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¿Qué Estado de la Materia es el Fuego?



El fuego que todos conocemos es gas muy caliente, compuesto básicamente por oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbón y vapor de agua. En sólido las moléculas están ligadas químicamente. En un líquido no están ligadas, pero sí confinadas en un espacio definido por lo que interactúan solamente entre moléculas vecinas. En el gas, las moléculas están muy espaciadas e interactúan libremente unas con las otras.

Cuando un material orgánico se quema, los enlaces que mantienen al carbón e hidrógeno unidos se rompen. Los átomos liberados se unen con el oxígeno para formar dióxido de carbón y agua. Este proceso de oxidación es exotérmico. El gas puede alcanzar una temperatura de más de 500ºC. El gas caliente sube, y más oxígeno y nitrógeno son absorbidos en la base de la llama. El flujo de oxígeno permite que la oxidación continúe.

Parte de esta energía de calor es absorbida por los electrones del gas, entonces esa energía es radiada en forma de luz, la cual podemos ver. Los colores dependen de la temperatura, desde el rojo apenas visible en 500°C hasta el blanco a 1500°C. Cuando el gas se enfría lo suficiente, los electrones vuelven a su estado de mínima energía, la radiación baja al infrarrojo, lo cual no podemos ver pero sí sentir en forma de calor.

Por lo cual, independientemente de las creencias populares de que el fuego es un estado especial de la materia o que en la antigüedad se le consideraba como un componente esencial de la materia, resulta que no es más que gas caliente con suficiente energía para emitir luz.


El Fuego Y la Teoría del Flogisto


En la época en que la línea entre ciencias (como la química) y supersticiones (como la alquimia) era, como mínimo, confusa, un notable hombre llamado Johann Becher postuló una inteligente teoría para explicar qué era el fuego y por qué se comportaba como lo hacía. El resultado fue la teoría del flogisto, que explicaba muchas de las características observables del fuego y, en un momento dado, fue una idea comúnmente aceptada. Lo más curioso acerca de la teoría del flogisto es que funciona muy bien en la mayoría de los casos, a pesar de ser completamente errónea. Tengamos en cuenta que es una teoría científica considerada obsoleta y, aunque interesante, ya no es considerada verdadera por la comunidad científica.



Becher comenzó postulando que la combustión era causada por una sustancia que más tarde se llamó flogisto. El acto de la combustión en sí se describía como el proceso mediante el cual el flogisto dejaba el combustible. Se creía que el flogisto estaba en el humo y mientras dejaba el combustible, se mezclaba con la atmósfera. En principio, esto explicaba por qué algunas cosas arden y otras no. En lugar de que esto siguiera siendo un misterio, la teoría del flogisto respondía muy bien esa pregunta: no todas las cosas contienen flogisto. También ofrecía una explicación de por qué algunas cosas se queman más que otras: no todo contiene la misma cantidad de flogisto. Por ejemplo, en el caso del carbón, que casi no deja residuos luego de quemarse, se pensaba que estaba constituido casi en su totalidad por flogisto.



Entonces, en principio esta idea parecía funcionar bien. De hecho, había muchas otras cuestiones relativas al fuego que resolvía igual de bien. Por ejemplo, la razón por la cual los objetos arden por una cantidad limitada de tiempo. La idea era que, a medida que los elementos se quemaban, el flogisto se liberaba en el humo y, eventualmente, el combustible consumía todo el flogisto. Sin embargo, así como un objeto podía contener una cantidad limitada de flogisto, también el aire podía transportar una cantidad limitada de flogisto de una sola vez. Una vez que el aire alcanzaba su capacidad máxima, el flogisto en el combustible ya no era capaz de escapar, causando que el fuego se extinguiera. Esta era la explicación de por qué un fuego no podía durar sin un flujo estable de aire fresco.



De hecho, esta teoría funciona tan bien con respecto a algunos aspectos de la combustión que se necesitó mucha investigación para refutarla. El primer problema con esta teoría se relaciona con el peso. Algunas cosas, como la madera, son considerablemente más livianas luego de haberse quemado, algo fácil de predecir por la teoría del flogisto, ya que esta establece que la combustión se da cuando una sustancia abandona el combustible. Por otro lado, otros materiales – como el magnesio – son más pesados luego de quemarse. Esta inconsistencia fue la primera de una serie que acabaron por destruir la teoría. Debido a las inconsistencias que se desarrollaron a partir de la investigación, se dejó de pensar en el flogisto como un elemento real y se lo comenzó a considerar una idea o principio para describir eventos.



A medida que logramos entender mejor nuestro medio ambiente, comenzamos a descubrir más elementos, como el nitrógeno y el oxígeno. Estos descubrimientos tuvieron un rol crítico en la muerte de la teoría. El último clavo del ataúd fue el trabajo de Antoine-Laurent Lavoisier, que demostró que la combustión requería oxígeno para ocurrir y que estaba relacionada a la oxidación en lugar de a la liberación de flogisto (el cual, por supuesto, no existe). Aunque el trabajo de Lavoisier dio lugar a la teoría calórica de la combustión, que también era incorrecta, sus descubrimientos acerca del rol del oxígeno en la combustión resultaron muy útiles para el estudio del fuego y de la combustión en general.



La teoría del flogisto es un ejemplo de cómo a veces una teoría establecida y aceptada puede ser completamente diferente a la verdad. Por esta razón todo científico está obligado a comprobar, documentar, volver a comprobar y evaluar. Solo podemos obtener verdad de la comprobación continua de las ideas.

En palabras de Carl Sagan:

“En el corazón de la ciencia hay un equilibrio esencial entre dos actitudes, en apariencia contradictorias — una apertura a nuevas ideas, no importa qué tan extrañas o contraintuitivas sean y el escrutinio más despiadadamente escéptico de todas las ideas, viejas y nuevas. Así es como se separan las verdades profundas del profundo sinsentido.”



¿Quieres saber qué es el fuego en realidad? Mira esta didáctica explicación del físico Richard Feynman:



link: http://www.youtube.com/watch?v=y2qV-V_XmiA

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