Archibald Scott Couper. Un químico escocés. Por Edgar Vargas Frías

Me encuentro bien entre marginadosporque soy un marginado.

Charles Bukowski.A manera de introducción...

Uno de los pilares fundamentales de la Química como se desarrolla actualmente, se basa en el concepto de enlace químico y en la consecuente idea de que la estructura molecular (el cómo están construidas las moléculas) define las propiedades de las sustancias. Pensar en los orígenes de dichos conceptos, nos remonta a las mediados del siglo XIX. Tenemos que citar nombres como Berzelius, Dumas, Laurent, Kekulé y muchos otros para poder estudiar cómo se fueron creando las ideas sobre átomos que dan origen a estructuras moleculares.

August Kekulé tiene unas de las mejores anécdotas de la historia de la Química, ya que no hay libro sobre Química ni químico que no sepa, que a este señor se le ocurrió la brillante idea de que los átomos de carbono en el benceno (fig. 1), se unen formando un anillo. Cuenta la leyenda que una tarde mientras dormitaba, “vio” una serpiente que se mordía a sí misma y de ahí retomó la idea. Esta fue una audaz sugerencia sobre las formas en que podrían unirse los átomos de carbono, en tiempos donde ni la teoría atómica ni molecular estaban totalmente aceptadas por los científicos, ni existían métodos físicos para verificar dichas hipótesis, sólo eran intuiciones químicas. Un profesor de la Facultad de Química, cuando comenta sobre este hecho, dice que Kekulé más bien sufrió los efectos de inhalar alguna sustancia en el laboratorio.

Figura 1.- A la Izquierda una de las posibles visiones de Kekulé, a la derecha, una representación de la estructura del benceno.

Realmente no es muy sorpresiva la idea de Kekulé cuando uno se entera que pocos años antes ya se había propuesto que el átomo de carbono se pueden unir hasta con cuatro átomos, entre sí o distintos, algo que en palabras de químicos posteriormente se llamó valencia (número de posibles enlaces de un átomo) y años más tarde se pudo generalizar a otros elementos. Pero este señor no es el pretexto de estas líneas, sino otro personaje que ha sido marginado por la Historia, alguien que dio al mundo, con una simple línea sobre el papel, la noción del enlace químico, al mismo tiempo que sugería la idea de que el carbono era tetravalente (capacidad de unirse hasta con cuatro distintas entidades, incluyendo otros átomos de carbono). El señor de quien quiero hablarles tuvo por nombre Archibald Scott Couper (fig. 2).

De Glasgow a París, con escala en Berlín...

Nuestro personaje nació el 31 de marzo de 1831, en Kirkintilloch, Escocia. Para mayores referencias, cuando vayas a visitar este país, es un pueblo cercano de la ciudad de Glosgow. Se dice que allá, por lejano año de 1852 en esta ciudad empezó sus estudios en Filosofía, trasladándose a Edimburgo y posteriormente a Berlín. En esa ciudad alemana, hacia 1854, se empezó a interesar en la Química, pero para desarrollarse en este campo se fue a París, al laboratorio encabezado por Adolphe Würtz, otra de esas vacas sagradas de la Química del siglo XIX.

Figura 2.- Archibald Scott Couper, probablemente en París hacia 1859. Tomada de Leonard Dobbin. The Couper quest. J. Chem. Educ., 1934, 11 (6), p 331

Allí comenzó a trabajar en el estudio de la interacción del pentacloruro de fósforo sobre el ácido salicílico, algo que no era tan novedoso, ya que muchos habían publicado sobre el tema. Pero Couper pudo obtener ciertos derivados de fosfatos y cloruros que los otros no habían reportado. Sin embargo, no fueron reproducibles sus experimentos en un principio, sino que hubo que hacer ciertas adecuaciones. Es claro que a partir de este trabajo comenzó a construirse una teoría de cómo estaban unidas las sustancias que él manejaba y que le empezaron a dar ideas novedosas.

El que pega primero....

El 16 de marzo de 1858 Kekulé mandó a los editores de la revista Annalen un artículo que más o menos traducido al español sería, "Sobre la constitución y la metamorfosis de los compuestos químicos y sobre la naturaleza química del carbono" con 2 ideas originales: a) la característica tetravalente (poder unirse con 4 entidades) del átomo de carbono y b) la unión entre átomos de carbono. No obstante estas ideas, aunque nuevas, se adecuaban a los postulados de Gerhatz, la "teoría de los tipos", que establecía que las sustancias químicas se unían a través de ciertos grupos de átomos llamados tipos, a un determinado átomo que tenía sólo ciertas posibilidades de unirse (primeras ideas sobre la valencia).

Casi al mismo tiempo y de manera independiente, Couper le dio a Würtz, en cuyo laboratorio en Paris él era un estudiante más, lo que sería un artículo para que lo presentara a la Academia Francesa de Ciencias, se titulaba "Sobre una nueva teoría química". En este documento desarrollaba casi las mismas

ideas que Kekulé, pero enfatizaba en la segunda, 'en la unión química del carbono consigo mismo'. A diferencia de la teoría de los tipos de Gerhardt, Couper no sostenía que tenían que ser necesarios grupos completos para unirse a ciertos átomos.

Ahí fue donde la puerca torció el rabo....

Se dice que la ciencia avanza porque a diferencia de otros modos de pensamiento, no respeta el principio de autoridad. Ni antes, ni siquiera hoy, es totalmente cierto. Würtz no era miembro de la Academia, y tenía que darle el artículo a alguien que sí lo fuera para que lo presentara ante dicha organización, pero al parecer la entrega la retrasó a propósito algún tiempo. No se sabe el motivo, tal vez a Würtz no le parecía muy convincente ponerse en contra de la teoría de los tipos, tal vez ni le interesaba o tal vez simplemente se le olvidó. Problemas que cualquier estudiante de posgrado vive incluso hoy día.

El artículo de Kekulé salió en Mayo y el trabajo de Couper se presentó hasta junio y de hecho lo preentó Dumas a nombre de Couper. En ciencia, el que publica primero casi siempre se lleva el crédito del hallazgo. Esta situación puso muy mal a nuestro personaje y tuvo una discusión con Würtz por el retraso. Es fácil saber quién ganó. Couper regresó a Escocia a buscar un lugar donde trabajar. Allí publicó de manera más extensa su trabajo en The Edinburgh New Philosophical Journal.

Su aportación a la Química.

Tal vez suene muy sencillo, pero es justo la grandeza de su aportación. En sus artículos presentados, para señalar la unión entre átomos que conforman una molécula, pinta una línea recta que enlaza los letras que simbolizan a los átomos (fig. 3). Esa simple raya entre símbolos, no es otra cosa que la intuición química en su máxima expresión. Refleja que debería existir una cierta interacción (en ese momento de naturaleza un tanto inexplicable, pero real) entre átomos a cierta distancia. Y es aquí cuando los químicos se inventan el concepto de enlace químico, teoría que se desarrollaría para entender cómo es que se pegan los átomos. Esta forma de dibujar e imaginar se encontrarían las moléculas en el espacio, facilitó en gran medida la representación y el estudio de las estructuras, haciendo más entendible el por qué, átomos en cierta disposición, definen la reactividad de las sustancias. Trabajo que han realizado los químicos desde entonces.

Para que no haya confusiones, hay que aclarar que esta raya no existe, sólo es un símbolo. El enlace químico es un concepto humano, que explica un fenómeno de distancia entre el núcleo de un átomo, los electrones más externos del mismo átomo (enlazantes) y los núcleos de los átomos y los electrones (también enlazantes) de los átomos más cercanos. Estas interacciones ahora sabemos que son tanto electromagnéticas (cargas positivas y negativas) y cuánticas (fenómenos que le suceden a las partículas que componen a los átomos y cuya explicación sale del alcance de este trabajo).

Figura 3.- Copia del manuscrito presentado en la Academia Francesa de las ciencias. Es aquí donde por primera vez, se ven unidos los símbolos de los elementos mediante una línea, la cual simboliza el enlace químico. Tomado de http://www.heurema.com/POFQ-ACouper.htm

Pero también hay que decir que con base en la idea del enlace químico, se pueden construir moléculas casi al gusto. Muchos químicos ahora se dedican a modelar y construir estructuras moleculares esperando ciertas propiedades y características. Lo pueden hacer con una buena computadora y software especializado. Donde pueden medir distancias, ángulos y energías del enlace químico, obtener espectros de distinta interacción energía-materia (gráficos que identifican a las sustancias) y así delinear una ruta de síntesis para pasar de una imagen en una pantalla, a una sustancia sólida, líquida o gaseosa. Sustancias muchas veces similares a la naturaleza o totalmente nuevas, quiero decir, creaciones enteramente humanas (fig. 4).

Figura 4.- Modelo de la molécula del alcohol etílico hecho con un programa de computo. En gris están los átomos de carbono, en blanco lo de hidrógeno y en rojo el oxígeno. Las líneas bicolores que los unen únicamente es la concepción del

enlace químico.

El final....

Couper a su regreso a Escocia logró ser auxiliar de laboratorio y dar algunas conferencias en Edimburgo, pero al parecer su ánimo ya no fue el mismo. No pudo ser constante y al poco tiempo dejó el puesto. Se dice que después de alguna excursión regresó muy mal a su casa y los médicos le diagnosticaron "una fuerte insolación". En las fuentes consultadas, se deja entrever que tal vez cayó en una profunda depresión por no haber postulado, antes que Kekulé, sus ideas sobre el átomo carbono. Esas ideas no le fueron reconocidas, pero su aportación gráfica sobre el concepto de enlace, es completamente suya y fue una enorme contribución a la Química.

Nunca más volvió a publicar. Vivió prácticamente 30 años en casa de su madre, al parecer incapacitado para cualquier trabajo. Murió el 11 de marzo de 1892.

Bibliografía

Leonard Dobbin. The Couper quest. J. Chem. Educ., 1934, 11 (6), p 331 DOI: 10.1021/ed011p331

Herbert C. Brown. Foundations of the structural theory. J. Chem. Educ., 1959, 36 (3), p 104 Publication Date: March 1959 (Article) DOI: 10.1021/ed036p104.1

http://www.heurema.com/POFQ-ACouper.htm