ilustraciones incluyendo grabados.
Una de las principales contribuciones de Lavoisier a la química fue desarrollar procedimientos cuantitativos precisos., Por ejemplo, describió la Ley de conservación de la masa en reacciones químicas pesando primero los reactivos de una reacción química y posteriormente pesando los productos. Para hacer esto, necesitaba construir balances altamente precisos. También hizo mediciones cuidadosas de los volúmenes de gas expirado usando Bebederos neumáticos o lo que ahora llamamos espirómetros. Estos avances requirieron el desarrollo de muchos aparatos nuevos, y Marie-Anne Lavoisier fue responsable de hacer ilustraciones precisas del nuevo equipo., En la obra principal de Lavoisier Traité élémentaire de chimie de 1789, hay 13 placas exquisitamente grabadas por Marie-Anne. Un ejemplo que se describió anteriormente se muestra en la Fig. 2, y el equipo para recoger el gas se muestra en la Fig. 3. Tenga en cuenta la extrema atención al detalle, incluidas las dimensiones precisas que permitirían a otros investigadores replicar los instrumentos. Los grabados en Traité élémentaire de chimie se agrupan al final del libro, y proporcionan información esencial para complementar la ciencia descrita por Lavoisier., Algunos de los aparatos experimentales de Lavoisier se pueden ver hoy en día en el Musée des Arts et Métiers de París.
Fig. 3.El grabado de Marie-Anne Lavoisier de un dispositivo para recoger gas y medir su volumen. De Ref. 12.
se cree que la experiencia de Marie-Anne en el grabado proviene de lecciones con el famoso artista Jacques-Louis David (1748-1825). Fue uno de los pintores más influyentes en el estilo neoclásico en Francia a finales del siglo XVIII., La figura 1 muestra uno de sus retratos más conocidos, y no hay igual en el retrato de un científico famoso con su esposa-colaboradora. David pintó muchos otros eventos históricos famosos y sus pinturas se exhiben en las principales galerías de arte de todo el mundo.
como se explica a continuación, Marie-Anne también trabajó en un libro importante de ocho volúmenes titulado Mémoires de physique et chimie, que fue iniciado por Lavoisier pero interrumpido por su ejecución. Los documentos sobrevivientes muestran que esto también fue planeado para incluir un número de sus grabados, pero el proyecto nunca se completó (4).,
de particular interés para nosotros aquí hay dos dibujos sepia realizados por Marie-Anne del experimento de Lavoisier sobre el consumo humano de oxígeno. Estos se muestran en las Figs. 4 y 5, que se reproducen a partir de las ilustraciones originales de Grimaux (6). Los dibujos han sido discutidos en varias ocasiones y recientemente por Holmes (8), Noël (19), Prinz (23) y Beretta (2). Prinz (22) hizo un estudio muy detallado del equipo en el dibujo.
La Figura 4 muestra un experimento en un sujeto sentado a la izquierda que respira a través de una máscara ajustada hecha de cobre., Probablemente sea Armand Séguin, quien tuvo un papel importante en estos experimentos. Está descansando, y la descripción debajo del dibujo dice específicamente «l’homme au repos», es decir, hombre en reposo. Su pulso está siendo monitoreado y el hombre de la extrema derecha se cree que es Lavoisier. Una caja de válvula se puede ver en el tubo cerca de la máscara, lo que permite la separación de gas inspirado y expirado. El gas expirado entra en un frasco grande en el centro, y el gas efluente de este se recoge en un recipiente a la derecha por desplazamiento de líquido., Lo que parece ser una pantalla se monta en el tubo entre el frasco central y el frasco colector. Esto puede contener instrucciones sobre el experimento para guiar al sujeto y al hombre de pie con el brazo extendido. Madame Lavoisier en el extremo derecho está tomando notas del experimento.
Fig. 4.El dibujo de Marie-Anne Lavoisier de un experimento sobre el consumo de oxígeno en un sujeto en reposo., El gas expirado pasa a través de un recipiente de vidrio que contiene hidróxido de potasio en el centro y se recoge a la derecha por desplazamiento de agua. Marie-Anne está en la extrema derecha. Ver texto para más detalles. De Ref. 6.
La Figura 5 muestra un experimento algo similar excepto que en este caso el sujeto está haciendo ejercicio. La descripción del experimento dada debajo del dibujo dice «l’homme executant au travail», es decir, hombre haciendo trabajo. El pie derecho del sujeto se puede ver en un pedal, que puede estar conectado a cables procedentes de la tabla de arriba., Este arreglo aparentemente le permite ejercer. However, the details of this are unclear. Hay una sugerencia de un peso por encima de su pie, que tal vez se le pide que levante. Ciertamente Lavoisier en algunas de sus descripciones de sus experimentos sobre el consumo de oxígeno se refiere al trabajo realizado mediante el aumento de un peso. Justo más allá de la boquilla hay dos tubos verticales que pueden ser un arreglo para separar el gas inspirado y expirado. Hay otro hombre sentado aparentemente midiendo el pulso, y hay otros dos hombres de pie, uno de los cuales puede ser Lavoisier., Un asistente de laboratorio en el extremo izquierdo está llevando suministros. Una vez más, Madame Lavoisier de la extrema derecha mantiene un registro. Una máquina eléctrica se puede ver en la parte inferior derecha del dibujo.
Fig. 5.Dibujo de Marie-Anne Lavoisier de un experimento sobre el consumo de oxígeno en un sujeto durante el ejercicio. El gas expirado aparentemente está siendo recogido por desplazamiento de mercurio. El pie derecho del sujeto está en un pedal que le permite hacer trabajo mecánico. Anne-Marie Lavoisier está en el extremo derecho. Ver texto para más detalles. De Ref., 6.
una característica de este dibujo que no está clara es el frasco de la izquierda que está recogiendo el gas expirado. Parece haber un contenedor interno con el tubo que transporta el gas expirado conectado en la parte superior. El recipiente está medio lleno de un líquido oscuro que probablemente sea mercurio. Tal vez esto es similar a la jarra de recolección de gas parcialmente llena de Mercurio a la derecha de la Fig. 1. La jarra de recogida de higo. 5 está encerrado en un frasco de vidrio mucho más grande.,
estos dos dibujos son fascinantes y presumiblemente constituyen una representación auténtica de los dos experimentos. Estos tuvieron lugar en 1790, que fue un período Volátil porque la Bastilla había sido asaltada el 14 de julio de 1789, y la Revolución francesa estaba en marcha. Lavoisier estaba preocupado con sus muchos compromisos administrativos, incluyendo la organización recaudadora de impuestos, La Ferme Générale, y tal vez como resultado no hay registros escritos de los experimentos han sobrevivido. Por lo tanto, los dibujos de Marie-Anne son críticos para tratar de comprender la obra.,
sin embargo, la interpretación de los dibujos es problemática. El frasco central en la Fig. 4 presumiblemente contiene lejía de potasio, es decir hidróxido de potasio, porque esta sustancia se menciona en varias publicaciones. La lejía se obtenía fácilmente por lixiviación de ceniza de madera y era bien conocida por los investigadores de este período. Convirtió el dióxido de carbono expirado en bicarbonato de potasio y así lo eliminó del gas expirado. Pero no está claro por qué se está haciendo esto en un experimento y no en el otro. Otra característica desconcertante es por qué el tubo entre la caja de la válvula y el frasco central es tan largo., Tal vez la caja de la válvula no funcionara perfectamente y ocasionalmente parte del gas inspirado provino inadvertidamente de la línea espiratoria. Por lo tanto, para reducir la posibilidad de que se inhalara cualquiera de la lejía tóxica de potasio, esto se mantuvo lejos.
los dos dibujos representan las primeras mediciones del consumo humano de oxígeno en reposo y durante el ejercicio. Un resumen informativo de los resultados de estas mediciones fue establecido en una carta de Lavoisier a Joseph Black fechada el 13 de noviembre de 1790 (8, 18). El sujeto era presumiblemente Séguin, que era coautor de los informes., Algunas de las conclusiones se pueden resumir de la siguiente manera:
1) la cantidad de oxígeno que un hombre en reposo consume, o más bien convierte en ácido fijo o ácido carbónico durante una hora, es de aproximadamente 1.200 pulgadas cúbicas francesas cuando se lo coloca a una temperatura de 26 grados. (Esto es probablemente alrededor de 330 ml / min, que es un valor razonable.)
2) esa cantidad aumenta a 1,400 pulgadas cúbicas bajo las mismas circunstancias si la persona se coloca a una temperatura de solo 12 grados.,
3) la cantidad de oxígeno consumida o convertida en ácido carbónico aumenta durante el tiempo de digestión aumentando a 1,800 o 1,900 pulgadas cúbicas.
4) por el movimiento y el ejercicio uno alcanza tanto como 4,000 pulgadas cúbicas por hora, o incluso más.
5) cuando por ejercicio y movimiento se aumenta el consumo de oxígeno en los pulmones, la circulación se acelera., Evidencia de esto es el aumento en la frecuencia del pulso de modo que cuando la persona está respirando sin obstáculos, la cantidad de oxígeno consumida es proporcional al aumento en el número de pulsaciones multiplicado por el número de inspiraciones.
estos resultados dramáticos también fueron comunicados a la Académie des Sciences en una memoria fechada el 13 de noviembre de 1790.
una pregunta difícil es exactamente cómo Lavoisier y Séguin midieron el consumo de oxígeno. Como se señaló anteriormente, los registros escritos de Lavoisier son escasos y los dibujos de Marie-Anne son críticos., Sabemos que en algunos de sus trabajos utilizaron un eudiómetro, un dispositivo que mide la reducción de volumen de una muestra de gas cuando el oxígeno es absorbido por una reacción química. Séguin había ayudado a desarrollar esto, y Priestley había descrito previamente un dispositivo similar cuando estaba preparando óxido nítrico mediante la adición de ácido a las partículas metálicas. Priestley descubrió que cuando el gas se exponía al aire se producía un gas amarillo (NO2) y el volumen total de gas disminuía, y ahora sabemos que esto se debía a que el oxígeno se absorbía en el proceso.,
Lavoisier y Séguin utilizaron un tubo de vidrio cilíndrico que se cerró en la parte superior con la parte inferior sumergida en un tanque de fluido. Descubrieron que al encender un trozo de fósforo en el tubo, la reducción en el volumen de gas daba una medida de la cantidad de oxígeno porque se consumía. Finalmente fueron capaces de hacer mediciones en un tubo de solo 1 pulgada de diámetro y 8 pulgadas de longitud. El fósforo se encendió presionando un trozo de carbón brillante contra el exterior del tubo., En principio, este método podría ser utilizado para dar la concentración de oxígeno en gas inspirado y expirado y así permitir el consumo de oxígeno para ser calculado. El tubo de vidrio cilíndrico delgado a la derecha del receptor de mercurio en la Fig. 1 es probablemente uno de estos eudiómetros.
sin embargo, otro método de medición del consumo de oxígeno es sugerido por las Figs. 4 and 5. En el punto 1 de la carta de Lavoisier a Black, se refirió específicamente a «la cantidad de . . . gas de oxígeno que un hombre en reposo . . . consume, o más bien se convierte en aire fijo o ácido carbónico, durante una hora. . . ., «En otras palabras, quizás Lavoisier ve aquí un método para medir el consumo de oxígeno a partir de la producción de dióxido de carbono. Recordemos que en sus memorias de 1777 citadas anteriormente, Lavoisier declaró específicamente que la cantidad de oxígeno que entra en el pulmón es casi igual en volumen a la cantidad de dióxido de carbono que lo deja. Así que en lugar de intentar medir la concentración de oxígeno en el gas expirado, pudo medir el volumen de dióxido de carbono producido removiéndolo con un álcali cáustico como el hidróxido de potasio., De hecho, en un pasaje cuando describía los experimentos sobre el consumo de oxígeno, Lavoisier señaló específicamente que «en cada espiración, el aire se ve obligado a burbujear a través del álcali cáustico, donde deposita su ácido carbónico» y Séguin también se refiere a esto.
por lo tanto, parece posible que la medición del consumo de oxígeno se realizó en dos etapas. Primero, como Fig. 5 muestra, la cantidad total de gas expirado durante un período corto medido fue recolectada. Aquí Lavoisier era consciente de que el dióxido de carbono es soluble en agua por lo que arregló para recoger el gas expirado sobre el mercurio., El experimento se repitió como se muestra en la Fig. 4, pero esta vez el gas expirado fue pasado a través de una botella que contenía álcali cáustico. Debido a que el dióxido de carbono expirado fue absorbido, el volumen del gas expirado fue disminuido, permitiendo medir la cantidad de dióxido de carbono expirado, y de esto se infirió el consumo de oxígeno. En este caso, dado que el gas expirado tratado no contenía dióxido de carbono, podría ser recogido por desplazamiento de agua. Estos dos procedimientos se llevaron a cabo durante el descanso y el ejercicio y también en otras condiciones.,
hay una historia interesante sobre los dos dibujos que se muestran en Figs. 4 and 5 (5). Algunos escritores han sugerido que fueron hechas por Marie-Anne Lavoisier después de la muerte de su marido y retocadas por David, su mentor. Fueron publicados por primera vez en la primera edición de la biografía Por Grimaux en 1896, y las cifras reproducidas aquí son de una reimpresión de la tercera edición (6). Graham Lusk (1866-1932), un destacado fisiólogo y nutricionista neoyorquino, relató un acontecimiento extraordinario que tuvo lugar en 1920., Visitaba el apartamento de Monsieur de Chazelles, sobrino nieto de Lavoisier, en el Barrio Latino de París (15). Allí en la pared de un salón estaba el retrato original que se muestra en la Fig. 1, que más tarde fue adquirido por John D. Rockefeller y ahora cuelga en el Museo Metropolitano de arte de Nueva York. Luego entró en el estudio contiguo donde vio los dos dibujos originales mostrados en higos. 4 y 5 colgando en la pared. Lamentablemente, el paradero actual de los dos dibujos no se conoce si realmente existen.,
Lusk hizo un segundo viaje a Francia en 1925 (16); en esta ocasión visitó la casa de verano de Madame de Chazelles en el Château de la Canière cerca de Puy de Dôme en el Centro de Francia. Aquí vio una colección de instrumentos utilizados por Lavoisier (26), y con su amigo el profesor Jean Le Goff comparó el aparato con los dibujos que se muestran en las Figs. 4 and 5. Para su asombro, encontró una máscara de cara presumiblemente utilizada por Séguin. Este estaba hecho de cobre y equipado con dos ojos de vidrio. El borde de la máscara tenía agujeros para que pudiera ser atado a la cabeza., El propio Séguin escribió Una breve descripción de la máscara (25).
el Château de la Canière todavía existe y ahora es un hotel de cinco estrellas. Su restaurante se llama Le Lavoisier y hay varios cuadros relacionados con Lavoisier en la pared. Sin embargo, la colección de instrumentos de Lavoisier se ha dispersado. Por cierto, Lusk señaló que podía rastrear su tutela hasta Lavoisier. Lusk fue alumno de Carl Voit (1831-1908) en Múnich, que fue alumno de Liebig, que fue alumno de Gay-Lussac, que fue alumno de Bertholet y Laplace, que a su vez fueron alumnos de Lavoisier.,
recientemente dos fascinantes dibujos a pluma y tinta de Marie-Anne Lavoisier fueron descubiertos en la biblioteca del Wellcome Institute en Londres; estos se muestran en Figs. 6 y 7. Ilustran aún más la colaboración entre Marie-Anne y su marido. La figura 6 la muestra tomando notas del experimento, y la similitud de su apariencia con la que se muestra en las Figs. 4 y 5 es sorprendente.
Fig. 6.Otro dibujo de Anne-Marie Lavoisier de un experimento en el que aparentemente se está midiendo el consumo de oxígeno., Se la ve en el extremo izquierdo. Ver texto para más detalles. Biblioteca Wellcome, Londres. Usado con permiso.
Fig. 7.Otro dibujo de Anne-Marie. La imagen de la derecha muestra una vista recortada de la misma disposición que en la Fig. 6. Ver texto para más detalles. Biblioteca Wellcome, Londres. Usado con permiso.
de Nuevo el diseño de los experimentos es bastante oscuro., La figura 6 muestra a un sujeto, presumiblemente Séguin, sentado en un tanque de agua y exhalando a través de un tubo en un plato que puede contener álcali cáustico para combinarse con el dióxido de carbono exhalado. Su pulso está siendo medido. La parte superior del hombre está encerrada en un dosel de vidrio que aparentemente se sumerge debajo de la superficie del agua para que el dosel esté hermético al gas. El resultado es que a medida que el contenido de oxígeno del gas del dosel se reduce gradualmente porque el oxígeno es consumido por el sujeto, el dosel cae gradualmente., Tal vez este experimento fue otra forma de medir el consumo de oxígeno en un sujeto en reposo.
La Figura 7 también es interesante. La parte derecha muestra el mismo sujeto que en la Fig. 6, pero esta vez el tanque se muestra en sección transversal para que podamos ver claramente el dosel de vidrio que presumiblemente se está sumergiendo en el agua en el tanque. Una característica adicional se muestra más claramente aquí que en la Fig. 6 es que el plato que contiene el fluido, presumiblemente álcali cáustico en el que se exhala el gas expirado, está suspendido por un cordón con dos poleas con un peso en el otro extremo., Posiblemente el plan era medir el peso del dióxido de carbono exhalado a partir del cual se podía inferir el consumo de oxígeno. Sin embargo, dado que un ser humano en reposo solo exhala alrededor de 15 g de dióxido de carbono por hora, esto apenas parece practicable.
En el lado izquierdo de la Fig. 7 vemos una figura que aparentemente es el mismo tema, presumiblemente Séguin, siendo cuidadosamente sopesada. Posiblemente se estaba tratando de medir el cambio de peso del sujeto como resultado del metabolismo que ocurrió durante el período de respiración., Sin embargo, Lavoisier también estaba interesado en la transpiración del agua de la piel bajo diversas condiciones fisiológicas, y esto puede haber sido la razón para medir el peso.
no hay evidencia de que los experimentos mostrados en la Fig. 6 y la parte derecha de la Fig. 7 fueron realizadas en realidad. Tal vez estas fueron ideas que nunca llegaron a buen término. ¿Es posible que la propia Marie-Anne concibiera estos experimentos de pensamiento basados en su conocimiento de la fisiología para sugerir nuevas formas de medir el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono?,
Incidentalmente, el aspecto general de todos los sujetos en los higos. 4, 5, 6 y 7 sugieren las mismas actitudes neoclásicas que se muestran en la Fig. 1, y que fueron característicos del pintor Jacques-Louis David en su otra obra. Estas características influyeron claramente en los dibujos de la alumna de David, Marie-Anne.