Introducción a la ciencia II. Ciencias Biológicas (9 page)

Schönbein reconoció instantáneamente las posibilidades de su descubrimiento denominado «nitrocelulosa». Schönbein vendió la fórmula a varios Gobiernos. La pólvora ordinaria producía tantos humos que ennegrecía el ánima de los cañones, que debían ser limpiados entre uno y otro disparo, y también daba lugar a tal cantidad de humo que, después de las primeras andanadas, las batallas tenían que librarse a ciegas. Por tanto, los Ministerios de Guerra se sintieron muy bien dispuestos ante la posibilidad de utilizar un explosivo que no sólo era más poderoso, sino que además, no producía humos. Las fábricas para la manufactura del algodón pólvora comenzaron a crecer, y desaparecieron casi tan rápidamente como habían nacido. El algodón pólvora era un explosivo demasiado peligroso; no esperaba a ser disparado. A principios de 1860, se había superado el
boom
del algodón pólvora, tanto de forma figurada como literalmente.

Sin embargo, más tarde se descubrieron nuevos métodos para eliminar las pequeñas cantidades de impurezas que favorecían la explosión del algodón pólvora. Entonces se hizo razonablemente seguro para ser manipulado. El químico inglés Dewar (famoso por el gas licuado) y su colaborador Frederick Augustus Abel, introdujeron la técnica, en 1889, de mezclarlo con la nitroglicerina y añadir vaselina a la mezcla para hacerla moldeable en cables (la mezcla fue llamada «cordita»). Lo que finalmente se obtuvo fue un polvo que no producía humos y era útil. La guerra de Cuba, de 1898, fue la última de cierta importancia en la que se utilizó la pólvora común.

(La Era de la máquina añadía también su aportación a los horrores de los armamentos. Hacia 1860, el inventor estadounidense Richard Gatling produjo la primera «ametralladora» para el disparo rápido de balas, y ésta fue mejorada por otro inventor del mismo país, Hiram Stevens Maxim, en 1880. El «arma de Gatling» dio origen al vocablo inglés
gat
para designar el arma. Ésta y su descendiente, la «Maxim», proporcionaron a los imperialistas desvergonzados de finales del siglo XIX una ventaja sin precedentes sobre las «razas inferiores», para utilizar la ofensiva frase de Rudyard Kipling, de África y Asia. Una canción popular dice: «¡Sea lo que sea, hemos llevado el "Maxim", y ellos no lo tienen!»)

Los «progresos» de este tipo continuaron en el siglo xx. El explosivo más importante en la Primera Guerra Mundial fue el «trinitrotolueno», abreviado familiarmente como TNT. En la Segunda Guerra Mundial se utilizó un explosivo aún más poderoso, la «ciclonita». Ambos contienen el grupo nitro (NO
₂
) en vez del grupo nitrato (ONO
₂
). Sin embargo, todos los explosivos químicos tuvieron que ceder el trono a las bombas nucleares en 1945 (véase capítulo 10).

La nitroglicerina, a su vez, fue descubierta en el mismo año que el algodón pólvora. Un químico italiano llamado Ascanio Sobrero trató la glicerina con una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico y supo que había descubierto algo importante cuando casi se mató a consecuencia de la explosión que le siguió. Sobrero, careciendo de los impulsos emocionales de Schönbein, consideró que la nitroglicerina era una sustancia demasiado peligrosa para ser manejada y apenas informó sobre ella. Pero, antes de que hubieran transcurrido 10 años, una familia sueca, los Nobel, la fabricaron como un «aceite explosivo», para utilizarlo en minería y en trabajos de construcción. Después de una serie de accidentes, incluyendo aquel que costó la vida a un miembro de la familia, el hermano de la víctima, Alfred Bernhard Nobel, descubrió un método para mezclar la nitroglicerina con una tierra comúnmente llamada
kieselguhr
, o «tierra de diatomeas» (el
kieselguhr
consta, sobre todo, de los delicados esqueletos de los organismos unicelulares llamados diatomeas). La mezcla consistía en tres partes de nitroglicerina y una de
kieselguhr
, pero era tal el poder absorbente de este último, que la mezcla era virtualmente un polvo seco. Una barrita de esta tierra (dinamita) impregnada podía ser dejada caer, percutida, incluso consumida por el fuego, sin explotar. Cuando se sometía a la acción de un percutor (accionado eléctricamente y a distancia), manifestaba todo el poder de la nitroglicerina pura.

Los percutores contenían explosivos sensibles que detonaban por el calor o por un golpe metálico y, por ello, se denominan «detonadores». La fuerte percusión de la detonación desencadena la de la dinamita, menos sensible. Parecía como si el peligro simplemente se trasladara desde la nitroglicerina a los detonadores, pero en realidad aquello no era tan malo como pueda parecer, ya que el detonador sólo se requiere en pequeñas cantidades. Los detonadores más utilizados son el fulminato de mercurio (
Hg
C
₂
N
₂
O
₂
) y la ácida de plomo (
Pb
N
₆
).

Los cartuchos de «dinamita» hicieron posible proveer al Oeste americano de raíles, minas, carreteras y diques, a una velocidad sin precedentes en la Historia. La dinamita, y otros explosivos que también descubrió, hicieron millonario al aislado e impopular Nobel (que fue calificado, a pesar de sus actividades humanitarias, de «mercader de la muerte»). Cuando murió en 1896, legó un donativo del que derivaban los famosos premios Nobel, cada uno de los cuales asciende a la cifra de 40.000 dólares, que debían ser concedidos cada año en cinco campos distintos: Química, Física, Medicina y Fisiología, Literatura y paz.

Los primeros premios fueron otorgados el 10 de diciembre de 1901, en el quinto aniversario de su muerte, y con el tiempo se ha convertido en el mayor honor que cualquier científico puede recibir. (Es lamentable que Nobel no pensara en la Astronomía y las ciencias de la Tierra, de forma que hombres tales como Shapley, Hubble y otros hubieran podido ser recompensados apropiadamente por su labor.)

Considerando la naturaleza de la raza humana, los explosivos continuaron formando una fracción mensurable de la actividad de los grandes científicos. Ya que, casi todos los explosivos contienen nitrógeno, la química de este elemento y sus compuestos era de importancia clave. (También es, debemos admitir, de importancia clave para la vida.)

El químico alemán Wilhelm Ostwald, que estaba interesado en la teoría química más que en los explosivos, estudió la velocidad a la que se producían las reacciones químicas. Aplicó a la química los principios matemáticos asociados a la Física, siendo así uno de los fundadores de la «Química-Física». A finales del pasado siglo y comienzos de éste, elaboró métodos para convertir el amoníaco (NH
₃
) en óxidos de nitrógeno, que luego pudieron ser utilizados para la fabricación de explosivos. Por su labor teórica, particularmente sobre la catálisis, Ostwald recibió el premio Nobel de Química en 1909.

La última fuente de origen del nitrógeno utilizable era, en las primeras décadas del siglo XX, los depósitos de nitrato en el desierto del Noreste de Chile. Durante la Primera Guerra Mundial, estas regiones dejaron de ser alcanzables por los alemanes, por la intervención de la Marina inglesa. Sin embargo, el químico alemán Fritz Haber había ideado un método por el que el nitrógeno molecular del aire podía combinarse con el hidrógeno bajo presión, para formar el amoníaco necesario para el proceso de Ostwald. Este «proceso Haber» fue mejorado por el químico alemán Karl Bosch, quien supervisó la creación de industrias, durante la Primera Guerra Mundial, para la fabricación del amoníaco. Haber recibió el premio Nobel de Química en 1918, y Bosch lo compartió en 1931 (con Bergius). A fines de la década de 1960 sólo Estados Unidos estaba fabricando 12 millones de toneladas de amoníaco por año gracias al proceso Haber.

Pero volvamos a la celulosa modificada. Claramente era la adición del grupo nitrato lo que la convertía en explosiva. En el algodón pólvora estaban nitrados todos los grupos hidróxilos disponibles. ¿Qué pasaría si sólo lo estuvieran algunos de ellos? ¿No serían menos explosivos? En realidad, esta celulosa parcialmente nitrada no era en absoluto explosiva. Sin embargo, era consumida con rapidez por el fuego; el material fue denominado «piroxilina» (de las palabras griegas que significan «madera ígnea»).

La piroxilina podía ser disuelta en mezclas de alcohol y éter. (Esto fue descubierto, independientemente, por el estudiante francés Louis-Nicolas Ménard y un estudiante norteamericano de Medicina llamado J. Parkers Maynard. Se advierte una curiosa semejanza entre sus apellidos.) Cuando se evaporaban el alcohol y el éter, la piroxilina aparecía depositada en la forma de una película tenue y transparente, a la que se llamó «colodión». Su primera aplicación fue en forma de revestimiento sobre cortes de pequeña importancia y quemaduras; fue denominado «piel nueva». Sin embargo, las aventuras de la piroxilina sólo estaban comenzando. Todavía debían acontecer muchas más.

La propia piroxilina es quebradiza en cantidad. El químico inglés Alexander Parkes descubrió que, si se disolvía en alcohol y éter se mezclaba con una sustancia tal como el alcanfor, por la evaporación del disolvente se formaba un sólido duro que se ablandaba y se hacía maleable al calentarse. Podía luego ser moldeado en cualquier forma deseada, forma que conservaba al enfriarse y endurecerse. Así, la nitrocelulosa se transformó en el primer «plástico artificial», y esto sucedió en el año 1865. El alcanfor, que introducía las propiedades plásticas en una sustancia por lo demás quebradiza, fue el primer «plastificante».

Lo que determinó que los plásticos llamaran la atención del público y lo convirtieran en algo más que una curiosidad química fue su espectacular presentación en la sala de billar. Las bolas de billar se fabricaban entonces de marfil, material que podía obtenerse del cadáver de un elefante. Naturalmente, esto creaba problemas. En los comienzos de 1860 se ofreció un premio de 10.000 dólares para el mejor sustituto del marfil que pudiera satisfacer las múltiples propiedades de una bola de billar, relativas a su dureza, elasticidad, resistencia al calor y a la humedad, ausencia de grano, etc. El inventor estadounidense John Wesley Hyatt fue uno de los que optó al premio. No logró ningún resultado positivo hasta que tuvo noticias acerca del truco de Parkes de plastificar la piroxilina para convertirla en material moldeable, que podía transformarse en un sólido duro. Hyatt desarrolló métodos mejorados de fabricación del material, empleando menor cantidad de alcohol y éter (productos caros) y poniendo mayor atención en las condiciones de calor y presión utilizadas. Hacia 1869, Hyatt fabricaba baratas bolas de billar de este material, que él llamó «celuloide». Ganó el premio.

El celuloide resultó tener también importancia fuera de la mesa de billar. Era realmente versátil. Podía ser moldeado a la temperatura de ebullición del agua, podía ser cortado, torneado, serrado a temperaturas bajas, era fuerte y duro en bloque, pero podía ser producido en la forma de películas delgadas y flexibles que servían como collares, sonajeros para niños, etc. En la forma de una película aún más delgada y flexible podía ser utilizado como base para los compuestos de plata en gelatina y, de este modo, se convirtió en el primer filme fotográfico práctico.

El único defecto del celuloide era que, gracias a sus grupos nitrato, tenía la tendencia a quemarse con sorprendente rapidez, sobre todo cuando se hallaba en la forma de película fina. Por tal motivo fue la causa de una serie de tragedias.

La sustitución por grupos acetato (CH
₃
COO–) de los grupos nitrato dio lugar a la formación de otro tipo de celulosa modificada, llamada «acetato de celulosa». Adecuadamente plastificada, tiene propiedades tan buenas, o casi tan buenas, como las del celuloide, y además la ventaja de que se quema con mucha menor facilidad. El acetato de celulosa empezó a utilizarse inmediatamente antes de la Primera Guerra Mundial, y, después de la guerra, remplazó completamente al celuloide en la fabricación de películas fotográficas y muchos otros objetos.

En el curso de medio siglo después del desarrollo del celuloide, los químicos se emanciparon en la dependencia a la celulosa como base de los plásticos. Ya en el año 1872, Baeyer (que más tarde sintetizaría el índigo) había indicado que cuando se calentaban conjuntamente los fenoles y aldehídos se obtenía como resultado una masa resinosa. Ya que estaba interesado sólo en las pequeñas moléculas que podía aislar de la reacción, ignoró esta masa en el fondo del recipiente (como típicamente hacían los químicos orgánicos del siglo XIX cuando los precipitados ensuciaban sus recipientes de vidrio). Treinta y siete años más tarde, el químico americano de origen belga Leo Hendrik Baekeland, experimentando con el formaldehído, halló que, en ciertas condiciones, la reacción podía dar lugar a una resina que, al seguir siendo calentada bajo presión, se convertía primero en un sólido blando, y luego en una sustancia dura e insoluble. Esta resina podía ser moldeada mientras era blanda y luego dejar que se endureciera y adoptara una forma permanente. O, una vez dura, podía ser transformada en polvo, vertida en un molde y transformada en una pieza de forma determinada bajo la acción del calor y la presión. Podían moldearse formas muy complejas con facilidad y rapidez. Además, el producto era inerte e inalterable por la mayoría de los agentes ambientales.

Baekeland denominó a su producto baquelita, inspirándose en su propio nombre. La baquelita pertenece a la clase de los plásticos «termoestables» que, una vez se han enfriado, no pueden ablandarse de nuevo mediante el calor (aunque, por supuesto, pueden ser destruidos por el calor intenso). Materiales tales como los derivados de la celulosa, que pueden ser convertidos reiteradas veces en materiales blandos, son llamados «termoplásticos» La baquelita tiene numerosos usos: como aislante, adhesivo, agente laminante, etc. Aún cuando es el más antiguo de los plásticos termoestables, sigue siendo el más utilizado.

La baquelita fue el primer polímero alto de utilidad producido en el laboratorio a partir de moléculas pequeñas. Por vez primera, el químico había logrado alcanzar completamente este particular objetivo perseguido. Por supuesto, no representa una síntesis en el sentido de la síntesis de la heme o la quinina, donde los químicos deben colocar hasta el último átomo en la posición apropiada, casi uno cada vez. En cambio, la producción de polímeros altos requiere simplemente que las unidades pequeñas, de las que está compuesto, se mezclen bajo las condiciones apropiadas. Entonces se pone en marcha una reacción en la que las unidades forman automáticamente una cadena, sin la intervención específica, punto a punto, del químico. Sin embargo, el químico puede alterar indirectamente la naturaleza de la cadena al variar los materiales de partida o las proporciones entre ellos o por la adición de pequeñas cantidades de ácidos, álcalis o diversas sustancias que actúan como «catalizadores» y tienden a guiar la naturaleza precisa de la reacción.