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QUIMICA ORGANICA PRECURSORA INDUSTRIAL
Beltrán Martínez Juan Camilo^1 Porras Oscar Darío^2 Salazar Martínez Leidy Viviana^3 RESUMEN El establecimiento de la química orgánica en 1840 debe su creación a los químicos del siglo XIX, si no hubiese controversia los científicos no llegarían a nuevas conclusiones. El pensamiento de los seguidores de Berzelius, los compuestos orgánicos se deben comportar igual a los inorgánicos, se queda en el camino, ya que no puede explicar la unión de átomos con cargas iguales; la teoría de los tipos químicos con Laurent, Dumas y Gerhardt es innovadora y produce conceptos para explicar los fenómenos ejemplo el isomerismo y la valencia pero no tiene una buena clasificación taxonómica, solo con Kekule y su teoría estructural basada en la escritura y en la cristalografía deja ver desde dentro y atrás la sustancia y su disposición en el espacio. Con estos conocimientos los químicos producen materiales mejorados y necesarios, he aquí la importancia de los cambios paradigmáticos en el avance de la industria. PALABRAS CLAVE: Química orgánica, dualismo, tipos químicos, estructura química, síntesis, átomos, compuestos orgánicos. ABSTRACT The establishment of organic chemistry in 1840 owes its creation to the nineteenth century chemists, had it not dispute the scientists come to new conclusions. The thought of Berzelius's followers argue that organic compounds should behave inorganic falls by the wayside, because it can not explain the union of atoms with like charges, the theory of chemical types and Gerhardt Laurent Dumas is innovative and produces concepts to explain phenomena such as isomerism and valence but not a good taxonomic classification, only with Kekule and his structural theory based on writing and crystallography reveals from within and behind the material and its arrangement in space. With this knowledge, young chemists produce improved materials and necessary, and hence the importance of paradigm shifts in the advancement of the industry. (^1) juan_ka05@hotmail.com (^2) ozkar_184@yahoo.es (^3) hadadeloslagos@yahoo.com
INTRODUCCION
El análisis químico impuesto por Lavoisier propone cambios paradigmáticos en los químicos del siglo XIX, bifurca el estudio de la química en mineral y orgánica, trata también de explicar las propiedades físicas y químicas de las sustancias y compuestos, su naturaleza y comportamiento; desde 1810 hasta 1870 se esbozan tres paradigmas y a su vez modifican otros, el nacimiento de la química orgánica basada en la filosofía corpuscular, varia teorías como la de los radicales, tipos químicos y finalmente la estructura química, paradigma vencedor que tiene la capacidad de utilizar conceptos anteriores como el isomerismo y la valencia para explicar las características físicas y químicas de los compuestos orgánicos. Con estos avances y alcances los químicos pueden ahora producir compuestos que no existen en la naturaleza, además aumentan la importancia de la industria en la producción de materiales benéficos para la construcción de una mejor sociedad. La química es una ciencia tanto cualitativa como cuantitativa ya que se ocupa del análisis de los materiales, de sus propiedades y de su explicación; sin análisis no habría síntesis y sin química analítica no habría química, la ciencia cuantitativa y el análisis cualitativo de la química analítica impulsan la química orgánica; nada de esto seria posible si los científicos de los siglos XVIII y XIX con su noción de sustancia homogénea hubieran dado la importancia al concepto de pureza o calidad de un mineral; la concepción madura de la pureza data de principios del siglo XIX, las sustancias homogéneas poseen propiedades reproducibles en condiciones idénticas (Brock 1992) de modo posible que los químicos carecieron del concepto perfecto de pureza hasta que Lavoisier definió formalmente los elementos que intervienen en la practica de la química, a los que Dalton pudo aplicar una teoría de átomos homogéneos. Para el desarrollo de la química orgánica como tal un requisito teórico fundamental es la aceptación a principios del siglo XIX del paradigma de la teoría atómica de Dalton (filosofía corpuscular), que junto con Wallaston y Thomson enunciaran las leyes estequiometricas; la conservación de la masa, las proporciones múltiples y las proporciones definidas esenciales en el análisis cuantitativo. Hay un paso muy importante identificando la base de la química orgánica, los químicos avanzaban en el análisis de sustancias en dos niveles: descomponer los materiales en sus principios primarios e intermedios o en ultimo en sus elementos, para Michael Faraday inventor de los tubos de ensayo el método depende totalmente de la manipulación y la destreza y se vera reflejado en la exactitud del
análisis con la introducción del agente oxidante Gay Lussac y Thenard y Hofmann en 1853 deja de lado el mechero de Bunsen y utiliza gases como fuente de calor. El científico Liebig (1803 – 1873) uno de los ocho hijos de una familia de clase media asistió a clase de Gay Lussac y Thenard de quienes aprendía analizar sustancias animales y vegetales (orgánicas) con estos conocimientos analiza un explosivo el fulminato de plata concluyendo que era derivado del acido fulmico, en ese momento desconocido, este hallazgo hace que Liebig publique su análisis con Gay-Lussac. Mientras tanto Wholer (1800 – 1882) en 1824 descubre que el ácido ciánico tiene la misma composición química que el acido fulmico de Liebig analizando el cianato de plata, la amistad de estos dos científicos fue uno de los factores para que Berzelius enmarcara su doctrina del isomerismo en 1821 dos o mas sustancias podrán tener la misma composición química; entre los dos Liebig y Wholer revelaron el origen de la riqueza de los compuestos orgánicos, que elementos simples como el carbono, oxigeno, hidrogeno y nitrógeno podrían conservarse juntos en miles de formas distintas para producir millones de compuestos diferentes (Brock, 1992). EL METODO QUIMICO Y LA CLASIFICACION POR RADICALES A juicio de Laurent la fecundidad de la química orgánica gracias al quizá numero de sustancias descubiertas en tan poco tiempo, la carencia de un absoluto sistema clasificación de nomenclatura para denominar estos cuerpos dieron lugar a un laberinto (Laurent 1854). Al principio los compuestos orgánicos se definían solo en función de su origen (animal o vegetal) y de acuerdo a funciones químicas (ácidos o bases), dan paso al mejoramiento de métodos analíticos para agruparlos, uno de los sistematizadores Leopold Gmelin refiere su primer esfuerzo taxonómico a los radicales basándose en la teoría electroquímica de Berzelius 1819 donde aplica principios dualistas donde los compuestos orgánicos están compuestos por oxigeno combinado con un radical compuesto; no obstante en 1830 parecía claro que era posible clasificar los compuestos orgánicos se derivan de un numero creciente de radicales electropositivos que se identificaban por medio del método analítico perfeccionado por Liebig análisis por combustión (Brock 1992), con este método la tarea de los químicos era identificar radicales y ver analogías útiles de la química inorgánica como instrumento auxiliar de clasificación. En esta década también hay incertidumbre acerca de la clasificación por radicales, un joven doctorando ingeniero y avezado en cristalografía August Laurent (1807 – 1853), prepara su tesis estructural en el laboratorio de Dumas (Jacques, 1854), tras varios experimentos concluye que algunos átomos del hidrogeno son
rechazados y reemplazados por átomos de oxigeno o de halógenos, junto con esto el fenómeno de isomerismo también suscito la cuestión de cómo justificar la hipótesis de que los radicales permanecían estables y no experimentaban ningún tipo de reordenamiento interno durante las reacciones, las sustancias isómeras contienen el mismo número de elementos pero se comportan diferente ejemplo el de Liebig y Wholer con el cianato de plata y fulminato de plata. Gay Lussac y Chevreul, afirmaron de manera categórica que los químicos del futuro tendrían que consideran la posibilidad de que los radicales tuvieran un reordenamiento interno. Otra cuestión importante para el decaimiento de la teoría dualista o de radicales es la idea de reacción de sustitución electropositiva del radical por un elemento electronegativo (de los halógenos); este cambio paradigmático nace durante una velada en la tullerias en la década de los años 1830, las velas desprendían un humo irritante, el químico Brongniart suegro de Dumas le pide que estudie este fenómeno y Dumas demuestra que este humo era acido clorhídrico procedente de la sustitución del hidrogeno por átomos de cloro cuando se blanqueaban las velas; esta anécdota lleva a Dumas a enunciar en 1834 una teoría o ley empírica de sustitución, se puede resumir así, cuando una sustancia contiene hidrogeno y se somete a des hidrogenación por acción de compuestos halógenos por cada átomo de hidrogeno que se pierde se gana un átomo de los elementos halógenos, pero Dumas pensaba que el orden del radical no se alteraba (Bensaude-Vincent y Stengers, 1997). Laurent estudiante de Dumas con su tesis doctoral antes de ser una memoria que presenta experimentos lanza una controversia teórica (Lauren, 1836) Laurent ataca abiertamente el dualismo electroquímico de Berzelius, según la naturaleza de la sustitución de un elemento electropositivo por un elemento electronegativo como el cloro, debería cambiar por completo la naturaleza de la sustancia, no puede concebirse que la sustancia de partida y la resultante de la sustitución tengan propiedades semejantes. E 1848 la teoría dualista muere con Berzelius y Dumas con los estudios de Laurent con su representación grafica del núcleo adelanta la idea de los tipos químicos, cambio de paradigma; Se institucionaliza la química orgánica hay que volver a iniciar la clasificación de los compuestos orgánicos, una revolución química pero con un interrogante que mantenía unidos los átomos Charles Gerhardt (1816 – 1856) antiguo alumno de Liebig y miembro del laboratorio de Dumas, dejando de lado el conflicto entre maestros escribe un tratado de química orgánica y señala un punto de partida en sentido moderno y plantea un problema abierto por el gesto nuevo de la sustitución el del estatuto
Este congreso también es el punto de partida para otra historia, la de dos profesores de química Julius Lothar Meyer (1830- 1895) y Dimitry Mendeleive (1834- 1907), ambos elaboran un sistema periódico de elementos basados en los pesos atómicos recomendados por Cannizzaro, Mendeleive manifestó que el congreso de Karlsruhe encamino el descubrimiento de la ley periódica (Mendeleive 1899). Hacia mediados del siglo XlX la naciente química orgánica había cambiado paradigmas acerca del átomo, de las moléculas y de la química mineral, esto refiere una redefinición entre las dos químicas la orgánica y la inorgánica; La teoría dualista se formo a partir del estudio de las sales minerales y la teoría unitaria se elaboro a partir de el estudio de los compuestos orgánicos y va a extenderse a su vez hasta la química mineral así unifica la química y rompe las barreras entre estos dos estudios ya que la química del carbono también tendría que obedecer a las leyes del resto de los elementos, con esta consideración el problema de la clasificación se puede dar en forma más general y posible. Mendeleive con su tabla, pretendía diferenciar entre elemento (átomo) y molécula esta distinción establecida por Mendeleive a partir de Gerhardt y Cannizzaro reorganizan el panorama conceptual de la química., las propiedades de los cuerpos simples y compuestos dependen de una función periódica de los pesos atómicos de los elementos por esta razón estos cuerpos tienen las mismas propiedades que los elementos de los que se derivan (Mendeleive, 1872). El desplazamiento desde lo concreto de los cuerpos simples hacia esta realidad abstracta aparece como una condición esencial para formar un sistema general de elementos, aparece una lógica taxonómica de tabulación orgánica o mineral, la química obedece a las mismas leyes y los elementos se ordenan en la misma tabla (Bensaude-Vincent y Stengers, 1997). Con todo esto en manos de Williamson, Odling y Kekule, además de la obra póstuma de Laurent y los estudios de Gerhardt, la nueva teoría de los tipos químicos se transforma en la teoría estructural de los compuestos de carbono y en esta década 1850-1860 no hay duda que una contribución es la proposición del concepto de valencia por W. H. Wollaston; Frankland introduce este concepto en sus estudios, se unifica la valencia y se deja a un lado la atomicidad. PARADIGMA DE LA ESTRUCTURA QUIMICA La gran incertidumbre de los estudios de la década de 1860 se basa en la disposición de los elementos, de cómo se unen estos en las moléculas, para este problema se llega a la noción de concatenación o enlace de los carbonos en la
cadena y la cuatrivalencia del átomo de carbono; sin lugar a dudas fue Kekule quien desarrollo plenamente el concepto de valencia atreves de su tratamiento del carbono (Brock, 1992), para Kekule la valencia era fija, en cambio para Frankland los elementos podrían desplegar diferentes capacidades de saturación. En 1858 independientemente de Kekule, Archibald Scott Couper (1831-1892) desarrollo la idea de la tetravalencia del carbono y su cadena, que represento gráficamente con líneas entre átomo y átomo; Couper había utilizado en termino estructura como analogía para referirse al orden y disposición de los átomos, pero fue Alexsandr Butlerov (1828-1886) quien populariza la expresión de estructura química como sinónimo de construcción y para indicar que la disposición concreta de los átomos dentro de la molécula era la causa de sus propiedades físicas y químicas; Tras ser profusamente divulgadas por Hofmann y Frankland en Gran Bretaña y por Erlenmeyer en Alemania las formulas graficas se convirtieron en un componente esencial del lenguaje de la teoría de la estructura química (Brock, 1992). La teoría estructural triunfa con la representación de las moléculas en el espacio., Dalton con su teoría atómica ideo modelos de madera para ilustrar combinaciones de los átomos, pero fue la tradición cristalográfica quien le dio piso a los compuestos dispuestos en el espacio, Hofmann y Frankland utilizaron modelos de alambre y esferas de madera coloreadas representando los átomos y enlaces que formaban ángulos rectos entre sí idea que no le gustaba mucho a Kolbe ya que la teoría estructural hacia indudablemente más fácil la química orgánica sino que también acababa de una vez por todas con la incertidumbre de la clasificación taxonómica de los compuestos orgánicos al igual que se podrían proyectar sobre el papel y la pizarra, esto dio lugar no solo a soluciones también aparecieron nuevos enigmas del ordenamiento interno de las moléculas ejemplo el Benceno cuya estructura Hexagonal estableció Kekule en 1865. Kekule transformo la química como después Picasso transformo el arte, permitiendo al espectador ver dentro y detrás de las cosas. Las propiedades químicas se originaban por las estructuras internas de la molécula, que ahora el ojo experto del químico analítico y sintético podría ver y leer; Después de 1865 el futuro de la química y de la industria se hallaba de hecho en química estructural bajo el signo de un hexágono. En una conferencia conmemorativa en honor a Kekule en 1898 Francis Japp concluyo que la teoría del benceno del señor Kekule era la pieza más brillante de la producción científica que puede encontrarse en toda la química orgánica (Brock, 1992).
que se le atraviesan en el camino. Lo que sucedió con Dumas, Laurent y Gerhardt, que siguieron con sus ideas así las eminencias de principios del siglo XlX como Berzelius no las compartieran. El paradigma de la estructura química permite la síntesis, que es un proceso donde los químicos producen nuevas sustancias no existentes en la naturaleza, la bacalita primer plástico, el salvarsán para curar la sífilis y los edulcorantes con más poder endulzante que el azúcar, estas sustancias solucionan a primera vista problemas de la sociedad humana, lo único en lo que no se percataron los químicos sintetizadores es que algunas sustancias nuevas creadas por ellos no pueden ser descompuestas naturalmente y que contaminarían y dañarían todos y cada uno de los ecosistemas naturales, poniendo en riesgo la permanencia de algunas especies y hasta la nuestra. BIBLIOGRAFIA Bensaude-Vincent, B. Stengers, I. (1997). Historia de la Química , Addison-Wesley Iberoamérica S. A, Madrid. Boyle, R. (1980). Dicscovery of Chemical Indications , Ambix, 27, Brock, W. (1992). Historia de la Química , Alianza, Madrid. Faraday, M. ( 1827 ). Chemical Manipulation. Jacques, J. (1954). La These de Doctoral de August Laurent et la Theorie of des Combinaisons Organiques , (1836). Bulletin de la Societe Chimique de Frace. Laurent, A. (1836). “Teoría de las Combinaciones Orgánicas”, Análisis de Química,
Laurent, A. ( 1854 ). ”Forder of modern Organic Chemestry”, Chimia, 4. Mendeleive, D. (1872). “La loi Periodique des Elements Chimiques”. Trad, al francés en Le Moniteur Scientifique. Mendeleive, D. ( 1899 ). An Attempt Towards a Chemical Conceptions of Ether , London, New York, Bombay,
