Introducción a la ciencia II. Ciencias Biológicas (11 page)

Sin embargo, pese a todo, los secretos no pueden ser guardados eternamente, a pesar de todas las medidas de seguridad. El secreto se extendió a Corea, Japón y la India. La antigua Roma recibía la seda a través de una larga ruta que atravesaba Asia, obteniendo cada uno de los innumerables intermediarios en dicha ruta su ganancia; de esta forma, la fibra apenas podía ser adquirida salvo por los más acaudalados. En el año 150 d. de J.C., huevos de gusano de seda fueron robados en Constantinopla, y se inició así la producción de seda en Europa. No obstante, la seda ha seguido siendo un objeto más o menos de lujo. Además, hasta hace poco no existía ningún buen sustitutivo. El rayón pudo imitar su brillo, pero no su transparencia o resistencia.

Después de la Primera Guerra Mundial, cuando las medias de seda se convirtieron en un objeto indispensable del guardarropa femenino, se hizo muy fuerte la presión para la obtención de mayores cantidades de seda o de algún adecuado sustitutivo de la misma. Esto ocurrió particularmente en los Estados Unidos, donde la seda era utilizada en grandes cantidades y donde las relaciones con el principal proveedor, el Japón, estaban empeorando de forma gradual. Los químicos soñaban en el modo de obtener una fibra que pudiera compararse con ella.

La seda es una proteína. Su molécula está constituida por monómeros «aminoácidos» que, a su vez, contiene grupos «amino» (–NH
₂
) y «carboxilo» (–COOH). Los dos grupos se hallan unidos entre sí por un átomo de carbono; representando al grupo amino por
a
y al grupo carboxilo por
c
, y al carbón interpuesto por un guión, podemos escribir un aminoácido de la siguiente manera: a – c. Estos aminoácidos se polimerizan de tal modo que el grupo amino de uno se condensa con el grupo carboxilo del siguiente. Así, la estructura de la molécula de la seda es similar a ésta: …a – c . a – c . a – c . a – c …

En los años 30, un químico de «Du Pont», llamado Wallace Hume Carothers, investigaba las moléculas que contenían grupos amino y grupos carboxilo, con la esperanza de descubrir un método para condensarlos de tal forma que dieran lugar a moléculas con grandes anillos. (Tales moléculas tienen importancia en la perfumería.) En vez de esto halló que se condensaban formando moléculas de cadena larga.

Carothers ya había sospechado que eran posibles cadenas largas y, por supuesto, el resultado no le cogió de sorpresa. Perdió poco tiempo en seguir este desarrollo. Formó fibras a partir de ácido adípico y la hexametilendiamina. La molécula de ácido adípico contiene dos grupos carboxílicos separados por cuatro átomos de carbono, de tal modo que puede simbolizarse de la siguiente manera: c – – – – c. La hexametilendiamina consiste de dos grupos amínicos separados por 6 átomos de carbono, así, pues: a – – – – – – a. Cuando Carothers mezcló las dos sustancias, se condensaron para formar un polímero similar al siguiente: …a – – – – – – a . c – – – –c . a – – – – – – a . c – – – – c . a – – – – – – a … Los lugares en los que tiene lugar la condensación tienen la configuración c.a hallada en la seda, tal como se podrá apreciar.

Al principio, las fibras producidas no eran muy buenas. Resultaban demasiado débiles. Carothers decidió que el problema radicaba en la presencia de agua producida en el proceso de condensación. El agua provocaba una reacción de hidrólisis que impedía el que prosiguiera la polimerización. Carothers halló un método para resolver esta cuestión: logró realizar la polimerización bajo presión reducida; de tal modo que el agua se evaporaba (y se eliminaba fácilmente, dejando que se condensara sobre una superficie de vidrio enfriada mantenida en las proximidades del líquido reaccionante, e inclinada de tal modo que alejaba al agua: un «destilador molecular»). Entonces la polimerización podía proseguir indefinidamente. Dio lugar a hermosas cadenas rectas y largas y, por último, en 1935. Carothers tenía la base para la fibra soñada.

El polímero formado a partir del ácido adípico y la heximetilendiamina fue fundido y empujado a través de orificios. Luego fue estirado hasta que las fibras estuvieron juntas formando haces cristalinos. El resultado fue un filamento brillante similar al de la seda, que podía ser utilizado para tejer una tela tan transparente y hermosa como la seda, e incluso más fuerte. Esta primera fibra completamente sintética fue llamada «nylon» (nilón). Carothers no consiguió vivir para ver cómo fructificaba su descubrimiento, falleció en 1937.

«Du Pont» anunció la existencia de la fibra sintética en 1938 y empezó a producirla comercialmente en 1939. Durante la Segunda Guerra Mundial, las fuerzas armadas de los Estados Unidos utilizaron la producción de nilón para los paracaídas y otros centenares de fines. Pero, después de la guerra, el nilón remplazó completamente a la seda para prendas interiores.

El nilón abrió la senda para la producción de otras muchas fibras sintéticas. El acrilonitrilo o cianuro de vinilo (CH
₂
=
CHCN) puede lograrse que polimerice en una cadena larga similar a aquella del polietileno, pero con grupos cianuro (en este caso totalmente atóxicos) unidos a cada átomo de carbono. El resultado, introducido en 1950, es el «Orlón». Si el cloruro de vinilo (CH
₂
=
CHCl) se añade, de tal modo que la cadena contenga tantos átomos de cloro como grupos cianuro, se obtiene el «Dynel». O la adición de grupos acetato, utilizando el acetato de vinilo (CH
₂
=
CHOOCCH
₃
), da lugar al «Acrilán».

En 1941, los británicos crearon una fibra «poliéster», en la que el grupo carboxilo de un monómero se condensa con el grupo hidróxilo de otro. El resultado es la usual cadena larga de átomos de carbono, rota en este caso por la inserción periódica de un oxígeno en la cadena. Los británicos la llamaron «Terylene», pero en los Estados Unidos ha aparecido con el nombre de «Dacrón».

Estas nuevas fibras sintéticas repelen aún más el agua que las fibras naturales; resisten el vapor y no son fácilmente teñidas. No son destruidas por la polilla y otros insectos. Algunas son resistentes al arrugado y pueden utilizarse para fabricar prendas de «lavar y poner».

Es un tanto sorprendente apreciar que el ser humano va sobre ruedas de caucho desde hace sólo un centenar de años. Durante miles de años ha viajado sobre ruedas de madera o metal. Cuando el descubrimiento de Goodyear hizo posible utilizar el caucho vulcanizado, a una serie de personas se les ocurrió que en torno a las ruedas podría colocarse caucho en vez de metal. En 1845, un ingeniero británico, Robert William Thomson, sustituyó esta idea por una mejor: patentó un dispositivo que consistía en un tubo de goma inflado, que podía adaptarse a una rueda. Hacia 1980, los «neumáticos» eran utilizados ya usualmente en las bicicletas y, en 1895, se emplearon en los carruajes tirados por caballos.

Aunque parezca chocante, el caucho, una sustancia relativamente débil y blanda, resultó ser mucho más resistente a la abrasión que la madera o el metal. Esta duración, junto con sus cualidades de absorción de los choques y la idea de un cojín de aire, proporcionó al ser humano una comodidad sin precedentes en los desplazamientos.

Al aumentar la importancia del automóvil, se incrementó astronómicamente la demanda de neumáticos de caucho. En medio siglo, la producción mundial de caucho aumentó 42 veces. Puede tenerse una idea de la cantidad de éste utilizado para los neumáticos en la actualidad, si indico que en los Estados Unidos dejan no menos de 200.000 t de residuos de goma sobre las autopistas cada año, a pesar de la cantidad relativamente pequeña de goma sometida a la abrasión procedente de los neumáticos de un solo automóvil.

La creciente demanda de caucho introdujo una cierta inseguridad en los aprovisionamientos con destino bélico de muchas naciones. Puesto que la guerra se mecanizaba, los Ejércitos y el armamento empezaban a moverse sobre goma, y el caucho solamente podía obtenerse en cantidades apreciables en la península malaya, muy lejana de las naciones «civilizadas», que con mayor probabilidad se verían envueltas en una guerra «civilizada». (La Península de Malaca no es el hábitat natural del árbol del caucho. El árbol fue trasplantado allí, con gran éxito, procedente del Brasil, donde han disminuido constantemente las existencias originales de caucho.) Los suministros de los Estados Unidos fueron cortados, al iniciarse su entrada en la Segunda Guerra Mundial, cuando los japoneses conquistaron Malaca. Las aprensiones norteamericanas en este sentido determinaron el hecho que el primer artículo racionado durante la guerra, incluso antes del ataque a Pearl Harbor, fueran los neumáticos de goma.

En la Primera Guerra Mundial, cuando la mecanización estaba empezando. Alemania fue perjudicada al serle intervenidos los suministros de caucho por el poder naval aliado.

Durante la Primera Guerra Mundial, existieron razones para considerar la posibilidad de fabricar un caucho sintético. El material de partida natural para tal goma sintética era el isopreno, el sillar de la goma natural. Ya en 1880, los químicos habían apreciado que al dejar reposar el isopreno, éste tendía a hacerse gomoso y, si se acidificaba, se convertía en un material similar a la goma. El káiser Guillermo II tenía los neumáticos de su automóvil oficial hechos de tal material, como una especie de reclamo publicitario del virtuosismo químico alemán.

Sin embargo, existían dos obstáculos para utilizar el isopreno como material de partida para sintetizar la goma. Primero, la única fuente importante de isopreno era la propia goma. Segundo, cuando el isopreno se polimeriza, es más probable que lo haga de una forma totalmente al azar. La cadena de la goma posee todas las unidades de isopreno orientadas de la misma manera: — — — uuuuuuuuu — — —. La cadena de la gutapercha los tiene orientados de forma estrictamente alternada: — — — — unununununun — — — —. Sin embargo, cuando el isopreno es polimerizado en el laboratorio en condiciones ordinarias, las
us
y
enes
, se mezclan al azar, formando un material que no es ni goma ni gutapercha. Al no poseer la flexibilidad ni la elasticidad de la goma, carece de utilidad para la fabricación de neumáticos de automóvil.

Catalizadores semejantes a aquellos que Ziegler introdujo en 1953 para fabricar el polietileno hicieron posible polimerizar el isopreno en un producto casi idéntico al caucho natural, pero en aquel entonces ya se habían desarrollado muchas gomas sintéticas de utilidad, químicamente muy distintas de la goma natural.

Por supuesto, los primeros esfuerzos se concentraron en el intento de formar polímeros a partir de compuestos fácilmente disponibles y que se asemejaran al isopreno.

Por ejemplo, durante la Primera Guerra Mundial, bajo el acicate de la necesidad de caucho, Alemania hizo uso del dimetilbutadieno:

No obstante, el dimetilbutadieno difiere del isopreno sólo en que contiene un grupo metilo (CH
₃
) en los dos carbonos centrales de la cadena de 4 átomos de carbono, en vez de sólo sobre uno de ellos. El polímero formado a partir del dimetilbutadieno, llamado «goma metilada», pudo obtenerse a bajo costo y en cantidades apreciables.

Alemania produjo, aproximadamente, 2.500 Tm de ella durante la Primera Guerra Mundial. Si bien no es muy resistente a la fatiga fue, no obstante, la primera de las gomas sintéticas utilizables. Hacia 1930, tanto Alemania como la Unión Soviética probaron nuevos procedimientos. Utilizaron como monómero el butadieno que no tenía ningún grupo metilo:

Utilizando sodio metal como catalizador obtuvieron un polímero llamado «Buna», (de «
bu
tadieno» y
Na,
símbolo del sodio).

La goma Buna era un caucho sintético que podía ser considerado satisfactorio en caso de apuro. Fue mejorado por la adición de otros monómeros, que alternaban con el butadieno a intervalos en la cadena. La adición más satisfactoria fue el «estireno», un compuesto similar al etileno, pero con un anillo de benceno unido a uno de los átomos de carbono. Este producto fue llamado Buna S.

Sus propiedades eran muy similares a las de la goma natural y, en realidad, gracias a ella, las fuerzas armadas alemanas no sufrieron una grave carencia de goma en la Segunda Guerra Mundial. La Unión Soviética también dispuso de suministros adecuados de caucho de la misma manera. Las materias primas podían obtenerse a partir del carbón o el petróleo.