Actualizado el martes, 11 abril, 2023
La química es una de las ciencias más importantes de la historia, y sus descubrimientos tienen un gran impacto en el mundo. Desde la comprensión de la naturaleza de la materia hasta el desarrollo de nuevos materiales, la química ha sido la fuerza impulsora detrás de muchos de los mayores logros de la humanidad. En este artículo, veremos algunos de los hitos más significativos de la química que cambiaron la historia. Discutiremos descubrimientos clave como el desarrollo de la teoría atómica, el descubrimiento de nuevos elementos y los avances en síntesis química y catálisis. También exploraremos cómo estos descubrimientos han dado forma a nuestra comprensión actual de la química y sus aplicaciones en la vida cotidiana.
The Chemistry Book (por Derek B. Lowe) nos lleva en un recorrido por la historia de la química desde los primeros avances de la Edad del Bronce hasta un futuro posible donde la energía limpia y renovable es una realidad cotidiana. Aprende sobre los eventos y descubrimientos que han cambiado el mundo.
Los hitos de la química están llenos de historias fascinantes e individuos notables que nos han acercado a comprender todas las reacciones químicas complejas que ocurren a nuestro alrededor. Muchos de los descubrimientos son tanto más sorprendentes cuanto que ocurrieron por accidente. Otros eventos tienen un trasfondo trágico ya que nos han enseñado los peligros de ciertas sustancias químicas. Se han perdido muchas vidas, pero la química también está detrás de muchos de los avances que se han hecho a lo largo de los años para salvar y prolongar vidas. La química aún puede sorprendernos en los próximos años si los científicos pueden encontrar una manera de crear combustibles limpios y eliminar el dióxido de carbono dañino de la atmósfera.
Realice un recorrido histórico por algunos de los hitos más importantes de la química.
No necesita un título en química para saber que este campo está repleto de personajes fascinantes, giros inesperados de los acontecimientos y muchos descubrimientos dramáticos. A veces, estos eventos pueden ser irónicos, como la invención de la dinamita, y otras veces, pueden ser trágicos, como el descubrimiento de la verdadera naturaleza del radio.
Si bien no podemos guiarlo a través de cada uno de los 250 eventos en The Chemistry Book , lo trataremos con algunos aspectos destacados memorables y detalles sorprendentes. Estos descubrimientos y momentos emblemáticos abarcan los puntos altos y bajos de la historia humana: eventos que continuaremos celebrando y eventos que han servido como advertencias lamentables para las generaciones futuras.
En estas claves históricas sobre grandes descubrimientos, aprenderás:
- los orígenes químicos de la palabra “galimatías”;
- los confusos misterios detrás de la pintura al óleo azul; y
- los desafíos que se interponen en el camino del combustible de hidrógeno.
Aquí hay una tabla de algunos hitos importantes en la historia de la química:
| Tipo de descubrimiento | Quién lo descubrió | Año de descubrimiento | Significado del descubrimiento |
|---|---|---|---|
| Ley de conservación de la masa | Antoine Lavoisier | 1785 | Estableció la base para la química moderna al demostrar que la masa no se crea ni se destruye en una reacción química, sino que se conserva. |
| Ley de proporciones definidas | Joseph Proust | 1794 | Descubrió que los elementos siempre se combinan en proporciones fijas y definidas en una reacción química, sentando las bases de la estequiometría. |
| Descubrimiento del oxígeno | Joseph Priestley y Carl Wilhelm Scheele | 1774 | Estableció la existencia de un elemento químico que es esencial para la respiración y la combustión, sentando las bases de la bioquímica y la termodinámica. |
| Teoría atómica | John Dalton | 1803 | Propuso la idea de que la materia está compuesta por pequeñas partículas llamadas átomos, sentando las bases de la física y la química moderna. |
| Descubrimiento de la radiactividad | Marie Curie y Pierre Curie | 1898 | Descubrieron que ciertos elementos pueden emitir radiación espontáneamente, sentando las bases de la física nuclear y la medicina moderna. |
| Descubrimiento de la estructura del ADN | James Watson y Francis Crick | 1953 | Descubrieron la estructura de la molécula de ADN, sentando las bases de la biología molecular y la genética moderna. |
| Descubrimiento de la tabla periódica | Dmitri Mendeleev | 1869 | Organizó los elementos químicos en una tabla periódica basada en su número atómico y propiedades químicas, lo que permitió predecir las propiedades de elementos desconocidos y sentó las bases de la química inorgánica. |
Estos descubrimientos cambiaron la forma en que entendemos la química y sentaron las bases para muchos de los avances científicos que hemos visto en los siglos siguientes.
Listado de los 10 químicos más famosos de la historia
Aquí te presentamos una lista de los 10 profesionales químicos más famosos de la historia:
- Antoine Lavoisier (1743-1794): Considerado el padre de la química moderna por sus trabajos en la ley de conservación de la masa y el descubrimiento del oxígeno.
- Dmitri Mendeléyev (1834-1907): Famoso por crear la tabla periódica de los elementos químicos en 1869.
- Marie Curie (1867-1934): Química y física polaca, conocida por sus descubrimientos en radioactividad y por ser la primera mujer en ganar un Premio Nobel.
- Linus Pauling (1901-1994): Conocido por su trabajo en enlaces químicos, estructura molecular y la importancia de la vitamina C.
- Robert Boyle (1627-1691): Considerado uno de los padres de la química moderna, conocido por su trabajo en la relación entre la presión y el volumen de los gases.
- Joseph Priestley (1733-1804): Descubridor del oxígeno en 1774 y pionero en la química de gases.
- Fritz Haber (1868-1934): Químico alemán conocido por su trabajo en la síntesis de amoníaco y su papel en la producción de explosivos durante la Primera Guerra Mundial.
- Svante Arrhenius (1859-1927): Famoso por su trabajo en la teoría de la disociación electrolítica y la termodinámica química.
- Robert Bunsen (1811-1899): Inventor del mechero de Bunsen y pionero en espectroscopia.
- Irving Langmuir (1881-1957): Conocido por sus trabajos en la estructura molecular y la adsorción en superficies. Ganador del Premio Nobel en Química en 1932.
Listado de las 10 químicas más famosos de la historia
Aquí te presentamos una lista de las 10 mujeres químicas más famosas de la historia:
- Marie Curie (1867-1934): Química y física polaca, conocida por sus descubrimientos en radioactividad y por ser la primera mujer en ganar un Premio Nobel.
- Dorothy Crowfoot Hodgkin (1910-1994): Química británica, ganadora del Premio Nobel en 1964 por su trabajo en la determinación de la estructura de la vitamina B12 y la penicilina mediante técnicas de cristalografía.
- Rosalind Franklin (1920-1958): Química y cristalógrafa británica, conocida por su trabajo en la difracción de rayos X de ADN, el cual fue fundamental en el descubrimiento de la estructura de la doble hélice de ADN.
- Gertrude B. Elion (1918-1999): Química estadounidense, conocida por su trabajo en el desarrollo de medicamentos para tratar enfermedades como la leucemia y el herpes.
- Tu Youyou (1930-): Química china, ganadora del Premio Nobel en 2015 por su trabajo en el descubrimiento de la artemisina, un medicamento utilizado para tratar la malaria.
- Marie Maynard Daly (1921-2003): Química estadounidense, pionera en la investigación de la biología celular y la bioquímica, y la primera mujer afroamericana en obtener un doctorado en química en la Universidad de Columbia.
- Alice Ball (1892-1916): Química estadounidense, conocida por su trabajo en el desarrollo de un tratamiento efectivo para la lepra a base de aceite de chaulmoogra.
- Ellen Swallow Richards (1842-1911): Química estadounidense, pionera en la ecología y en la aplicación de la química en la salud pública y la nutrición.
- Ida Noddack (1896-1978): Química alemana, conocida por su trabajo en la teoría de la fisión nuclear y por ser una de las primeras científicas en plantear la posibilidad de la existencia del elemento químico 43, el tecnecio.
- Stephanie Kwolek (1923-2014): Química estadounidense, conocida por su trabajo en el desarrollo de la fibra de Kevlar, utilizada en la fabricación de chalecos antibalas y otros productos resistentes al impacto y la abrasión.
Cuándo se empezó a experimentar con la química
Los logros humanos en química comenzaron en la Edad del Bronce.
Nuestro planeta siempre ha sido el hogar de asombrosos procesos químicos. Tome los cristales de dos pisos de altura que llenan las cuevas en México: la Cueva de Los Cristales. Estos gigantescos pilares son un ejemplo alucinante de lo que sucede cuando el yeso mineral común se sumerge en agua que está siendo calentada por el magma y luego pasa siglos enfriándose durante una edad de hielo. Las cuevas parecen sacadas de una extraña película de ciencia ficción. Pero son ejemplos reales, asombrosos y más grandes que la vida de reacciones químicas que no necesitaron la participación humana.
Es difícil decir cuál fue el primer descubrimiento químico humano. ¿Fue el primer fuego hecho por el hombre? ¿O la primera vez que alguien usó una planta para ayudar a curar una herida?
Si bien el cobre ya se usaba para algunas herramientas básicas, alrededor del año 3300 a. C., encontramos un material mejor, más fuerte y más duradero en el bronce.
Esencialmente, el bronce es lo que sucede cuando se agrega estaño al cobre. Y lo que hizo posible esta combinación fueron los viajes y el comercio. Alrededor del 2000 a. C., el estaño de Cornualles, en el suroeste de Inglaterra, comenzó a aparecer en el Mediterráneo. Con el tiempo, algunos de los trabajadores metalúrgicos más atrevidos de Mesopotamia comenzaron a experimentar con los materiales que tenían, incluidos el plomo, el níquel, la plata y el cobre. Finalmente, nació el bronce.
Con el tiempo, los griegos agregarían más plomo a la mezcla para que el bronce fuera más fácil de trabajar, y luego se agregaría zinc para hacer el latón. A pesar de los cambios a lo largo de la historia, el bronce siempre ha sido el metal elegido para las campanas, y todavía se puede encontrar en los platillos de su batería estándar.
Alrededor de 1300 a. C., la Edad del Bronce pasó a la Edad del Hierro. Pero esto no fue porque el hierro fuera visto como un metal superior. El bronce es, de hecho, más duro y mucho menos propenso a la corrosión. Realmente, lo que el hierro tenía a su favor era la disponibilidad.
La primera tecnología del hierro consistía en calentar carbón vegetal y mineral de hierro, produciendo un trozo de hierro crudo fundido en el fondo del horno. Las impurezas fueron luego, literalmente, martilladas. Este siempre ha sido un proceso que requiere mucha mano de obra y requiere mucho aire forzado para mantener los hornos encendidos a altas temperaturas. Para obtener tales condiciones, se cree que algunas operaciones de fundición eran estacionales, para aprovechar las condiciones recurrentes similares a las de los monzones.
Pero a pesar de todo esto, las capacidades de fundición de hierro se extendieron rápidamente, aunque es posible que lugares tan lejanos como la India y el África subsahariana hayan desarrollado la tecnología de forma independiente.
Qué originó el interés humano por la química
Los químicos antiguos desarrollaron técnicas de purificación y refinamiento, a menudo con la esperanza de obtener oro y vida eterna.
Nunca sabremos quién fue el primer químico, pero tenemos un nombre para el primer químico documentado: Tapputi. Según una tablilla fechada alrededor del año 1200 a. C., Tapputi era el nombre de una mujer babilónica que elaboraba perfumes con ingredientes como la mirra y el bálsamo. También purificó sus brebajes calentándolos y recogiendo los vapores. Entonces, podemos considerar el año 1200 a. C. como la primera referencia documentada de un proceso de purificación que involucra destilación y filtración.
Al igual que la fundición del hierro, muchas culturas supieron hacer perfumes. Pero cuando se trata de otras áreas y tecnologías, los secretos abundaban en el mundo antiguo.
Hasta el 550 a. C., personas como los egipcios simplemente usaban agua para limpiar los escombros y recolectar pedazos de oro. Luego vino el rey Creso de Lidia y una nueva técnica para refinar el oro. Utilizando una aleación de oro y plata llamada electrum, los lidios refinaban el oro puro.
Los métodos exactos de su refinamiento aún están siendo ensamblados por historiadores y arqueólogos. Dado que este proceso probablemente fue un secreto lidio no documentado, aún se desconoce mucho. Pero una cosa es segura: aprovecharon al máximo lo que tenían. Con el uso de plomo fundido y sal, crearon monedas. El proceso puede haber diluido el contenido de oro, pero al estampar las monedas con figuras mitológicas, héroes y animales, establecieron un valor que le brindó al rey Creso una ganancia ordenada y constante.
Avancemos rápidamente hasta el comienzo de la dinastía Han, alrededor del 210 a. Aquí encontramos el uso temprano del mercurio, un extraño metal líquido que no necesitaba refinación. El primero en usar grandes cantidades de mercurio de manera significativa fue Qin Shi Huang, el legendario “primer emperador de China”. Puede que estés familiarizado con el gran ejército subterráneo de soldados, moldeados en terracota, que el emperador había hecho para su tumba. Bueno, esa tumba también consistía en una réplica a escala de sus palacios, completa con un río en miniatura de mercurio que fluye.
Irónicamente, Qin Shi Huang pudo haber usado medicamentos que contenían mercurio en un intento equivocado de inmortalidad. Ahora sabemos que el mercurio es realmente venenoso, especialmente en los compuestos que permiten que el cuerpo lo absorba más fácilmente. Lamentablemente, pasaría mucho tiempo antes de que esto se supiera, y el mercurio siguió siendo un ingrediente medicinal durante algún tiempo.
Técnicas antiguas de la química que son un misterio
Algunas técnicas antiguas tardaron cientos de años en comprenderse, mientras que otras siguen siendo un misterio.
Vayamos desde el comienzo de la dinastía Han hasta el final, llevándonos alrededor del año 200 d.C. Aquí es cuando vemos la apariencia de la verdadera porcelana.
Antes de esta fecha, había todo tipo de cerámicas impresionantes, pero ninguna tan hermosa como la porcelana. Hacerlo requiere una mezcla de ceniza de hueso, vidrio molido, cuarzo, alabastro o feldespato y arcilla de caolín, que originalmente vino de la aldea en el suroeste de China que comparte su nombre. La porcelana también requiere la cantidad justa de agua y niveles extremadamente altos de calor.
Las proporciones y medidas precisas eran un secreto muy guardado, incluso cuando la producción de porcelana aumentó en los siglos siguientes. En el siglo XIII, la porcelana finalmente llegó a Europa, pero aún así, nadie fuera de China sabía cómo recrear este arte inmaculado.
Pero no fue por falta de intentos. Finalmente, en 1708, un alquimista encarcelado en Dresde, llamado Johan Frederick Bottger, junto con el médico, físico y filósofo Ehrenfried Walther von Tschirnhaus, descifraron el código. El gran avance se produjo cuando el dúo finalmente pudo obtener arcilla de caolín y alabastro importados. El logro le valió a Bottger su libertad, junto con un puesto al frente de una nueva fábrica de porcelana.
Alrededor del año 800 d. C., se estaban produciendo muchos avances científicos en las culturas islámica y china. Uno de los líderes en este campo fue un hombre conocido en Occidente como «Geber». Su nombre completo era Abu Musa Jabir ibn Hayyan y vivía en lo que ahora es Irak. “Geber” practicaba la alquimia, así como la numerología, la astrología y la medicina.
El santo grial para ibn Hayyan y muchos otros alquimistas que siguieron su estela fue la piedra filosofal. Él creía que cualquier metal podía descomponerse y reformarse en otro metal, si tan solo tuviéramos el elixir adecuado para que esto sucediera. Este elixir llegó a ser conocido como la piedra filosofal, y pasaría algún tiempo antes de que los científicos legítimos abandonaran la persecución.
Pero mucho de lo que sabemos sobre Geber se enturbia por el hecho de que su trabajo atrajo a muchos seguidores que escribieron manuscritos usando su nombre. Gran parte de esta escritura usaba símbolos y lenguaje codificado que es casi imposible de descifrar. De hecho, este extraño lenguaje alquímico es de donde obtuvimos la palabra «galimatías».
Descubrimientos químicos con consecuencias no deseadas
Las buenas y virtuosas intenciones a veces pueden conducir a consecuencias no deseadas.
Mientras ibn Hayyan intentaba convertir el hierro en oro, los alquimistas en China también intentaban transmutar los metales. Es probable que estos esfuerzos y la búsqueda continua de elixires que prolongan la vida les trajeron algo completamente diferente: la pólvora.
El primer indicio de pólvora se encuentra en un texto taoísta, fechado alrededor del año 850 d.C. Para 1044, el ejército de China tenía múltiples recetas para el producto explosivo.
Casi se podría decir que era solo cuestión de tiempo, porque dos de los ingredientes principales, el azufre y el carbón, seguramente estarían en la mayoría de los laboratorios de alquimistas. El ingrediente que falta es el oxidante: nitrato de potasio. Esto podría haberse agregado usando nitro mineral, también conocido como salitre, o podría haberse encontrado en cuevas, alrededor de los bordes de los excrementos de guano de murciélago. En cualquier caso, una vez descubierto, su potencial explosivo habría sido inmediato.
El apodo de la pólvora finalmente se convirtió en «nieve china», y sería un secreto militar durante mucho tiempo, hasta que la expansión del imperio mongol difundió este secreto a otros imperios mundiales. Para 1326, las primeras armas fabricadas en Europa cambiarían para siempre las reglas de la guerra.
Por supuesto, la pólvora no resultó ser un elixir para prolongar la vida, pero en el siglo XVI se estaban logrando algunos avances en esta dirección. En 1538, el campo de la toxicología despegó gracias a los esfuerzos del alquimista y filósofo suizo Paracelso. Si bien la mayoría de los alquimistas todavía estaban obsesionados con la fabricación de oro y plata, Paracelso dijo que sus intenciones eran «considerar solo qué virtud y poder pueden estar en las medicinas».
Por su parte, Paracelso fue de los primeros en reconocer los efectos que los agentes externos pueden tener sobre la salud humana. Su estudio de los mineros lo llevó a sugerir que los vapores tóxicos, y no los malos espíritus de la montaña, podrían estar causando sus problemas pulmonares.
En 1540, el médico y botánico alemán Valerius Cordus mezcló alcohol etílico con ácido sulfúrico para obtener éter dietílico. Ese mismo año, Paracelso publicó un tratado que señalaba el efecto que los vapores de éter tenían en los animales, haciéndolos perder el conocimiento, lo que pensó que con el tiempo sería utilizado por los humanos.
Tenía razón: en la década de 1840, el éter se convirtió en el primer anestésico quirúrgico, así como en la base de las «fiestas con éter» entre los estudiantes de cirugía.
Momentos históricos importantes para el desarrollo de la ciencia química
En el siglo XVII, los acontecimientos que cambiaron el mundo precedieron a un cambio hacia la ciencia pura.
Otro hito importante en la historia de la química médica llegó en 1631. Ese año, los jesuitas habían regresado a Roma después de un viaje al Nuevo Mundo y trajeron una nueva medicina increíble. Era un compuesto derivado de la corteza de los árboles de quina de América del Sur. La medicina vendría a ser conocida como quinina .
Roma sufría innumerables casos de malaria cada año, pero la gente aún tenía que vincular estos casos con los pantanos infestados de mosquitos de la ciudad. La mayoría de la gente vinculó la causa a los «vapores malos», que es lo que realmente significa la malaria .
El pueblo quechua de Bolivia y Perú había estado usando la corteza del árbol para tratar síntomas como escalofríos y escalofríos, dos de los indicadores de la malaria. Y aunque la quinina funciona como relajante muscular, más tarde demostró ser excelente para combatir la malaria. Resulta que la medicina va directamente contra los parásitos de la malaria. Lo que hace exactamente sigue siendo un misterio, pero la quinina cambió las reglas del juego.
Entre 1620 y 1630, España conoció los beneficios de la quinina a través de los misioneros jesuitas. Las potencias coloniales europeas ahora podían aventurarse con protección contra los elementos mortales del mundo desconocido.
Pero en el lado positivo, la quinina se convirtió en un compuesto muy estudiado. Durante siglos, quienes intentaron sintetizar la medicina ayudaron a avanzar en el campo de la química orgánica. Después de que el químico alemán Paul Rabe lo sintetizara parcialmente en 1918, los químicos estadounidenses William von Eggers Doering y Robert Burns Woodward se convirtieron en los primeros en lograr la síntesis total en 1944.
De hecho, a partir del siglo XVII, se lograron grandes avances en la química. Y la alquimia finalmente quedó relegada a un campo cada vez mayor de ciencia pura.
En 1661, Robert Boyle publicó El químico escéptico , que efectivamente sentó las bases de la química moderna. En lugar de mirar las cosas desde el punto de vista clásico, que involucraba el concepto griego de los cuatro elementos (aire, tierra, fuego y agua), Boyle propuso la teoría de los átomos como el componente fundamental de todos los elementos. También propuso que el movimiento y las reacciones a nivel atómico podrían explicar el mundo que nos rodea.
Muchas de sus predicciones terminarían siendo acertadas. Y afortunadamente para Boyle, la Era de la Ilustración apenas estaba comenzando, y una nueva era de ciencia y razón estaba lista para abrazar sus ideas.
Los descubrimientos químicos que hicieron evolucionar el mundo moderno
En los siglos XVIII y XIX, la síntesis química siguió avanzando.
Si alguna vez ha puesto pintura en un lienzo, es muy probable que haya oído hablar del color azul de Prusia. Pero es posible que se sorprenda al descubrir cuán colorida es la historia del azul de Prusia y el papel memorable que desempeñó en la historia de la química.
Antes de 1700, el azul era en realidad un color raro en las pinturas europeas. Esto se debe a que era muy caro. La única fuente confiable de pintura al óleo azul provino de piedras de lapislázuli que se obtuvieron de Afganistán. Hubo un tiempo en que había un «azul egipcio», pero la receta de este color se perdió en algún lugar con el colapso del imperio romano. Entonces, si una figura en una pintura estuviera decorada con el color azul, podría estar seguro de que la persona tenía el estatus más alto.
Luego, en 1706, el tintorero alemán Johann Jacob Diesbach hizo un descubrimiento sorprendente. Estaba tratando de crear un nuevo pigmento rojo usando cochinilla, que proviene de escarabajos triturados. Pero como los reactivos que estaba usando estaban contaminados, Diesbach terminó con azul en lugar de rojo. Pronto, se vendieron pinturas al óleo con el nombre de azul de Prusia y azul de Berlín.
Pero ese no es el final de la historia. Si bien la receta básica del azul de Prusia se filtró a la Royal Society de Londres en 1724, desglosar la química detrás de la sustancia fue mucho más difícil. De hecho, fue más de 250 años después, en la década de 1970, cuando se entendió por completo el perfil químico completo del azul de Prusia.
Al igual que la quinina, este desafío fue una bendición para la química orgánica. En el camino, produjo cianuro de hidrógeno, llamado «ácido prúsico» por el azul de Prusia, así como un medicamento para tratar el envenenamiento por metales.
Sin embargo, no pasó mucho tiempo antes de que la síntesis terminara en el centro de un tema de división entre químicos y científicos en general.
En 1828, el químico alemán Friedrich Wohler sintetizó con éxito la urea, una biomolécula relativamente simple que se encuentra en la orina. ¿Qué hay de controvertido en eso? Bueno, Wohler hizo algo que anteriormente solo había sido hecho por criaturas vivas, y lo hizo utilizando materiales completamente no orgánicos como el cianato de mercurio.
Esto provocó un debate sobre el tema del vitalismo , y es posible que nunca se descanse por completo. Aquellos que abrazan el vitalismo creen que hay algo único y especial en los seres vivos, una esencia o espíritu del que deben carecer los seres no vivos. Pero aquí estaba la síntesis de urea de Wohler, desafiando esta misma idea.
Inventos que dependieron de diversos descubrimientos en química
En muchos casos, los eventos históricos requirieron múltiples descubrimientos.
¿Te suena el nombre de Christian Friedrich Schönbein? A menos que ya esté bien versado en la historia de la química, probablemente no esté familiarizado con este químico alemán. Sin embargo, ha jugado un papel en algunos descubrimientos importantes y aún muy relevantes.
Un día de 1832, Schönbein estaba limpiando un derrame en el laboratorio y usó su delantal de algodón para limpiar lo que era ácido nítrico y sulfúrico. Ningún daño hecho, ¿verdad? Pero entonces Schönbein puso el delantal junto a la chimenea para que se secara. No pasó mucho tiempo antes de que un destello explosivo incendiara su delantal.
Si bien es posible que haya perdido un delantal, Schönbein descubrió la nitrocelulosa, que es lo que se crea cuando el algodón se trata con ácido nítrico. Esto pronto se hizo más conocido como guncotton . Por supuesto, la gente se interesó de inmediato en una posible alternativa a la pólvora, pero el algodón pólvora demostró ser impredecible y peligroso.
Pero más tarde, en 1847, el químico italiano Ascanio Sobrero decidió ver qué pasaba cuando, en lugar de algodón, nitraba glicerina, un carbohidrato almibarado. Lo que creó fue, por supuesto, nitroglicerina, y era tan peligrosamente explosiva que Sobrero trató de mantener los resultados en secreto durante algún tiempo.
Sin embargo, un químico cercano a Sobrero, Alfred Nobel, escuchó hablar de la nitroglicerina y decidió estabilizarla. Resultó que todo lo que tenía que suceder era que la nitroglicerina fuera absorbida por otro material. El resultado fue dinamita .
Ahora, veamos otra de las contribuciones de Schönbein a la ciencia. En 1840, descubrió el ozono .
Mientras realizaba experimentos de laboratorio que implicaban pasar una corriente eléctrica a través del agua, Schönbein notó un olor extraño. Tomó el olor como signos de una nueva sustancia y la llamó ozono, por la palabra griega ozein , que significa oler.
Es posible que haya olido lo que hizo Schönbein hace tantos años si alguna vez estuvo cerca de una tormenta eléctrica y notó cierto olor a «aire fresco». Los rayos, como la corriente eléctrica con la que estaba experimentando Schönbein, también producen ozono. Pero el ozono es un gas, y en realidad es tóxico. Sin embargo, su presencia en la atmósfera superior es importante y útil. El ozono absorbe y protege la vida en el planeta de los peligros de la luz ultravioleta.
Los descubrimientos químicos más peligrosos
Ciertas sustancias siempre van a ser peligrosas. A veces, hay formas de reemplazar estas sustancias con algo mejor, pero otras veces, los beneficios superan los riesgos.
En el caso de los espejos, el material peligroso ni siquiera estaba haciendo un gran trabajo. Los primeros espejos se fabricaban mediante un proceso que consistía en colocar capas de vidrio con papel de aluminio que había estado expuesto a mercurio líquido. Entonces, no solo eran corrosivos y potencialmente venenosos, sino que tampoco hicieron un gran trabajo al proporcionar una imagen reflectante.
Afortunadamente, en 1856, el químico alemán Justus von Liebig ideó el espejo nuevo y mejorado. Liebig mezcló un complejo de plata/amina con una solución de azúcar y luego aplicó esta mezcla a una superficie de vidrio. Luego, las moléculas de azúcar serían oxidadas por la plata, lo que resultó en que el azúcar se convirtiera en un ácido soluble que, a su vez, permitió que la mezcla se redujera a una capa extremadamente reflectante de plata elemental.
Sin embargo, hay una trampa peligrosa. Si la solución de plata/amina no se usa de inmediato, puede sufrir más reacciones que la convertirán en nitruro de plata. ¡Esta sustancia es tan inestable que puede explotar aparentemente sin ninguna razón!
Luego está el diazometano . Este es un compuesto químico que tiene una larga lista de incentivos para explotar, incluidos la luz solar, el calor y los bordes afilados. Como resultado, requiere un cuidado inmenso y una cristalería especial y pulida cuando se usa. Ah, ¿y mencionamos que también es altamente venenoso?
Sin embargo, la cuestión es que el diazometano puede hacer maravillas. Es uno de los grandes reactivos de la química. Esto significa que al agregar diazometano, los químicos pueden obtener una amplia gama de reacciones con la mayor facilidad. Sí, es temperamental y tóxico, pero también es una de las herramientas más útiles en la caja de herramientas de un químico.
Pero si hablamos de sustancias tóxicas, tenemos que mencionar una que es prácticamente sinónimo de veneno: el cianuro . Si usa un anillo, un collar o un reloj de oro, es muy probable que se haya usado cianuro para extraer y purificar ese oro.
En 1887, un químico escocés y dos médicos de Glasgow inventaron el proceso MacArthur-Forrest, que implica el uso de una solución de cianuro para disolver el oro de trozos de mineral. Algunos lugares han prohibido el proceso debido al peligro inherente de usar grandes cantidades de agua infundida con cianuro. Pero dado lo barato que es el proceso y lo alta que sigue siendo la demanda de oro, todavía se usa en la actualidad.
Descubrimientos químicos más dañinos para la humanidad
Uno de los mayores avances a principios del siglo XX fue nuestra comprensión de las sustancias radiactivas.
Una de las primeras pistas llegó en 1896 cuando el físico francés Antoine-Henri Becquerel descubrió que las sales de uranio podían hacer que las placas fotográficas quedaran expuestas. Becquerel sabía que los compuestos de uranio emitían algún tipo de radiación.
Los hallazgos de Becquerel despertaron el interés de Marie y Pierre Curie, quienes dirigían un laboratorio especializado en la investigación de cristales y magnetismo. Marie inició una búsqueda rigurosa de otras sustancias que emitieran una radiación similar. Esto la llevó al elemento torio y al mineral pechblenda . A través de la pechblenda, aisló dos nuevas sustancias radiactivas, el polonio , llamado así por el país de origen de Marie, Polonia, y el radio .
Este trabajo tomó años de esfuerzo y mucha pechblenda. No fue hasta 1902 que su trabajo culminó con una disertación de Marie que terminó siendo galardonada con dos premios Nobel. Pero lo que los Curie no se dieron cuenta fue que todos los días estaban siendo envenenados por la radiación. De hecho, los libros de laboratorio de la pareja siguen siendo peligrosamente radiactivos hasta el día de hoy. Se almacenan en cajas revestidas de plomo y requieren ropa protectora para manipularlas.
Aún así, pasaría algún tiempo antes de que se entendiera realmente el peligro. En 1913, dos físicos británicos, Ernest Rutherford y Frederick Soddy, descubrieron una pieza del rompecabezas. Descubrieron que el radio era en realidad el resultado de la descomposición de los átomos de uranio. Esto significaba que un elemento podía tener múltiples formas, que Soddy denominó isótopos , por las palabras griegas iso y topos , que significan “igual” y “lugar”.
Pero en lugar de parecer un peligro, los elementos radiactivos primero mostraron signos de beneficios curativos, especialmente cuando se trataba de detener la propagación de células cancerosas y enfermedades de la piel. Cuando esto llamó la atención del público, algunos empresarios tuvieron la idea de vender pastas dentales y cremas para la piel radiactivas. Uno de esos productos era un tónico llamado ‘Radithor’, que se jactaba de que cada botella contenía una dosis de radio.
Lamentablemente, esta afirmación era cierta. Una de las víctimas de Radithor fue el propietario de la compañía siderúrgica de Pittsburgh, Eben Byers, quien afirmó beber hasta tres botellas de Radithor todos los días y sirvió como portavoz del tónico. En 1932 perdió la vida a causa de un cáncer de huesos y tuvo que ser enterrado en un ataúd revestido de plomo. En cuanto al lado positivo de la historia, su muerte condujo a una represión federal contra productos como Radithor y nuevas leyes que requieren pruebas y aprobación antes de que dichos productos puedan ingresar al mercado.
Estudios de la peligrosidad de los descubrimientos químicos
Pasaron décadas antes de que se revelaran los efectos de la gasolina con plomo.
Como muestra la historia de Radithor, a veces las ganancias y la química conducen al desastre. Otro capítulo poco halagador en la historia de la química pertenece al tetraetilo de plomo.
Desarrollado en 1921 por el director de General Motors, Charles Kettering, y el químico Thomas Midgley Jr., el tetraetilo de plomo se agregó a la gasolina para automóviles para permitir que el combustible se quemara de manera más uniforme. Y aunque hizo exactamente eso, también provocó que se liberaran cantidades dañinas de plomo a través de los gases de escape.
A pesar de que ocurrieron muchas muertes durante la fabricación de la gasolina de etilo, como se la llamó en el mercado, Midgley juró en una conferencia de prensa que el tetraetilo de plomo era seguro. Incluso sostuvo un poco debajo de su nariz para lograr un efecto dramático. Sin que nadie lo supiera en ese momento, Midgley ya había estado tratando de recuperarse del envenenamiento por plomo.
La imagen completa de la contaminación por plomo no se aclararía hasta 1965, después de que se publicara el trabajo del químico geológico estadounidense Clair Cameron Patterson. Patterson no se propuso descubrir la contaminación por plomo. En realidad, estaba estudiando la descomposición de los isótopos de uranio y plomo como una forma de establecer técnicas de datación. En 1956, estimó la edad de la Tierra en alrededor de cuatro mil quinientos millones de años, un cálculo que ha resistido el escrutinio científico.
Entonces, Patterson tomó muestras de todo el mundo y analizó los niveles de plomo. Publicó sus hallazgos en un libro titulado Ambientes contaminados y naturales con plomo del hombre . Reveló que la introducción de gas tetraetilo en automóviles y aviones de todo el mundo se había convertido rápidamente en el contribuyente número uno a la contaminación por plomo en el planeta. Esto no solo estaba afectando la atmósfera. El plomo estaba envenenando el agua y la cadena alimenticia también.
El aumento dramático fue demasiado para que algunos científicos lo creyeran, pero los datos de Patterson se verificaron y muchos países comenzaron a prohibir el plomo en la gasolina, la pintura, las tuberías de agua y otros productos.
Pero ese no es el final de la historia para el químico Thomas Midgley Jr. En 1974, solo un año después de que la Agencia de Protección Ambiental comenzara a eliminar gradualmente el gas etílico, nos enteramos de otro invento dañino para el planeta relacionado con Midgley y Charles Kettering: el freón .
Los descubrimientos químicos que más muertes han causado
Érase una vez, tener un refrigerador era una propuesta peligrosa. En la década de 1920, los refrigeradores funcionaban expandiendo y comprimiendo gases. Para algunas unidades, ese gas era propano. Para otros, era amoníaco o dióxido de azufre. Todos estos gases implicaban algún tipo de riesgo, ya fueran tóxicos para respirar o altamente inflamables. Y dado que muchos de los gases eran naturalmente corrosivos, un refrigerador con fugas era algo muy común.
Freon , el nombre comercial del diclorodifluorometano , se desarrolló en 1930 para resolver este problema. Era a la vez no inflamable y no corrosivo. Pronto se utilizó para una serie de otros productos, como laca para el cabello e inhaladores para el asma.
Pero más de 40 años después, se descubrió que los clorofluorocarbonos (CFC) como el freón aumentaban los niveles de radicales libres de cloro en la atmósfera. Resulta que los CFC también reaccionan a la luz ultravioleta, y esta reacción conduce a un ciclo dañino.
La luz ultravioleta hace que los CFC se descompongan y liberen radicales libres de cloro, lo que luego hace que el ozono se descomponga, lo que, a su vez, libera aún más radicales libres. Por lo tanto, una pequeña cantidad de CFC genera grandes problemas. De hecho, un radical de cloro puede resultar en la destrucción de decenas de miles de moléculas de ozono.
Esto se hizo evidente en 1974 cuando el químico estadounidense Frank Sherwood Rowland y el químico mexicano Mario José Molina publicaron su estudio sobre los CFC y el ozono. Efectivamente, la capa de ozono que protegía el planeta se estaba agotando seriamente, y pronto se aprobaron leyes para prohibir el uso de CFC como el freón.
A fines de la década de 1900, se hizo cada vez más evidente que ciertos productos químicos tenían consecuencias desastrosas si no se manejaban con sumo cuidado. Un incidente en la década de 1980 dejó esto dolorosamente claro.
En 1984, el peor desastre químico de su época tuvo lugar en Bhopal, India. Ocurrió en una planta de Union Carbide que fabricaba un compuesto utilizado para pesticidas, conocido como MIC, o isocianato de metilo. Este químico puede causar irritación en los ojos si solo hay dos partes por millón en el aire. Si esa cantidad supera las veinte partes por millón, sus pulmones pueden dañarse.
En la noche del 2 de diciembre de 1984, treinta toneladas métricas de MIC se filtraron de la planta y cubrieron 25 millas cuadradas del área circundante. La causa de la fuga sigue siendo un tema de debate, pero muchos del medio millón de residentes de Bhopal sufrieron casos prolongados de traumatismos oculares y pulmonares.
Descubrimientos químicos que más vidas han salvado
Ha habido antiguos egipcios experimentales, alquimistas ambiciosos en China y químicos europeos estudiosos durante la Era de la Ilustración. A lo largo de la historia, una cosa se ha mantenido cierta: tenemos la urgencia de derivar medicinas curativas y que prolonguen la vida a partir de la notable variedad de moléculas del planeta.
En 1988, se otorgó un premio Nobel a tres científicos que reflejan nuestros esfuerzos modernos en la búsqueda interminable de nuevos medicamentos. Dos de esos científicos eran sus colegas estadounidenses Gertrude Belle Elion y George Herbert Hitchings. Sus innovadoras técnicas de investigación ayudaron a desarrollar medicamentos efectivos para combatir la malaria, el cáncer, las infecciones bacterianas y el VIH/SIDA.
En lo que Elion y Hitchings fueron pioneros fue en la elaboración de derivados de purina . Esta es una clase de compuestos que ayudan a formar biomoléculas como el ADN. Tener un marco de purina les da a los investigadores un gran primer paso en la fabricación de nuevos medicamentos, y quién sabe dónde estaríamos ahora sin su trabajo.
El tercer homenajeado del premio Nobel de 1988 fue el médico y farmacólogo escocés Sir James Whyte Black. Es responsable de dos de los medicamentos más vendidos del mundo, o al menos de los compuestos que se usan en esos medicamentos: cimetidina , que trata las úlceras, y propranolol , que trata las enfermedades cardíacas.
Otro importante paso adelante en el desarrollo de fármacos se produjo en 2010, cuando las fuerzas combinadas de la empresa farmacéutica Merck y la empresa de bioingeniería Codexis lograron el objetivo de larga data de diseñar enzimas.
Piense en ese reactivo volátil pero útil, el diazometano. Tener la enzima adecuada durante un proceso de síntesis puede marcar la diferencia. Puede hacer que las reacciones se desarrollen sin problemas, de forma limpia y rápida, que es lo que todo químico desea.
El objetivo principal de Merck era mejorar la síntesis de uno de sus medicamentos para la diabetes, la sitagliptina. Así que trajeron Codexis, y pronto estaban ejecutando una serie de variaciones de modelos de computadora, buscando la enzima adecuada para hacer el trabajo. Después de analizar más de 36,000 variaciones, finalmente encontraron lo que estaban buscando: una enzima diseñada que terminó con 27 de sus aminoácidos alterados.
Este fue un gran hito para la creación de drogas sintéticas, y podría cambiar drásticamente no solo la química médica sino también el campo de la química en general. Si bien la ingeniería de enzimas todavía es lenta y costosa en este momento, es probable que solo sea cuestión de tiempo antes de que las técnicas mejoradas y el poder de procesamiento lo hagan más efectivo y común.
Echaremos un vistazo a un par de otros desarrollos en el horizonte que podrían tener consecuencias que cambien el juego.
Descubrimientos en química que pueden ayudar a combatir el cambio climático
Los hitos futuros pueden implicar innovaciones para reducir las emisiones de dióxido de carbono.
Entonces, ¿qué depara el futuro de la química? ¿Qué eventos emblemáticos podemos esperar en los próximos años?
Muchas partes interesadas ahora buscan una fuente de energía limpia. Muchos de nuestros combustibles actuales contribuyen al efecto invernadero , un fenómeno descubierto por primera vez en 1896 por el químico sueco Svante August Arrhenius. Esencialmente, una acumulación de dióxido de carbono y vapor de agua en la atmósfera evita que el calor se escape y, por lo tanto, causa estragos en nuestro clima.
Entra hidrógeno. Si bien muchas de las fuentes de energía convenientes de la actualidad generan emisiones de dióxido de carbono, la quema de hidrógeno solo libera vapor de agua, lo que lo convierte en un combustible deseable y renovable. De hecho, la gente ha estado mirando al hidrógeno como el combustible del futuro desde al menos la década de 1970. Sin embargo, hay algunas complicaciones.
Entonces, el hidrógeno no es exactamente una fuente de energía. La electricidad se puede convertir en hidrógeno a través de un proceso que involucra agua. Pero el verdadero problema a superar es el almacenamiento. Las moléculas de hidrógeno son tan pequeñas que incluso pueden absorberse en estructuras metálicas, lo que lo convierte en un combustible difícil de almacenar. Sin embargo, el autor cree que este obstáculo podría superarse alrededor de 2025.
En la misma línea está el desarrollo de la fotosíntesis artificial , que podría llegar en torno a 2030.
La información crítica sobre la fotosíntesis se reveló en 1947 cuando el biólogo Samuel Goodnow Wildman descubrió Rubisco . Esta enzima vegetal más tarde demostró ser parte del ciclo de Calvin, que es una parte clave del proceso de fotosíntesis que implica convertir el dióxido de carbono en glucosa.
Es un eufemismo drástico decir que la fotosíntesis es extremadamente importante. Produce el oxígeno que nos mantiene vivos y regula el dióxido de carbono, lo que hace que la tierra sea habitable. Y luego está el hecho de que sin las plantas, nuestra cadena alimenticia se desmoronaría por completo.
Pero hay una cosa extraña sobre la enzima Rubisco: es muy lenta. Solo pasa por tres cambios moleculares por segundo, y nadie está realmente seguro de por qué. Entonces la pregunta es, ¿cómo podemos mejorar el proceso? Después de todo, los beneficios podrían salvar al mundo, ya que una enzima más rápida podría capturar y eliminar más dióxido de carbono de la atmósfera.
Hay otros beneficios potenciales de la fotosíntesis artificial, incluida la posibilidad de extraer hidrógeno del agua sin usar electricidad. Todo esto podría reducir drásticamente una de las principales causas de la creciente crisis climática. El tiempo dirá si los químicos de hoy podrán mejorar la naturaleza para salvar la vida.
Como muestra la historia de la pólvora, a veces las cosas que la gente descubre no tienen nada que ver con lo que se propusieron encontrar. Resulta que la historia de los hitos médicos está llena de este tipo de descubrimientos inesperados, y esto es precisamente lo que cubre el autor Morton A. Meyers en su libro de 2007, Happy Accidents: Serendipity in Modern Medical Breakthroughs .
La penicilina, Valium y Viagra son solo algunos de los principales descubrimientos médicos que ocurrieron por puro accidente. Entonces, si te gustan las historias de kismet y los giros y vueltas inesperados, te recomendamos que leas Happy Accidents .