En
una entrada previa publicada en este blog se mostró que los diamantes tienen la
misma composición elemental que el grafito: carbono puro.
Fue
Jean Darcet, químico francés (1724-1801) el que puso de manifiesto que al
calentar los diamantes a elevadas temperaturas éstos desaparecían como si se
evaporasen. Sin embargo, no fue capaz de explicar la razón por la que podía
estar ocurriendo este proceso. Para poder encontrar una razón, la Academia de
Ciencias francesa nombró una comisión en 1772 en la que estaba presente
Lavoisier. El principal objetivo de los experimentos era conseguir una fuente
de calor lo suficientemente potente como para alcanzar elevadas temperaturas y
que al mismo tiempo no contaminase la muestra. Hay que tener presente que por
aquel entonces la forma de calentar en un laboratorio eran hornos de carbón en
los que no se podían obtener temperaturas excesivamente altas y había serios
problemas con las cenizas y humos generados. De ahí que los primeros
experimentos realizados con estos hornos no fuesen satisfactorios.
Sin
embargo, la Academia de Ciencias poseía unas lentes de Tschirnhausen que
consistían en una lupa de prácticamente 10 m de diámetro. La idea de la
comisión fue concentrar los rayos solares en el diamante, consiguiendo calentarlo
de una forma potente y limpia. Lo cierto es que el experimento también fracasó
debido a los grandes defectos ópticos que presentaba la lente. A pesar de estos
reveses, Lavoisier y sus compañeros llegaron a la conclusión que la idea de
concentrar los rayos solares podía ser la solución y por ello encaminaron sus
esfuerzos a montar un dispositivo que permitiese realizar el experimento de
este modo. El resultado fue el dispositivo que se muestra en la Figura 1. En
este instrumento se usaba una primera lente formada por placas de vidrio
convexas y rellenadas con alcohol, y una segunda que focalizaba los rayos
procedentes de la primera lente.
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| Figura 1. Dispositivo (Horno solar) para el experimento de la combustión de diamantes en 1772. |
En
Octubre de 1772 se llevó de cara al público el experimento, lo que fue un
auténtico acontecimiento social. Ante la expectación general se vio cómo en
apenas 20 minutos el diamante calentado en presencia de aire había
desaparecido. Sin embargo, cuando el experimento se llevaba a cabo con el
diamante aislado en un crisol donde no había aire, el diamante permanecía inalterado.
La gran novedad de este experimento es que al mismo tiempo que se veía
desaparecer el diamante se recogió el gas generado en el proceso. En este caso,
la sorpresa fue para los miembros de la comisión, al comprobar que el gas
obtenido era el mismo gas descrito por Joseph Black (1728-1799) cuando se
producía la combustión del carbón. El experimento también se realizó con
rubíes, cuya composición es Al2O3, aunque en ningún caso
se observó que se produjera modificación alguna.
Las
conclusiones a las que llegó la comisión fueron bien novedosas al afirmar que
el carbón y el diamante tenían que poseer la misma composición elemental. Por
otro lado, el aire, o alguno de sus constituyentes deben jugar un papel
fundamental en el proceso de combustión.
Hoy
sabemos que ese constituyente no es otro que el oxígeno molecular (O2),
que participa según la reacción [1]
Csólido +
O2 (gas) → CO2 (gas) [1]
En
el caso de los rubíes no se producía ningún cambio porque el aluminio en forma
de Al2O3 ya se encontraba oxidado y no podía aceptar más
oxígeno procedente del aire.
