Mort de molècules

2013/10/01 Lopez-Gazpio, Josu - EHUko Kimika Aplikatua Saileko ikertzailea Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Historia
• Kimika

XVIII. finals del segle XIX Al llarg del segle XX es va produir una gran revolució en la química. Pertanyen a aquesta època, per exemple, els fundadors de la química moderna Lavoisier, la llei de conservació de la massa enunciada, o la teoria atòmica de Dalton. Lògicament, les noves teories basades en l'experimentació van suposar l'exclusió de les quals fins llavors van ser acceptades. Potser l'exemple més conegut és el XVII. Científics de finals del segle --J. J. Becher i G. Stahl és l'ocàs de la teoria del flogisto proposada per a explicar la combustió. La comunicació dels avanços en diferents àrees de recerca va donar lloc a estretes relacions entre científics. Acadèmies, revistes científiques i trobades es van estendre pertot arreu. En la majoria dels casos, els intercanvis d'idees eren l'origen de discussions entusiastes o conflictes científics, però a vegades van ser font de reconciliacions i col·laboracions científiques. En aquest últim cas es pot situar la polèmica que Friedrich Wöhler i Justus von Liebig van tenir sobre la isomeria dels compostos químics com a punt de partida de nombroses col·laboracions.

No obstant això, l'eliminació d'idees científiques obsoletes va ser un important leitmotiv de molts científics, i els treballs realitzats amb aquesta intenció van donar lloc a grans avanços en la ciència. Per tant, cal no oblidar que totes les teories, fins i tot les errònies, han complert la seva funció en la història de la ciència i, per descomptat, de la química. Si bé els fets anteriorment esmentats -el flogisto o la isomeria - són realment atractius, la qual cosa després portaré a la plaça és una altra d'aquestes belles històries de la història de la química: F. Quan Wöhler va sintetitzar la urea i les seves conseqüències en la teoria bitalista.

Vitalisme

Vitalisme XIX. A principis del segle XX era un pensament en estat pur. El principi bàsic de la teoria vitalista era que entre el món orgànic i l'inorgànic hi ha un abisme impenetrable. Per al fisiòleg vitalista francès Xavier Bichat, els cossos vius sobrevivien a la capacitat d'enfrontar-se a forces inorgàniques que tendien a destruir-se. La pròpia vida era una competència entre les forces inorgàniques destructives enfrontades i la força de vida. Per a mantenir la vida era necessari que les forces vitals tinguessin èxit enfront de les forces químiques. L'objectiu de les forces químiques era convertir els organismes vius en elements químics bàsics. Segons aquest enfocament del vitalisme, la química orgànica i la inorgànica estaven regulades per forces absolutament contraposades.

Un altre exemple important de teoria vitalista el trobem en el llibre A Manual of Chemistry, escrit per John Webster, que s'utilitzava en la Universitat d'Harvard abans de l'experiment de Wöhler. Segons les explicacions de Webster, els cossos orgànics estaven formats per quatre elements inorgànics, però la vida era més que la unió d'aquests quatre elements: existia un principi de vida independent de les forces químiques. En conseqüència, el món químic estava dominat per dues forces: l'afinitat química i la força de vida. D'una banda, l'afinitat química servia per a explicar les reaccions inorgàniques i, a més, estava en mans dels químics dominar i utilitzar aquesta força. D'altra banda, la força de vida regulava el món orgànic, justificant la pròpia vida. Aquesta força no estava --i mai depenia dels químics de l'estar--. Per tant, el vitalisme assenyalava que era impossible sintetitzar compostos orgànics en el laboratori. La força de vida no era l'eina de la ciència.

Síntesi d'urea

En 1828 Wöhler buscava una reacció per a sintetitzar l'isocianato amònic (NH 4 NCO) a causa de les recerques sobre isomeria. Per a això escalfa la solució que contenia isocianato de plata (AgNCO) i clorur d'amoni (NH 4 Cl), en considerar que es produiria la següent reacció química:

GaNCO + NH 4 ClNH 4 NCO + AgCl

No obstant això, els cristalls obtinguts com a producte de la reacció corresponien a un compost que Wöhler no esperava. Conscient d'això, va analitzar i va analitzar la substància blanca de diverses maneres i va concloure que havia de ser urea. La urea, CO(NH 2 ) 2 , és un compost químic conegut des de 1773 que arriba a l'orina com a conseqüència del metabolisme de les proteïnes. Però, com s'obtenia la urea? De fet, l'isocianato d'amoni --de qui buscava Wöhler - es transformava res més néixer de la causa de la reacció d'isomerització donant urea:

Norma NH 4 NCO

La síntesi d'urea no tenia molt d'interès, però l'experiment de Wöhler va demostrar per primera vegada que era possible sintetitzar una molècula biològica sense necessitat de força de vida. Dit d'una altra manera, va sintetitzar una molècula orgànica a partir únicament de components inorgànics. Des del punt de vista actual, encara que podem considerar la síntesi de la urea com a punt de partida d'un nou camp científic --la química orgànica-, XIX. Molts científics de principis del segle XX no veien tan clar la fi del vitalisme.

Revisió del mite de Wöhler

La visió que el propi Wöhler tenia de l'experiment ha estat objecte de múltiples discussions i de diverses interpretacions sobre la síntesi de l'urea: que era un fervent rival de la teoria vitalista, que va continuar sent vitalista o que no s'havia adonat de la importància de l'experiment. D'una manera o un altre, davant les incorrectes interpretacions de molts autors, el mite de Wöhler estava en marxa. Un mite que ha arribat fins ara. En aquest sentit, en 1996 P. s. Cohen i S. M. Cohen va analitzar 35 llibres de text de química i va arribar a conclusions preocupants: en la majoria dels llibres, el succés sobre Wöhler apareix amb males matisacions històriques, afirmant que en moltes ocasions la síntesi d'urea va descartar el vitalisme i va sorgir la química orgànica. A més, la importància de l'experiment es manifesta de manera confusa en la majoria dels llibres de text, segons la recerca.

Segons les revisions històriques del succés, malgrat la convicció estesa entre els químics, és un error històric inacceptable pensar que la síntesi de la urea va provocar el fracàs del vitalisme o que l'objectiu de Wöhler era anul·lar la teoria vitalista. En el seu article de comunicació a la comunitat científica de la síntesi de la urea, Wöhler fa una sola vegada referencia a la relació entre el seu experiment i el seu vitalisme. Dóna més importància a la reacció d'isomerització obtinguda i J. J. De les cartes que va escriure a Berzelius, químic de reconegut prestigi i ex professor de Wöhler, es dedueix que no creia que travessés la frontera entre el món orgànic i inorgànic. Després del descobriment, Wöhler va continuar creient en la força vital de les molècules. La teoria vitalista estava tan arrelada que entre els científics de l'època la síntesi de la urea no va ser suficient per a trencar aquestes idees. Però, al fil d'això, quin és llavors la importància de l'experiment, si qui ho va fer tampoc ho va considerar important? Segons els vitalistes, era impossible sintetitzar en el laboratori un compost orgànic. Però quan Wöhler ho va fer, per què no va canviar el pensament científic?

Un pas més a prop

Encara que el fracàs del bitalismo no va arribar de sobte, alguns contemporanis de Wöhler van canviar la seva visió de la força de vida. Posteriorment, els qui no estaven d'acord amb el vitalisme, partint de la síntesi de la urea, van sintetitzar altres molècules orgàniques en el laboratori: Kolbe, àcid acètic; Berthelot, acetilè, benzè o metà --una llista molt extensa d'aquest últim -; Strecker, diversos aminoàcids, etc. Així, a poc a poc, els que apostaven per les teories vitalistes van disminuir, i es va produir un descens notable després de la síntesi de l'àcid acètic Kolbek (1845). L'experimentació mostrava clarament que les molècules orgàniques, igual que la urea, estaven mortes.

Entre 1844 i 1870, el nombre de compostos orgànics coneguts va passar de 720 a 10.700 --el dels inorgànics de 3.250 a 5.300.-. Va ser, per tant, una època molt pròspera en la química orgànica. A mesura que es van anar acumulant i acumulant arguments contra el vitalisme, el vitalisme va quedar obsolet en el segle XX. Per a principis del segle XX. Encara que la síntesi d'urea de Wöhler no va ser més que el primer pas d'un llarg camí, va ser un pas imprescindible. En això radica la importància de la síntesi de la urea, que va suscitar un debat sobre la força de vida i el vitalisme, iniciant una de les etapes més pròsperes de la química orgànica.

Reptes de futur

Les síntesis de molècules esmentades anteriorment, juntament amb moltes altres que s'han realitzat posteriorment, demostren la capacitat dels químics per a elaborar compostos presents en la naturalesa o molècules inexistents. Mitjançant l'estudi de les substàncies complexes presents en la naturalesa i la comprensió de la reactivitat i propietats de les molècules, els científics obtenen cada dia noves molècules que poden tenir característiques realment interessants. La sinergia entre la química analítica i l'orgànica ofereix àmplies possibilitats --il·limitades, agi-- en el camp de la síntesi molecular.

Finalment, cal recordar que, igual que la química orgànica sintètica, la biologia sintètica és també una ciència capdavantera. Cal destacar, per exemple, que en 2010 el biòleg Craig Venter va aconseguir una cèl·lula amb genoma sintètic quan ho va donar a conèixer en la revista Science. Igual que la química orgànica sintètica, la biologia sintètica respondrà a moltes preguntes en els pròxims anys i proposarà més reptes de futur. I és que la ciència ha deixat clar que les molècules orgàniques no tenen força de vida, però es pot aconseguir la vida mateixa en el laboratori? Aviat coneixerem un altre Wöhler o Kolbe?

Bibliografia

Agraïments al Departament d'Educació, Política Lingüística i Cultura del Govern Basc per la seva col·laboració amb la beca predoctoral.