Paralelamente, Louis Joseph Gay-Lussac enuncia a lei dos volumes de combinación, a partir da cal Amedeo Avogadro formula, o ano 1811, a hipótese de que volumes iguais de todos os gases, medidos nas mesmas condicións de presión e temperatura, conteñen o mesmo número de moléculas. O descubrimento da electricidade ten un impacto inmediato na química. A capacidade dunha corrente eléctrica de descompoñer compostos conduce ao descubrimento de novos elementos, especialmente os alcalinos e alcalinotérreos, e dá orixe a unha nova visión do enlace químico, concretada na teoría dualista de Berzelius. Posteriormente, Michael Faraday estuda de maneira sistemática a electrólise, descobre as leis que a rexen (1833), introduce o concepto de equivalente electroquímico e crea a terminoloxía básica da electroquímica.
Desgraciadamente, as ideas de Faraday non foron aceptadas inmediatamente, e así se desaproveitou un método de gran valor para a determinación de masas atómicas. Por outra parte, a determinación de masas atómicas mediante métodos imprecisos ou aproximados (método da densidade de vapor de Dumas, lei de Dulong e Petit), xunto co inicio do coñecemento dos compostos orgánicos, desemboca nun período de confusión entre os conceptos de elemento, composto e equivalente.
Canto aos compostos orgánicos (cómpre sinalar que, daquela, non se chamaban así), non se dedicara atención ao seu estudo desde o punto de vista químico a causa da crenza xeneralizara, coñecida como vitalismo, de que os compostos orgánicos se formaban mediante a acción dunha forza vital, que só presentaban os seres vivos. Esta crenza foi lentamente superada a partir da síntese da urea, feita por Friedrich Wöhler en 1828 a partir do cianato de amonio (véxase máis abaixo) e, sobre todo, pola preparación de ácido acético a partir de materias inorgánicas, feita en 1844 por Adolph Wilhelm Hermann Kolbe (1818-1884).
O grande aumento no número de compostos orgánicos coñecidos e o perfeccionamento da análise orgánica elemental, feito por Justus von Liebig, mostraron a existencia de substancias que, a pesar de seren esencialmente diferentes, tiñan a mesma composición elemental, cousa que deu lugar á introdución do concepto de isomería por Berzelius. A sistematización na clasificación dos compostos orgánicos foi posíbel a raíz do establecemento empírico do concepto de función química e da introdución, por parte de Liebig e Wöhler, da noción de radical, para indicar grupos de átomos que permanecen invariábeis ao longo de transformacións químicas sucesivas. Porén, a coexistencia de teorías diverxentes respecto á natureza dos compostos orgánicos conduciu a unha situación de notábel confusión. O gran progreso da química orgánica experimental, reflectido nos traballos de Charles Adolphe Würtz e August Wilhelm von Hofmann sobre as aminas, de Alexander William Williamson sobre os éteres, de Adolph Wilhelm Hermann Kolbe sobre os produtos da electrólise dos ácidos carboxílicos e de Edward Frankland sobre os derivados alquilmetálicos, levou ao recoñecemento de novas clases ou tipos de compostos. Por outra parte, a introdución por Frankland do concepto de valencia, entendéndoo como capacidade de combinación, e o desenvolvemento por Friederich August Kekulé, Archibald Scott Couper e Aleksandr Mikháilovich Butlerov da teoría estrutural, e a cuadrivalencia dos átomos de carbono e da capacidade destes de combinárense entre eles para formar cadeas, contribuíron a aclarar o problema da formulación química.
Simultaneamente, o problema da dimensión molecular (masa molecular) foi resolvido definitivamente por Stanislao Cannizzaro que aceptou e aplicou a hipótese de Avogadro. Xa antes de Cannizzaro intentárase relacionar entre eles aos elementos coñecidos; entre estes intentos destaca o de William Prout, en 1815, cando postulou a hipótese de que todos os elementos podían considerarse como combinacións moi estábeis de átomos de hidróxeno. Porén, a imprecisión nos valores asignados ás masas atómicas dos elementos coñecidos, e tamén o gran número de elementos aínda descoñecidos, restaron validez a estas aproximacións. Posteriormente, as ideas de Cannizzaro e o descubrimento de novos elementos permitiron a Dmitri Mendeléev e a Julius Lothar Meyer clasificar os elementos de acordo coa súa masa atómica e o seu carácter químico nunha sistema periódico.
Historicamente, o inicio da segunda metade do séculos XIX representa, como consecuencia do grande incremento adquirido nos coñecementos químicos, o fin do químico xeral e o nacemento do especialista, inicialmente nas ramas orgánica, inorgánica e analítica e, contra a fin do século, na da química física, a industrial e a biolóxica (bioquímica).
Apéndice 1: O vitalismo e o comezo da química orgánica
Despois de que se comprenderan os principios da combustión, outro debate de grande importancia presentouse na química: o vitalismo e a distinción esencial entre a materia orgánica e a inorgánica. Esta teoría asumía que a materia orgánica só pode ser producida polos seres vivos, atribuíndo este feito a unha vis vitalis ou forza vital inherente á propia vida. Base desta asunción era a dificultade de obter materia orgánica a partir de precursores inorgánicos. Este debate revolucionouse cando Friedrich Wöhler descubriu accidentalmente en 1828 como se podía sintetizar a urea a partir de ácido cianhídrico e amoníaco, mostrando que a materia orgánica podía crearse de materia mineral. Porén, aínda hoxe en día mantense a clasificación en química orgánica e inorgánica, ocupándose a primeira esencialmente dos compostos do carbono e a segunda dos compostos dos demais elementos.
Os motores para o desenvolvemento da química orgánica eran, en principio, a curiosidade sobre os produtos presentes nos seres vivos (coa probábel esperanza de encontrar novos medicamentos) e a síntese de tinguiduras e colorantes. A última xurdiu tras o descubrimento da anilina e a primeira síntese dun colorante artificial.
Desenvolvemento posterior
Logo se engadiron os novos materiais como os plásticos, os adhesivos, os cristais líquidos, os produtos fitosanitarios etc.
Até a segunda guerra mundial a principal materia prima da industria química orgánica era o carbón, dada a grande importancia de Europa no desenvolvemento desta parte da ciencia e o feito de que en Europa non hai grandes xacementos de materiais alternativos, como o petróleo. Co final da segunda guerra mundial e o crecente peso dos Estados Unidos no sector químico, a química orgánica clásica convértese cada vez máis na petroquímica que se coñece hoxe. Unha das principais razóns é a maior facilidade de transformación e a gran variedade de produtos de partida encontrados no petróleo.
Apéndice 2: A táboa periódica dos elementos
En 1860 os científicos xa descubriran máis de 60 elementos diferentes e determinaran a súa masa atómica. Notaron que algúns elementos tiñan propiedades químicas similares polo cal déronlle un nome a cada grupo de elementos parecidos.
En 1829 o químico J. W. Döbereiner organizou un sistema de clasificación de elementos no que estes se agrupaban en grupos de tres denominados tríades. As propiedades químicas dos elementos dunha tríade eran similares e as súas propiedades físicas variaban de maneira ordenada coa súa masa atómica. Algo máis tarde, o químico ruso Dmitri Ivánovich Mendeléev desenvolveu unha táboa periódica dos elementos segundo a orde crecente das súas masas atómicas. Colocou os elementos en columnas verticais empezando polos máis lixeiros e, cando chegaba a un elemento que tiña propiedades semellantes ás doutro elemento empezaba outra columna. Ao pouco tempo Mendeléev perfeccionou a súa táboa acomodando os elementos en filas horizontais. O seu sistema permitiulle predicir con bastante exactitude as propiedades de elementos non descubertos até o momento.
O grande parecido do xermanio co elemento previsto por Mendeléev (ekasilicio) conseguiu finalmente a aceptación xeral deste sistema de ordenación que aínda hoxe segue aplicándose.
Porén, a táboa de Mendeléev non era correcta de todo. Despois de que se descubriron varios elementos novos e de que as masas atómicas podían determinarse con maior exactitude, fíxose evidente que varios elementos non estaban na orde correcta.
A causa deste problema determinouna Henry Moseley, quen descubriu que os átomos de cada elemento teñen un número único de protóns nos seus núcleos, sendo o número de protóns igual ao número atómico do átomo.
Ao organizar Moseley os elementos en orde ascendente de número atómico e non en orde ascendente de masa atómica, como o fixera Mendeléev, solucionáronse os problemas de ordenamento dos elementos na táboa periódica. A organización que fixo Moseley dos elementos por número atómico xerou un claro padrón periódico de propiedades. Século XX
Ao longo do século XIX os químicos estiveran divididos entre os seguidores da teoría atómica e os que non a subscribían, como Wilhelm Ostwald e Ernst Mach. Os impulsores máis decididos da teoría atómica foran Amedeo Avogadro, Ludwig Boltzmann e outros, que conseguiran grandes avances no entendemento do comportamento dos gases. A disputa finalizou coa explicación do movemento browniano por Albert Einstein en 1905 e polos experimentos de Jean Perrin ao respecto. Moito antes que a disputa se resolvera moitos investigadores traballaran sobre a hipótese atómica. Svante Arrhenius estudara a estrutura interna dos átomos propoñendo a súa teoría da ionización. O seu traballo foi seguido por Ernest Rutherford, que abriu as portas ao desenvolvemento dos primeiros modelos de átomos que desembocarían no modelo atómico de Niels Bohr. O comezo do século XX deu un novo impulso á química grazas ao descubrimento da estrutura atómica e á formulación da mecánica cuántica.
Grazas á estrutura atómica pódese definir claramente o concepto de elemento químico en base ao número atómico e, grazas á mecánica cuántica, coa cuantización dos niveis enerxéticos dos electróns nos átomos, explícase a lei periódica e as semellanzas entre elementos químicos con configuracións electrónicas semellantes. Así mesmo, a formulación da mecánica cuántica dá soporte as teorías do enlace químico (teoría de enlace de valencia, teoría de orbitais moleculares) campo no que destacou Linus Pauling (1901-1994).
Paralelamente desenvolvéronse novas técnicas de análise químico: resonancia magnética nuclear, cromatografía de gases, espectroscopía de infravermello, espectroscopía atómica, espectroscopía Raman, espectroscopía de masas etc.
A teoría ácido-base de Brønsted-Lowry, formulada por Johannes Nicolaus Brønsted e Thomas Martin Lowry, en 1923, e a de Lewis, formulada por Gilbert Newton Lewis o mesmo ano, achegan a principios de século unha base sólida para a interpretación de moitas reaccións químicas e dos mecanismos da catálise. Nos últimos anos do século a química progresou sobre todo na síntese de novas moléculas, que foron utilizadas nos campos máis diversos da industria. A demanda de novos materiais como os polímeros sintéticos, a aparición da carreira para obter novos supercondutores, a utilización de novos fármacos ou alimentos e o soporte para entender procesos biolóxicos marcaron un progreso acelerado da química.
Ao mesmo tempo, a preocupación polo medio ambiente acentuou a mala imaxe desta ciencia, que aínda se considera, popularmente, responsábel en gran parte da contaminación do medio. A química, porén, tamén proporciona alternativas para evitar o uso de substancias prexudiciais. O feito de que algúns alimentos se anuncien coa etiqueta non ten química, fai que a xente adoite interpretar a química como a adición de substancias non presentes nun determinado alimento natural. Así e todo, é obvio que as substancias naturais tamén forman parte da química e que moitos dos aditivos son necesarios para a conservación dalgúns alimentos. Canto á contaminación, os problemas producidos por algúns compostos químicos (como os CFC) atenúanse ou elimínanse por outros produtos químicos. En agricultura, a utilización de pesticidas químicos inténtase evitar coa progresiva implantación de produtos biolóxicos ou con modificacións inducidas por enxeñaría xenética. A pesar desta mala imaxe, a química foi e é unha das actividades básicas en calquera país industrial. O progresivo control do impacto ambiental de diversas actividades industriais pode facer que os efectos negativos da química no medio sexan cada vez menores.
En canto á industria química, a automatización e as técnicas do ADN recombinante ou do ANR de transferencia na enxeñaría xenética produciron un grande impacto na industria química. Con respecto á primeira, facilitou moito a tarefa da análise, con máquinas robotizadas que realizan este traballo rutineiro con gran rapidez. Tamén se automatizaron outros procesos, como os de separación, síntese etc. Con respecto ás segundas, poden conformar unha das grandes revolucións na industria química. A pesar dos avances na síntese orgánica, a obtención de compostos biolóxicos é moi complexa e a utilización dos métodos da enxeñaría xenética pode facilitar moito as cousas e abaratar o prezo dos produtos.
A biotecnoloxía permitiu recorrer a fontes de materias primas diferentes ao petróleo. Estes procesos tamén consomen menos enerxía e permiten unha produción a grande escala. A biotecnoloxía axudou á diversificación dos compostos químicos en diversos campos (farmacia, agricultura, alimentación). A síntese biotecnolóxica pode non só abrir a porta a novos produtos, senón tamén a dar máis seguridade a outros. Así, a hormona do crecemento obtida a partir das hipófises de cadáveres provoca risco de contaminación e adquisición da síndrome de Creutzfeld-Jakob (enfermidade das vacas tolas), risco que non se dá cando a hormona é sintética.
Por outra banda, a obtención de plantas transxénicas, é dicir, manipuladas xeneticamente, abre a porta a novas substancias. Desta maneira non só se manipulan microorganismos para obter grandes cantidades de certas substancias, senón que as plantas superiores tamén poden proporcionar compostos infrecuentes no medio biolóxico. C. Somerville e o seu equipo, da universidade do estado de Míchigan, transferiron un xene produtor dun plástico, o polihidroxibutirato, que posúen algúns microorganismos, a unha planta superior. Así pódense obter en máis cantidade. A planta superior en cuestión é unha mostaza, a Arabidopsis thaliana. A planta pode producir uns 100 microgramos de polímero por gramo de folla fresca. Sendo tan grande o mercado dos polímeros (e máis aínda neste caso, que é
biodegradábel) estes métodos biolóxicos para obter compostos químicos pode abrir grandes perspectivas. Da mesma maneira, os procesos biotecnolóxicos poden encetar unha grande batalla comercial. Por outra parte, os coñecementos sobre as ligazóns entre propiedades macroscópicas e estrutura molecular por unha banda e na síntese por outra permiten deseñar compostos cunhas propiedades concretas a partir da modificación de estruturas e de cálculos teóricos sobre as características que terá. Isto dá paso ao que se denomina enxeñaría molecular.
A industria química é unha das actividades que permite anticipar o ciclo económico. Isto débese á posición que ocupa no sistema produtivo, xa que moitos dos seus procesos de transformación encóntranse no inicio da cadea produtiva doutros sectores industriais. Polo que respecta á actividade recente, o período de 1985 a 1988 foi moi favorábel para a industria química no ámbito internacional. Isto fixo que a actividade investidora aumentase e que se destinase á creación de novas plantas ou á ampliación das xa existentes e, sobre todo, á renovación de equipamentos industriais coa finalidade de mellorar e racionalizar os procesos produtivos, preservar o medio ambiente e favorecer o proceso de aforro enerxético.
Outro aspecto da industria química que cada vez adquire máis importancia é a súa relación co medio ambiente. As repercusións xeradas pola industria química sobre o medio afectan tanto á emisión de contaminantes atmosféricos como ás verteduras de líquidos.
Os principais contaminantes atmosféricos xerados pola industria química son CO2, CO, SO2, NOx, fumes, partículas e aerosois.
As verteduras líquidas contaminantes son moi específicas para cada tipo de industria e proceso particular. Os esforzos para evitar problemas medioambientais inclúen programas para reducir en gran medida as emisións das plantas de produción e reducir tamén a xeración de residuos. Inténtase, pois, redeseñar produtos e procesos químicos para reducir ao máximo o impacto medioambiental. Século XXI
Na actualidade os principais proxectos en química oriéntanse cara a: a continuación dos estudos para evitar ou diminuír a contaminación da industria química;
a fabricación de novos medicamentos;
o estudo de novas aplicacións da nanotecnoloxía.