thumb|right|Bomba de aire de Robert Boyle
En la historia de la ciencia, la química neumática constituyó un área de investigación científica de los siglos , y principios del . En la era de la química neumática, se abordaron como objetivos principales la comprensión de las propiedades físicas de los gases y su relación con las reacciones químicas y, en última instancia, con la composición de la materia. El surgimiento de la teoría del flogisto y su posterior sustitución por una nueva teoría tras el descubrimiento del oxígeno como un componente gaseoso de la atmósfera terrestre y reactivo químico participando en las reacciones de combustión. Varios gases se aislaron e identificaron por primera vez durante este período en la historia de la química.
El aire como reactivo miniaturadeimagen|Antoine-Laurent de Lavoisier (1788) thumb|Retrato de Jan Baptista van Helmont En el , mientras la química evolucionaba a partir de la alquimia, se creó un campo de la filosofía natural en torno a la idea del aire como reactivo. Antes de esto, el aire se consideraba principalmente una sustancia estática que no reaccionaba y simplemente existía. Sin embargo, como Antoine Lavoisier y otros químicos neumáticos insistirían, el aire era en realidad dinámico y no solo se veía influenciado por la materia en combustión, sino que también influía en las propiedades de diferentes sustancias. El interés inicial de la química neumática eran las reacciones de combustión, comenzando con Stephen Hales. Estas reacciones generaban diferentes "aires", como los llamaban los químicos, y esos aires contenían sustancias más simples. Hasta Lavoisier, esos aires se consideraban entidades separadas con propiedades diferentes; Lavoisier fue en gran medida responsable de cambiar la idea del aire como constituido por estos diferentes aires que sus contemporáneos y químicos anteriores habían descubierto.
Este estudio de los gases fue impulsado por Hales con la invención de la cubeta neumática, un instrumento capaz de recolectar el gas liberado por las reacciones con resultados reproducibles. El término «gas» fue acuñado por Jan Baptista van Helmont (1579-1644) a principios del . Este término deriva de la palabra en , «caos», debido a su incapacidad para recolectar adecuadamente las sustancias liberadas por las reacciones, ya que fue el primer filósofo natural en intentar estudiar cuidadosamente el tercer tipo de materia. Sin embargo, hasta que Lavoisier no realizó sus investigaciones en el la palabra no fue utilizada. universalmente por los científicos como sustituto de «aires».
Van Helmont a veces se considera el fundador de la química neumática, ya que fue el primer filósofo natural que se interesó en el aire como un reactivo, acuñando el término "gas" y realizando experimentos con ellos. Alessandro Volta comenzó a investigar la química neumática en 1776 y argumentó que había diferentes tipos de aire inflamables basándose en experimentos sobre gases de pantano (metano). Algunos químicos neumáticos a los que se atribuye el descubrimiento de elementos químicos fueron Joseph Priestley, Henry Cavendish, Joseph Black, Daniel Rutherford, y Carl Scheele. Otras personas que investigaron los gases durante este período incluyen a Robert Boyle, Stephen Hales, William Brownrigg, Antoine Lavoisier, Joseph Louis Gay-Lussac, y John Dalton.
Historia
Revolución química
«Entre 1770 y 1785, químicos de toda Europa comenzaron a recolectar, aislar y pesar diferentes gases».
La cubeta neumática fue fundamental para el trabajo con gases (o, como los llamaban los químicos de la época, aires). El trabajo de Joseph Black, Joseph Priestley, Herman Boerhaave y Henry Cavendish se centró principalmente en el uso de este instrumento, que les permitió recolectar los aires liberados en diferentes reacciones químicas y realizar análisis de combustión. Su trabajo condujo al descubrimiento de muchos tipos de aires, como el aire desflogistizado (descubierto por Joseph Priestley).
Además, la química de los aires no se limitó a los análisis de combustión. Durante el siglo XVIII, muchos químicos utilizaron el descubrimiento de los aires como una nueva vía para explorar problemas antiguos, como por ejemplo en el campo de la química medicinal. Un inglés en particular, James Watt, comenzó a utilizar el concepto de aires en lo que se denominó «terapia neumática», es decir, el uso de aires para mejorar el funcionamiento de los laboratorios mediante la ventilación con aire fresco y también para ayudar a pacientes con diversas enfermedades, con resultados variables. La mayor parte de la experimentación humana se realizó con los propios químicos, ya que creían que la autoexperimentación era fundamental para el progreso de la disciplina.
Contribuyentes
James Watt Las investigaciones de James Watt en química neumática implicaron el uso de aires «inflamables» () y «desflogistizados» () para crear agua. En 1783, Watt mostró que el agua se componía tanto de aires inflamables como deflogistizados, y que las masas de los gases antes de la combustión eran exactamente iguales a la masa de agua después de la combustión. Hasta ese momento, el agua era visto como un elemento fundamental en lugar de un compuesto. Watt también trató de explorar el uso de diferentes «aires artificiales», como el bicarbonato, en tratamientos medicinales como «terapia neumática», colaborando con el dr. Thomas Beddoes y Erasmus Darwin para tratar a Jessie Watt, su hija, que sufría de tuberculosis, utilizando aire fijo. Joseph Black miniaturadeimagen|Joseph Black en un grabado de 1800 Joseph Black fue un químico que tuvo interés en el campo de la neumática después de haber estudiado con William Cullen. Fue el primer interesado en el tema de la magnesia alba, o carbonato de magnesio (), y la piedra caliza o carbonato de calcio (), y escribió una disertación llamada De humore acido a cibis orto, et magnesia alba" sobre las propiedades de ambos. Sus experimentos sobre el carbonato de magnesio lo llevaron a descubrir que el «aire fijo»', o dióxido de carbono, se desprendía durante las reacciones con diversos productos químicos, incluyendo la respiración. Pero nunca uso la cubeta neumática u otro instrumento inventado para recopilar y analizar los aires, y sus conclusiones condujeron a una mayor investigación en el aire fijo en lugar de sobre el aire común, con la cubeta siendo realmente utilizada.
Después de pasar a Glasgow para enseñar, Black volvió sus intereses con el tema del calor. A través de sus experimentos con hielo y agua, hizo varios descubrimientos sobre el calor latente de fusión y el calor latente de congelación del agua, así como el trabajo extensamente con calores específicos de una serie de líquidos.
El amoníaco gaseoso fue aislado por primera vez por Black en 1756 mediante la reacción de «sal amoniaca» (cloruro de amonio) con «magnesia calcinada» (óxido de magnesio). Fue aislado nuevamente por Peter Woulfe en 1767, por Carl Wilhelm Scheele en 1770.
Joseph Priestley Joseph Priestley, en Observations on different kinds of air, fue uno de los primeros en describir el aire como un compuesto de diferentes estados de la materia, y no como un elemento. Priestley desarrolló las nociones de aire fijo (), aire mefítico y aire inflamable para incluir «aire nitroso inflamable», «aire de ácido vitriólico», «aire alcalino» y «aire deflogistizado». Priestley también describió el proceso de respiración en términos de la teoría del flogisto. Priestley también estableció un proceso para tratar el escorbuto y otras dolencias utilizando aire fijo en su Directions for impregnating water with fixed air [Instrucciones para impregnar agua con aire fijo].
El trabajo de Priestley en la química neumática tuvo una influencia sobre sus puntos de vista naturales mundiales. Sus ideas sobre una «economía aérea» derivaban de su creencia en el aire deflogistizado como el tipo de aire más puro y de que el flogisto y la combustión estaban en el corazón de la naturaleza.
Joseph Priestley investigaba principalmente con la cuba neumática, pero fue responsable de recoger varios aires nuevos solubles en agua. Esto se logró principalmente por la sustitución de mercurio por el agua, y la implementación de un estante debajo de la cabeza para aumentar la estabilidad, capitalizando la idea propuesta por Cavendish y popularizando la cubeta neumática con mercurio.
Herman Boerhaave Herman Boerhaave (profesor, investigador y académico), aunque no estuvo acreditado por haber realizado investigaciones directas en el campo de la química neumática, hizo publicar el Elementa Chemiae en 1727. Este tratado incluía el apoyo para el trabajo de Hales y también elaboró la idea de aires. A pesar de no publicar su propia investigación, esta sección sobre los aires en Elementa Chimiae fue citada por muchos otros contemporáneos y recogía gran parte del conocimiento del momento de las propiedades de los aires. A Boerhaave también se le atribuye aportaciones al mundo de la termometría química a través de su trabajo con Daniel Fahrenheit, que también se discutió en Elementa Chimiae.
Henry Cavendish Henry Cavendish , a pesar de no que fue el primero que reemplazó el agua en la cubeta por mercurio, fue uno de los primeros en observar que el aire fijo era insoluble en mercurio y por lo tanto podría ser recogido más eficientemente que utilizando el instrumento adaptado. También caracterizó el aire fijo () y aire inflamable (). El aire inflamable fue uno de los primeros gases aislados y descubiertos mediante la cubeta neumática. Sin embargo, no explotó su propia idea al máximo y, por lo tanto, no aprovechó todo el potencial de la cubeta neumática de mercurio. A Cavendish también se le atribye el análisis casi correcto del contenido de gases en la atmósfera. Cavendish también mostró que el aire inflamable y el aire atmosférico se podrían combinar y calentarse para producir agua en 1784.
Stephen Hales miniaturadeimagen|Stephen Hales (1677-1761)
En el , con el auge de los análisis de combustión en química, Stephen Hales inventó la cubeta neumática con el fin de recoger los gases procedentes de las muestras de la materia que utiliza; poco interesado en las propiedades de los gases que recolectaba, quería explorar la cantidad de gases que se desprendían de los materiales que se quemaban o se dejaban fermentar. Hales tuvo éxito en la prevención de la pérdida de elasticidad del aire, es decir, evitando que se experimentase una pérdida de volumen, haciendo burbujear el gas a través del agua, y por lo tanto, disolviendo los gases solubles. Después de la invención de la cubeta neumática, Stephen Hales continuó su investigación en los diferentes aires, y llevo a cabo muchos análisis newtonianos de las sus propiedades. Publicó su libro Staticks vegetales en 1727, que tuvo un profundo impacto en el campo de la química neumática, ya que muchos investigadores lo citaron esto en sus trabajos académicos. En Staticks vegetales , Hales no sólo presentaba su cubeta sino que también lmostraba os resultados que obtuvo de los aires recogidos, tales como la elasticidad y la composición de aires junto con su capacidad de mezclar con otros. Instrumentación Cubeta neumática
thumb|Cubeta neumática, inventada por Stephen Hales en 1727. Este fue el modelo inicial, utilizado para la recolección de aires (gases) producidos por combustión.
Stephen Hales, considerado el fundador de la química neumática, creó la cubeta neumática en 1727. Este instrumento fue ampliamente utilizado por muchos químicos para explorar las propiedades de los diferentes aires, tales como lo que se llamó aire inflamable (lo que se llama de forma moderna de hidrógeno). Lavoisier utilizó este además de su gasómetro para recoger los gases y analizarlos, ayudándole en la creación de su lista de sustancias simples.