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Química y sociedad: una pareja explosiva
Estamos a principios del siglo XIX y la industrialización en Europa está en pleno apogeo. La estrecha colaboración entre la industria química y la investigación (principalmente en Francia al principio, luego seguida por otros países europeos) está dando como resultado rápidos avances en ambos sectores. A medida que crece la industria química, la química gana un perfil más alto en la sociedad. La tercera y cuarta parte de nuestra serie sobre la historia de la química considera la relación entre la química, la industria y la sociedad desde el siglo XIX en adelante..
La química de los organismos vivos
Uno de los químicos más importantes de principios del siglo XIX es Jons Jakob Berzelius (1779–1848). Este científico sueco mejoró las técnicas de laboratorio y desarrolló métodos para el análisis elemental. Mediante la realización de análisis sistemáticos a gran escala, determinó las fórmulas moleculares de prácticamente todos los compuestos inorgánicos conocidos y las masas atómicas de los elementos que se habían descubierto en ese momento. También es la persona a la que tenemos que agradecer por los símbolos de los elementos: H para hidrógeno, O para oxígeno, etc. La única diferencia entre su notación y la que usamos hoy es que Berzelius presentó las proporciones de los elementos en las fórmulas moleculares como caracteres en superíndice en lugar de los caracteres en subíndice que vemos hoy en día (p. ej., H2O en lugar de H2O).
Además, se ocupó extensamente de la química de los organismos, algo que denominó «química orgánica». Siendo un defensor del vitalismo, Berzelius estaba convencido de que solo los organismos vivos eran capaces de producir sustancias orgánicas, afirmando que la «fuerza vital» era necesaria para este proceso. Los hallazgos de uno de sus aprendices, Friedrich Wöhler, pondrían más tarde un signo de interrogación sobre esta hipótesis.
Orgánico de inorgánico – ¿es posible?
En 1828, Friedrich Wöhler (1800–1882) fue la primera persona que logró sintetizar con éxito un compuesto orgánico a partir de reactivos inorgánicos: al calentar cianato de amonio, pudo crear su isómero orgánico, la urea. Demostró así que las sustancias orgánicas se pueden crear en un laboratorio y que, por lo tanto, los humanos son capaces de imitar y manipular la naturaleza. Se hicieron posibles más y más síntesis orgánicas a medida que avanzaba el siglo XIX.
La síntesis de urea de Wöhler fue revolucionaria. Hoy en día, la urea se produce industrialmente a un ritmo de 150 millones de toneladas por año. Entre otras cosas, se utiliza para productos dermatológicos y en la industria de los polímeros.
Wöhler y Liebig: una amistad fructífera
Wöhler entabló amistad con Justus de Liebig (1803-1873) después de que resolvieran una disputa sobre el fulminato de plata y el cianato de plata en 1825. Ambas sustancias comparten la misma fórmula molecular, pero el fulminato de plata descubierto por Liebig es altamente explosivo, mientras que el cianato de plata de Wöhler no lo es. Eventualmente determinaron que el tipo y el número de átomos en un compuesto por sí solos no son suficientes para caracterizar una sustancia: el disposición de los átomos también debe ser considerado. Además de un espíritu de estima mutua, Liebig y Wöhler descubrieron así la isomería. Sin embargo, la determinación de la estructura molecular aún no era posible en ese momento.
En 1832, los dos investigadores trabajaron juntos para formular la llamada teoría radical, que allanó el camino para la química orgánica moderna. Este establecía que las sustancias orgánicas están compuestas por grupos de átomos, a los que llamaron radicales. Estos permanecen sin cambios durante las reacciones químicas y simplemente se intercambian entre los reactivos. Aunque el término «radical» ahora tiene un significado diferente en química, hasta el día de hoy se mantiene un principio muy similar: grupos funcionales.
El superfosfato revoluciona la agricultura
Alrededor de 1840, Liebig, que había estudiado en la Sorbona de París con grandes nombres como Gay-Lussac y experimentado la relación simbiótica de Francia entre la ciencia y la industria, dio la espalda a la investigación fundamental. En cambio, comenzó a estudiar química orgánica en fisiología y agricultura. Se dio cuenta de que las plantas extraen los nutrientes necesarios para el crecimiento del suelo, con la excepción del dióxido de carbono, que se obtiene del aire. De sus hallazgos, dedujo implicaciones prácticas que revolucionaron la agricultura. A través de su trabajo, Liebig fue el primero en establecer la necesidad de fertilizantes desde un punto de vista científico. Su investigación también le permitió determinar qué nutrientes deben estar presentes en los fertilizantes. Esto incluía compuestos orgánicos simples, pero también sustancias inorgánicas como las sales. Basándose en este conocimiento, Liebig desarrolló el primer fertilizante artificial, superfosfato, lo que condujo a un enorme aumento de los rendimientos agrícolas.
El fertilizante de superfosfato de Liebig todavía se usa en la actualidad. Sin embargo, gracias a los nuevos descubrimientos, ahora hay una multitud de fertilizantes que pueden proporcionar los nutrientes necesarios según las plantas y las condiciones del suelo.
Kekulé: ¿soñador o mentiroso?
Los estudiantes de Liebig continuaron con su legado mediante la realización de investigaciones químicas fundamentales. Un ejemplo de ello es Agosto Kekulé (1829–1896), quien se inspiró en Liebig para estudiar química durante su tiempo en la Universidad de Giessen en lugar de convertirse en arquitecto como había previsto la familia de Kekulé. En 1858, Kekulé reconoció la capacidad de los átomos de carbono para unirse directamente entre sí para formar cadenas. Esto explicaba cómo los pocos elementos que se encuentran en la materia orgánica podían formar tal diversidad de sustancias orgánicas. En 1865, Kekulé también publicó hallazgos sobre la estructura del benceno.
Según sus propias declaraciones, las dos ideas innovadoras de Kekulé fueron inspiraciones de sueños, pero se discute la verdad detrás de esto. Kekulé es considerado un intelectual que menospreció la cultura reinante entre los químicos e industriales de la época: se estaba extendiendo un pensamiento pragmático y positivista, un ciego sentido del empirismo que no dejaba lugar a la imaginación.
Christoph Meinel, historiador de las ciencias químicas, duda de la verdad detrás de la anécdota del sueño, contada por primera vez por Kekulé durante un discurso en una celebración en su honor. Él afirma: "La actitud ambivalente de Kekulé frente a la mentalidad presente en este período histórico, conocido como el ‹Gründerzeit›, y hacia los puntos de vista patriarcales de la sociedad de Berlín resuena demasiado claramente en su discurso. Cuando Kekulé termina de narrar su visión con las palabras ‹¡Aprendamos a soñar, señores!›, la ironía es muy difícil de ignorar dado el perfil destacado de los asistentes, que representaban a la burocracia prusiana, las industrias Gründerzeit y las universidades elitistas de la época.» [1].
Colores artificiales: todo gracias al benceno
Independientemente de si la anécdota de Kekulé se basó en hechos reales o no, no se puede negar su descubrimiento de la estructura del benceno y su importancia para la química. El conocimiento de las estructuras orgánicas y aromáticas permitió la síntesis sistemática de las mismas moléculas. El trabajo de los químicos estaba pasando cada vez más del aislamiento de sustancias de la naturaleza a la síntesis de sustancias artificiales. La industria de los colorantes experimentó un auge tras el descubrimiento de la estructura del benceno, lo que significó que ahora se podían producir multitud de colorantes artificiales. La producción de índigo, por ejemplo, se convirtió en un proceso industrial económicamente significativo.
Las síntesis de colorantes no han perdido relevancia desde su invención alrededor de 1900, de hecho, todo lo contrario. Los colorantes se han desarrollado continuamente para numerosas propiedades y funciones. Esto los hace inherentemente más complejos que sus predecesores primitivos.
Consulte nuestro artículo final de esta serie para conocer los avances de la química en torno a la Segunda Guerra Mundial. Haga clic en el enlace de abajo para la Parte 4.
Referencia
[1] Sponsel, R. y Rathsmann-Sponsel, I. Kekulés Traum. Über eine typisch-psychoanalytische Entgleisung Alexander Mitscherlichs über den bedeutenden Naturwissenschaftler und Chemiker August Kekulé (1829-1896), Mitschöpfer der Valenz-, Vollender der Strukturtheorie und Entdecker der Bedeutung des Benzolrings. Alternative Analyse und Deutung aus allgemeiner und integrativer psychologisch-psychotherapeutischer Sicht. http://www.sgipt.org/th_schul/pa/kek/pak_kek0.htm (consultado el 15 de agosto de 2016).
