viernes, 7 de abril de 2006

Una historia triste: Las medias de nylon y el suicidio de su padre.

Al final del año 1926 Charles Stine, director del Departamento de Química de la empresa DuPont, presentó una breve propuesta a su Comité Ejecutivo para iniciar un programa de investigación científica fundamental o "pura". En aquellos días (y parece que nos encontramos en similar situación) esto era inusual. Casi incomprensiblemente, el Comité aceptó finalmente su propuesta que incluía, entre otras cosas, un trabajo fundamental sobre la polimerización. Es interesante puntualizar que, justo en esos años, se estaba produciendo un enconado debate sobre la naturaleza de los que ahora llamamos materiales poliméricos o plásticos (denominación sobre la que tendré que volver, pues hay que matizar la equivalencia que mi frase anterior parece indicar). La idea establecida hasta entonces era el considerarlos como asociaciones o agregados de pequeñas moléculas que se mantenían juntas mediante débiles fuerzas. Hermann Staudinger, el líder de otra hipótesis que se iba abriendo paso trabajosamente, consideraba que estos materiales estaban formados por "moléculas gigantes" o macromoléculas, cuyas unidades repetitivas estaban enlazadas entre sí por enlaces químicos en toda regla (lo que los químicos denominamos enlaces covalentes).

Charles Stine creyó que el éxito del programa iba a depender de su habilidad para contratar científicos relevantes. Dada la dificultad de contratar científicos ya establecidos (predominantemente académicos), decidió contratar a "hombres con un futuro científico prometedor pero que no poseían una reputación establecida". Aún hoy no deja de sorprender la valentía de la decisión. Una de las personas contratadas fue Wallace Hume Carothers (al que podemos ver arriba en una foto cortesía de DuPont), entonces joven instructor en Harvard, considerado brillante pero de carácter un tanto débil, dado a las depresiones y empeñado en no discurrir por los temas convencionales de la Química de aquellos años.

Carothers se había adherido al punto de vista de Staudinger sobre las sustancias que hoy denominamos polímeros y su propósito inicial fue demostrar su propia existencia. Para ello, optó por producir este tipo de macromoléculas de forma sistemática a partir de moléculas pequeñas, empleando reacciones que se entendieran bien y que no permitieran cuestionar la estructura del producto final.

Empezó examinando una reacción clásica en química orgánica: la condensación de alcoholes y ácidos para dar ésteres. Para un amante del vino como yo, es una reacción que de vez en cuando mi nariz detecta cual cromatógrafo de gases. Cuando el vino no se conserva en condiciones adecuadas, el alcohol puede oxidarse hasta hacer que el vino se avinagre, apareciendo el ácido acético que, reaccionando con el alcohol todavía presente, puede dar lugar a acetato de etilo (un éster), con un olor característico a pegamento Imedio, fácilmente identificable en algunos vinos muy mal conservados.

Sin embargo, etanol y ácido acético son reactivos monofuncionales. Cada uno tiene un grupo único capaz de participar en una condensación; después de completarse esta reacción se forma acetato de etilo, una molécula pequeña, y santas pascuas. Carothers hipotetizó que se requerían monómeros bifuncionales, esto es, sustancias que tuvieran, por ejemplo, dos grupos ácido en los extremos o dos grupos alcohol. De esa forma, tras la primera formación de un grupo éster tendríamos una molécula más grande que conservaría en sus extremos grupos ácido y alcohol con los que seguir creciendo hasta obtener polímeros. Esta parece una idea sencilla y obvia con la perspectiva del tiempo transcurrido pero debe enmarcarse en el contexto de aquella época, cuando muchos no aceptaban en absoluto la existencia de las macromoléculas. Hacia el final del año 1929 el grupo de Carothers había sintetizado moléculas grandes con pesos moleculares del orden de 1500–4000, a partir de ácidos dicarboxílicos y dialcoholes (glicoles) en presencia de un catalizador ácido. Como en la reacción se iban formando progresivamente grupos éster, los nuevos materiales se bautizaron como poliésteres.

En el curso de esas investigaciones, uno de los colegas de Carothers encontró un poliéster que formaba fibras muy delgadas y de gran fortaleza. Desgraciadamente, tenía un punto de fusión muy bajo que le hacía muy sensible a cambios de temperatura. Sin embargo, con esa idea del hilado en la cabeza, el grupo de DuPont empezó a considerar otro tipo de reacción de condensación, en el que los alcoholes eran reemplazados por diaminas para dar lugar a cadenas en las que se repetía un grupo que los químicos llamamos amida. Así surgieron las poliamidas o nylons, con una buena capacidad de formar fibras similares a materiales naturales como la seda, pero con unas excelentes propiedades mecánicas, resistencia al calor, etc. Durante los años siguientes esos productos se usaron para utensilios de pesca pero el auténtico impacto se produjo cuando DuPont comercializó medias de nylon, que rápidamente causaron furor.

Hoy en día, las fibras de poliéster y de poliamida forman parte de nuestra vida cotidiana y su producción mundial es muy abultada. Ni que decir tiene que DuPont es uno de los gigantes de la empresa química mundial, tamaño que tiene su origen en el desarrollo de estos materiales durante las décadas subsiguientes a los trabajo de Carothers.

Pero no se quedan ahí los descubrimientos de Carothers en su fin de década prodigiosa de los años veinte. Al mismo tiempo, y usando una reacción también clásica en química orgánica (la adición a un doble enlace), Carothers fué capaz de sintetizar un material que pronto se planteó como alternativa al caucho natural extraído de los árboles, del que ya hemos hablado en este blog. Carothers lo llamó Neopreno para dar esa sensación de novedad sobre el isopreno que forma el caucho natural. Hoy en día, el Neopreno sigue siendo fundamental en ropa protectora frente a las inclemencias del tiempo, el agua de mar, etc.

Con la perspectiva que dan los Premios Nobel concedidos durante el siglo XX, Carothers iba para Nobel. Pero el carácter débil al que hacían referencia algunos informes de Harvard que llegaron a Stine antes de que lo contratara, no había desaparecido. Sus historiadores hablan de problemas conyugales, otros hacen referencia a que se consideraba un fracasado, pese a dirigir en DuPont un Departamento de centenares de investigadores. El caso es que a finales de abril de 1937, cuando el boom del nylon ya se intuía, con su mujer embarazada de dos meses, tomó la decisión de suicidarse. Y ahí no falló. Se preparó un zumo de limón con la adecuada cantidad de cianuro potásico y nos dejó sumidos en un mundo de polímeros emergentes, una parte importante de los cuales pueden conceptuarse como hijos suyos.

Siempre me he sentido solidario con Carothers. Y aún más despues de ver en acción en un par de congresos a Paul J. Flory, Nobel de Química 1975 por sus contribuciones al campo de la polimerización, contribuciones objetivamente indiscutibles aunque claramente deudoras con el trabajo de Carothers. Flory no era de los que se suicida.

2 comentarios:

isabel dijo...

me gusta y me sirven tus pots pero me gustaria mas q los ilustraras mas

El Búho dijo...

No es fácil. La introducción de más imágenes complica mucho la confección de cada post. Y yo hago esto en mis horas muertas.