Te explicamos quién fue Michael Faraday, cuáles fueron sus aportes a la química y la física, y por qué se lo considera uno de los científicos más importantes de la historia.
¿Quién fue Michael Faraday?
Michael Faraday fue un científico británico, conocido por sus numerosos hallazgos en materia de electromagnetismo y electroquímica. Ganador de numerosas condecoraciones y reconocimientos, fue el primer profesor fulleriano de Química de la Royal Institution de Gran Bretaña y uno de los científicos más destacados de la historia.
Entre sus numerosos aportes a la ciencia, se encuentran los descubrimientos del benceno, de la inducción electromagnética, del diamagnetismo y de la electrólisis. Así también, la invención de diferentes instrumentos y herramientas, como son el mechero de Bunsen y el sistema de números de oxidación de los átomos.
El trabajo de Faraday fue clave para el de otros físicos y químicos posteriores, como James Clerk Maxwell (1831-1879), Ernest Rutherford (1871-1937) y Albert Einstein (1879-1955). En la actualidad, se emplea su nombre para aludir al efecto magneto-óptico que descubrió en 1845, así como a las leyes de inducción electromagnética y de electrólisis que describió en su momento.
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Nacimiento y juventud de Michael Faraday
Michael Faraday nació el 22 de septiembre de 1791 en Newington Butt, una población en las cercanías de Londres, Inglaterra, en el Reino Unido. Fue el tercero de los cuatro hijos de James Faraday y Margaret Hastwell, una pareja cristiana sandemaniana de escasos recursos.
Cuando Michael tenía 5 años de edad, su familia se mudó a Jacob’s Well Mews, en Londres, donde su padre obtuvo empleo de herrero. Michael asistió irregularmente a una escuela religiosa y aprendió los rudimentos de la lectoescritura y el cálculo. La escasa educación formal fue una constante a lo largo de su vida, por lo que se formó básicamente de manera autodidacta.
A sus 8 años, Michael comenzó a trabajar como mensajero de George Riebau, un encuadernador y vendedor de libros de su barrio, quien acabó tomándolo como aprendiz a los 14 años de edad. Allí, el futuro científico trabajó por siete años, durante los cuales tuvo acceso a todo tipo de lecturas y descubrió su afán por el conocimiento científico. La electricidad, en especial, le resultaba intrigante.
De allí en adelante, en sus tiempos libres, Michael se dedicaba a realizar experimentos sencillos, empleando materiales cotidianos. Incluso logró una precaria pila voltaica y llevó a cabo sus primeras observaciones sobre la relación entre materia y electricidad. Esa misma curiosidad científica lo llevó más adelante a asistir a las conferencias del químico inglés Humphry Davy (1778-1829), miembro de la Royal Institution, así como a las de John Tatum (1772–1858), fundador de la Sociedad Filosófica de Londres.
Pero fue a través de Davy que el joven obtuvo sus primeras oportunidades como científico. Alrededor de 1812, Michael recopiló sus apuntes tomados durante las conferencias a las que había asistido y le entregó a Davy casi trescientas páginas repletas de ideas y observaciones sobre el estudio de la electricidad. Al año siguiente, tras sufrir un accidente que le dañó gravemente la vista, el químico decidió tomar a Faraday como su pupilo y ayudante.
¿Quién fue Humphry Davy? Humphry Davy fue uno de los grandes científicos de la Europa de comienzos del siglo XIX, descubridor del sodio (Na) y el potasio (K). Sin embargo, suele decirse que su mayor descubrimiento fue su alumno Michael Faraday, cuya obra científica fue mucho mayor que la suya.
Los años formativos de Michael Faraday
A partir de 1813, Faraday se desempeñó como asistente científico de Humphry Davy y lo acompañó durante su viaje de dos años por el continente. Aunque las condiciones de su contratación le imponían también algunas tareas de sirviente, ese viaje fue fundamental para su carrera, pues le permitió familiarizarse con las grandes ideas científicas de la época.
Faraday se desempeñó como asistente de Davy durante cinco años más. Estos años formativos lo familiarizaron con la ciencia experimental y las técnicas de laboratorio, al punto de poder llevar a cabo sus propias investigaciones.
Así, en 1820 se produjeron sus primeros descubrimientos, vinculados a la producción de los primeros compuestos de cloro y carbono conocidos a partir del llamado “gas olefiante”, o sea, el etileno (C2H4). Esas sustancias fueron el hexacloroetano (C2Cl6) y el tetracloroetileno (C2Cl4), y fueron las primeras en la historia en obtenerse a partir de reacciones de sustitución.
Estos primeros hallazgos le ganaron a Faraday cierto renombre dentro de la comunidad científica y le confirmaron que había dado con su vocación. Sin embargo, esto no lo apartó de la fe cristiana. Faraday continuó siendo un hombre devoto durante toda su vida. De hecho, en 1821, en la iglesia sandemaniana conoció a su futura esposa, Sarah Barnard, con quien se casó ese mismo año. La pareja no tuvo hijos.
En los años posteriores, los estudios de Faraday se centraron en las aleaciones del acero, las lentes ópticas y los gases de iluminación. A partir de estos últimos, en 1825, Faraday logró aislar y describir por primera vez en la historia el benceno (C6H6), lo que le valió el ingreso a la Royal Society. En ese entonces inventó también una variante temprana del mechero Bunsen.
Sin embargo, sus grandes descubrimientos estaban aún por venir y revolucionarían el mundo de la física.
Las primeras experiencias de Faraday con la electricidad
Los descubrimientos sobre la relación entre electricidad y magnetismo del científico danés Hans Christian Oersted (1777-1851) y luego del francés André-Marie Ampère (1775-1836), durante la década de 1820, fueron de suma importancia para Faraday. Desde joven, él había sentido una honda fascinación por los fenómenos eléctricos.
En resumen, Oersted había descubierto que al fluir una corriente eléctrica por un cable se producía un campo eléctrico a su alrededor, y Ampère había demostrado que dicho campo magnético tenía forma circular alrededor del cable. Faraday, por su parte, fue el primero en comprender lo que esto significaba: si podía aislarse un polo magnético, tendría que rotar continuamente alrededor del cable por el cual circulaba la corriente. A esto lo llamó “rotación electromagnética”.
Con esa conclusión en mente, Faraday diseñó y construyó un aparato que permitía convertir la energía eléctrica del cable en energía mecánica, aprovechando el empuje de rotación del campo magnético. De esta manera, inventó el primer motor eléctrico de la historia, conocido actualmente como “motor homopolar”.
El joven científico publicó sus trabajos en 1821, sin consultar a quien todavía en ese entonces era su mentor. Previamente, Humphry Davy había intentado construir un aparato semejante y había fracasado. Esto tensó enormemente las relaciones entre maestro y aprendiz, y causó una gran polémica dentro de la Royal Society.
En consecuencia, durante los siguientes años, Davy apartó a su discípulo del electromagnetismo y lo relegó al estudio del mejoramiento óptico. Gracias a ello, Faraday descubrió un cristal de muy alto índice refractivo, que más adelante emplearía para descubrir el diamagnetismo.
Tras la muerte de Davy, Faraday retomó sus experimentos sobre electricidad. Su visión de este fenómeno, distinta a la de sus contemporáneos, entendía el paso de la corriente eléctrica por el cable no como el del agua por un tubo, sino más bien como una suerte de vibración del material transmisor.
Con ello en mente, en 1831, Faraday se asoció al físico británico Charles Wheatstone (1802-1875), con quien estudió la naturaleza del sonido. Estas experiencias con la acústica lo ayudaron a comprender más tarde el fenómeno de la inducción eléctrica a través de uno de sus más famosos experimentos.
La inducción electromagnética
A finales de 1831, Faraday llevó a cabo varios experimentos que lo llevarían a descubrir la inducción electromagnética y a formular la ley que la describe, conocida hoy en día como “ley de Faraday”.
En su primer experimento, tomó un grueso aro de hierro envuelto en un lado por un cable y en su extremo conectó una batería. A la vez, conectó un cable al otro lado del aro de hierro y lo ató a un galvanómetro. Si su hipótesis era precisa, al cerrar el circuito del cable conectado a la batería, el aro de hierro se convertiría en un electroimán e induciría una corriente en el otro circuito, que sería registrada por el galvanómetro. Eso fue exactamente lo que ocurrió.
Entusiasmado por su hallazgo, decidió entonces probar si era posible inducir una corriente eléctrica usando un imán convencional. Repitió su experimento, esta vez haciendo pasar un imán por el aro envuelto en cables, como si fuera una bobina. La corriente eléctrica volvió a aparecer, y Faraday comprendió entonces que el movimiento de un campo magnético podía producir electricidad. La inducción eléctrica había sido descubierta.
Su tercer experimento consistió en hacer rotar un disco de cobre entre los polos de un poderoso imán con forma de herradura, generando así una pequeña cantidad de corriente continua. A este aparato se lo conoció como el “disco de Faraday” y fue el primer dínamo o generador eléctrico de la historia.
La descripción de Faraday de este fenómeno dio origen a la llamada “ley de Faraday”, que sirvió de base para los estudios de James Clerk Maxwell (1831-1879) al respecto. Además, estos hallazgos le valieron a Faraday el doctorado honorario de la Universidad de Oxford en 1832.
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Las leyes de la electrólisis
En 1832, la comunidad científica se preguntaba si las distintas formas comprobadas en que se manifestaba la electricidad (la generada por la pila voltaica, la generada por un electroimán, la de ciertos peces bioeléctricos, entre otras) eran formas distintas del entonces llamado “fluido eléctrico” o eran simplemente facetas de una misma cosa. Faraday, convencido de que eran formas distintas de una misma fuerza, se dedicó a comprobarlo.
Para ello, se dedicó a estudiar la descomposición electroquímica, o sea, la separación de las moléculas de un compuesto a través del uso de la corriente, algo que hoy en día conocemos como “electrólisis”. Faraday se dio cuenta de que la acción electrolítica de la corriente se daba únicamente cuando la electricidad pasaba directamente por el medio en que se hallaba la sustancia y que sus efectos dependían de la cantidad de electricidad circulante.
Con sus observaciones, Faraday sentó las bases para una nueva teoría de la electroquímica. Propuso que la electricidad dejaba las moléculas en un estado de tensión (que bautizó como “estado electrotónico”) y que los átomos, posteriormente, migraban a un electrodo u otro a través de los cuales se suministraba la corriente, de acuerdo a su afinidad eléctrica: positiva o negativa.
En consecuencia, Faraday propuso sus dos leyes de la electrólisis, que son:
- Primera ley de Faraday de la electrólisis: el peso de una sustancia depositada en un electrodo durante la electrólisis es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por él y al tiempo durante el cual esta circula.
- Segunda ley de Faraday de la electrólisis: el peso de una sustancia depositada en un electrodo durante la electrólisis es proporcional al peso equivalente (o masa equivalente) de la sustancia.
Al unir sus observaciones sobre la electrólisis con sus pasadas experiencias en la investigación de la inducción eléctrica, Faraday llegó a una importante conclusión: dependiendo del material con que esté hecha la materia, tendrá una mayor o menor receptividad para la inducción eléctrica. Y esta era, por lo tanto, la distinción entre un material conductor y uno no conductor de electricidad.
A partir de estos hallazgos, Faraday propuso una nueva teoría general de la acción eléctrica. La electricidad, fuera lo que fuera, generaba tensiones en la materia que podían transmitirse en forma de ondas en las sustancias conductoras, pero no en las aislantes, porque estas eran mucho más resistentes a esas tensiones. Por consiguiente, Faraday concluyó que los distintos tipos de electricidad en realidad eran una sola, y que lo que variaba eran sus efectos sobre los distintos materiales.
Luego de ocho años de intensa y exitosa experimentación científica, Faraday acumuló nombramientos de distintas academias científicas de Europa: de Suecia, Prusia, Alemania, Hungría, Austria y Francia, entre otras. También le fue otorgada la Medalla Copley dos veces (1832 y 1838) y fue invitado a presidir la Royal Society en varias oportunidades, a lo cual siempre se negó por motivos religiosos.
En 1839, Faraday sufrió un colapso nervioso y se entregó a seis años de reposo, durante los cuales no realizó mayores investigaciones. Sin embargo, en 1845, nuevos hallazgos impulsaron su ya exitosa carrera científica.
El efecto Faraday y el diamagnetismo
El retorno de Faraday a la ciencia se produjo en 1845, en parte gracias a la correspondencia que sostuvo en ese entonces con el joven escocés William Thomson (1824-1907), posteriormente conocido como Lord Kelvin. El joven había estudiado la obra de Faraday y tenía nuevas ideas que proponerle.
Los primeros experimentos de esta nueva etapa de Faraday combinaron su experiencia con la electricidad y la óptica. Empleando el cristal refractario que había desarrollado más de dos décadas atrás, estudió el efecto del campo magnético sobre los haces de luz polarizada. Así, descubrió que con un campo magnético podía afectar el sentido de propagación de la luz, un fenómeno hoy en día conocido como “efecto Faraday”.
Faraday interpretó este hallazgo como la confirmación de una de sus primeras hipótesis científicas: que las fuerzas naturales no son sino facetas distintas de una misma y única fuerza, es decir, que todas las fuerzas fundamentales son una sola.
Convencido de que toda la materia, por lo tanto, tendría que reaccionar de algún modo ante los campos magnéticos, experimentó con los más diversos materiales. Descubrió que, a grandes rasgos, algunos materiales adecuaban sus estructuras moleculares a las líneas de fuerza del campo magnético, mientras que otros lo hacían de manera perpendicular.
Es decir: las sustancias del primer tipo experimentaban atracción por el campo magnético, mientras que las del segundo tipo experimentaban repulsión por el campo magnético. A las primeras las bautizó como “paramagnéticas” y a las segundas, como “diamagnéticas”. Faraday concluyó que los materiales paramagnéticos conducían el magnetismo mejor que el medio circundante, mientras que los diamagnéticos lo hacían peor.
Esta aproximación al fenómeno del diamagnetismo resultó revolucionaria: por primera vez en la historia, el espacio no era considerado como la “nada”, sino como un medio capaz de transmitir ondas eléctricas y magnéticas. De este modo, las fuerzas físicas no estaban contenidas exclusivamente dentro de la materia, sino dispersas en el espacio a su alrededor. Así nació la llamada “teoría de campos”.
Los últimos años de Michael Faraday
En 1846, los nuevos hallazgos de Faraday le valieron la Medalla Real y la Medalla Rumford. Años más tarde, poco antes de su fallecimiento, recibió también la Medalla Albert (1866). Además, en 1848, le fue otorgada una casa en Hampton Court, en Middlesex, adonde se retiró diez años después. También le fue otorgado un título nobiliario, que rechazó.
En 1855, sin embargo, Faraday comenzó a perder sus facultades mentales. Continuó con sus experimentos cada vez más ocasionalmente, centrado en la idea de transformar unas fuerzas naturales en otras, sobre todo la gravedad. La Royal Society se negó a publicar sus resultados negativos y, de a poco, Faraday quedó al margen del mundo científico.
Finalmente, a los 75 años de edad, Faraday falleció en su casa de Middlesex, en Londres, el 25 de agosto de 1867. Si bien fue sepultado en el cementerio de Highgate, de acuerdo a su expresa voluntad, se colocó una placa con su nombre en la Abadía de Westminster, cerca de la tumba de Isaac Newton (1642-1727).
La obra científica de Faraday fue determinante para la física y la química modernas, y sirvió de base para numerosos investigadores posteriores. Su nombre figura entre los científicos más relevantes de la historia y, en 1935, le fue otorgado, en su honor, a un cráter de impacto en la región sur de la Luna.
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Referencias
- Jerrod, W. (2022). Michael Faraday. Man of Science. DigiCat.
- Schütz, W. (2013). Michael Faraday. Springer-Verlag.
- Williams, L. P. (2024). Michael Faraday. British physicist and chemist. The Encyclopaedia Britannica. https://www.britannica.com/
- Universidad de Valladolid. (s. f.). Faraday, Michael. https://www5.uva.es/
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