Teoria del vitalismo (química)

Placa Wöhler

Placa commemorativa en l'antiga casa natal de Friedrich Wöhler en Frankfurt

La teoria química del vitalismo és una teoria obsoleta que sostenia que era impossible obtindre composts orgànics a partir d'atres inorgànics degut a que els primers, donat el seu orige biològic, estaven dotats d'una “força vital” de la que carien les substàncies inorgàniques. Baixe esta premissa, es donava per fet que els materials orgànics de cap modo podien sintetisar-se a partir de components inorgànics i, com a molt, solament podien ser transformats en atres substàncies químiques, no naturals. Esta idea va fer que composts com l'urea, els sucres, les grasses i les proteïnes, en obtindre's d'organismes vius, es classificaven com a substàncies orgàniques i es consideraren fonamentalment diferents dels composts inorgànics presents en l'entorn inerte. La teoria química del vitalismo va quedar en dubte en 1828, quan Friedrich Wöhler accidentalment va obtindre urea (substància d'orige natural) a partir de cianato amònic, una substància inorgànica, demostrant que la química podia crear molècules orgàniques en el laboratori, a partir molècules inorgàniques.

Introducció

Des de molt antiga ha existit una clara diferenciació entre les substàncies d'orige mineral i les que procedien de la matèria viva o eren produïdes pels sers vius. Els alquimistes i els primers químics solien treballar en materials com a sanc, saliva, orina, clara d'ou, etc. Un dels primers composts d'orige natural obtingut en estat relativament pur va ser l'alcohol (etanol). Alquimistes europeus i àraps en l'Edat Mija o, sigles abans, en l'antic imperi chinenc, ho obtenien per destilació del vi o d'atres atres begudes alcohòliques naturals procedents de processos fermentació. També es coneixien des d'antic, alguns àcit, com el fórmico, acètic, benzoico i succínico aixina com alguns atres composts d'orige natural. El catàlec d'este tipo de substàncies d'orige natural es va ampliar enormement en el XVIII, ya en la química més estructurada i sistematisada i com a conseqüència de la millora dels métodos de separació i purificació. En este sigle es varen trobar, entre moltes atres substàncies, l'urea, el glicerol, diversos àcit com l'oxálico, present en algunes plantes; el tartárico, el cítric i el làctic, aïllats per Scheele que en estudiar-los va obtindre, també, varis dels seus éster. En els següents anys, despuix de la mort de Sheele es varen aïllar moltes atres substàncies d'orige natural, com la glucosa, la fructosa i la sacarosa, sucres aïllats per Proust que també va obtindre l'aminoàcit leucina del formage.

Totes esta substàncies i moltes atres més, tenien en comuna que solament podien ser aïllades a partir de productes d'orige animal o vegetal, pero no es coneixia forma d'obtindre'ls per mig de reaccions químiques en el laboratori, alguna cosa que no ocorria en les substàncies obtingudes a partir dels minerals, que podien ser alterades, modificades per mig de reaccions químiques i, en molts casos, regressos a sintetisar a partir d'atres substàncies. Un dels químics que va expressar clarament estes diferències va ser Bergman, en el XVIII, sent Berzelius el primer en classificar-los, al començament de el XIX en inorgànics i orgànics. No deixava d'impressionar el fet de que estes substàncies podien transformar-se per mig de tractaments químics poc agressius, cas de la formació de sals de l'àcit acètic o atres àcit orgànics, mentres que per un atre costat, es descomponien fàcilment quan se sometien a procés de calcinació a altes temperatures. En estos casos, s'obtenien productes inorgànics, no sent possible revertir el procés; és dir, era relativament fàcil passar d'orgànic a inorgànic, pero no al revés.

Auge i caiguda de la teoria

Esta circumstància va fer pensar a molts químics de principis de el XIX de que les substàncies químiques pertanyien a dos grans categories totalment separades entre sí, de llímits infranquejables. Per un costat estaven aquelles elaborades pels sers vius i per a les que Berzelius va falcar el terme orgànic i per un atre, les d'orige mineral, classificades com a composts inorgànics. Esta teoria, coneguda com vitalismo, mantenia que els composts orgànics solament podien produir-se per mig d'una "força vital" present en plantes i animals vius, sent impossible obtindre'ls a partir d'atres inorgànics, puix estes substàncies carien de la “força vital”. Açò, en aquella época, resultava totalment llògic, tenint en conte que la complexitat dels sers vius els fa semblar al marge de les lleis de la Física i de la Química que governen el comportament del restant de la matèria.

Esta idea no era nova en absolut. En el XVIII , els científics ya plantejaven esta possibilitat i parlaven d'estructures «organisades» per la «força vital» (vis vitalis), per lo que el vitalismo, com a corrent filosòfica, va ser una teoria dominant en certes àrees de la biologia i la medicina de l'época, en ferms defensors que creïen que els processos vitals no podien explicar-se fàcilment per mig de les les lleis de la física i la química. També, els químics de finals de el XVIII i començos de el XIX, davant la dificultat per a explicar les diferències entre les substàncies orgàniques i inorgàniques, es varen sumar a esta idea del vitalismo. Alguns reputats químics, com Justus Liebig, que va dirigir part dels seus estudis a aplicar els coneiximents de la química a la biologia i a l'agricultura interessant-se pels processos metabòlics, va recórrer a l'idea de les forces vitals per a explicar fenomens que, d'un atre modo, caririen d'explicació. També Berzelius, un dels més influents químics de començos de el XIX, acceptava esta idea de que les substàncies orgàniques presents en la naturalea es formaven a partir dels seus components químics per mig de l'acció d'una "força vital" que solament posseïxen els organismes vius, encara que, al contrari que Liebig, considerava que la química podia, d'algun modo, explicar totes les reaccions que ocorren en els organismes vius i que els processos orgànics i inorgànics diferixen únicament en complexitat. En atres paraules, Berzelius i Liebig discrepaven sobre quines forces vitals serien l'orige de les substàncies orgàniques, encara que abdós coincidien en el desig d'explicar les activitats dels organismes vius en térmens químics. Abdós consideraven que les forces vitals eren necessàries perque alguns fenomens no tenen una explicació química adequada. A la llum d'estos plantejaments, la majoria dels químics de l'época consideraven que els métodos ordinaris de laboratori no eren aplicables a les substàncies orgàniques i, per tant, que era improvable que s'aplegaren a preparar alguna volta de forma experimental.

Conceptualment, este plantejament va començar a quedar en dubte i a debilitar-se despuix dels estudis del químic francés Michel Chevreul, al voltant de 1816, que en els seus estudis dels greixos, va descobrir els àcit grassos i va explicar la naturalea de les greix, demostrant que era possible realisar transformacions químiques, com la saponificación, en la que la glicerina del greix és reemplaçada per una base inorgànica (moixa o potasa) senyalant que els composts orgànics i inorgànics reaccionen d'acort en les mateixes lleis, sense necessitat de la "força vital". No obstant, cal tindre en conte que per a obtindre els àcit grassos i transformar-los en sals mixtes orgànic-mineral, com podria ser el oleato sòdic o amònic, irremediablement calia partir sempre dels greixos obtinguts d'animals o plantes.

Alguns anys despuix, la teoria química del vitalismo va sofrir un atre important revés quan, en 1828, Friedrich Wöhler, químic alemà discípul de Berzelius, estava intentant preparar cianato d'amoni per mig de la reacció de cianato d'argent en clorur d'amoni. Seguint els procediments habituals, va intentar eliminar el dissolvent i restants de clorur d'amoni per mig de calfament i evaporament. Quan estava a punt de llagar a la sequetat, va observar que es formaven uns cristals semblats a l'urea, substància que solament es podia aïllar a partir de l'orina dels animals. Despuix de vàries comprovacions, va concloure que en efecte, es tractava de urea i ràpidament va comunicar al seu antic mestre, Berzelius, que " ... puc produir urea sense necessitat de renyons, ni tan sols d'un animal, ya siga humà o gos"

Síntesis de la urea

Esta va ser la primera volta que un compost orgànic es va sintetisar artificialment a partir de matèries primeres inorgàniques, sense l'intervenció d'organismes vius. Va ser el principi del fi de la teoria del vitalismo. No obstant, Wöhler no va afirmar haver refutado el vitalismo, encara que és just reconéixer que va marcar un abans i un despuix, com va posar de manifest el químic vitaliste Justus von Liebig en 1837: “ ... l'extraordinària i fins a cert punt inexplicable producció de urea sense assistència de funcions vitals per la qual nos trobem en deute en Wöhler, deu ser considerada un dels descobriments en els quals ha començat una nova era en ciència”.

L'experiment de Wöhler no va ser del tot concloent per a tots els defensors del vitalismo, puix tant l'amoníac com l'àcit ciánico també provenien de fonts naturals. En qualsevol cas, la teoria química del vitalismo estava ya tocada i no passaria molt temps en que aparegueren noves proves de la falta de fonament de la mateixa. Aixina, anys més vesprada, en 1844, el químic alemà i alumne de Wöhler, Herman Kolbe, va sintetisar àcit acètic a partir de sustancian inorgàniques. Partint de disulfuro de carbono obtingut de pirita i fent-ho reaccionar en clor, va obtindre tetraclorometano, el qual, fent-ho passar en estat de vapor per un tubo metàlic al roig, va obtindre tetracloroeteno. Este compost reacciona en presència de llum en el clor i l'aigua per a donar àcit tricloroacético. Llavors ya s'havia demostrat que l'àcit tricloroacético, obtingut per cloración de l'àcit acètic, pot convertir-se, de nou, en àcit acètic, per lo que Kolbe va poder establir que " ... l'àcit acètic, fins ara conegut només com un producte d'oxidació de la matèria orgànica, pot ser preparat casi immediatament per síntesis a partir dels seus elements".

Despuix d'estos experiments de Wöhler i Kolbe, en anys successius es varen realisar molts atres més en els que es varen produir substàncies «orgàniques» cada volta més complexes a partir de substàncies «inorgàniques» sense l'intervenció de cap organisme viu, per lo que la doctrina del vitalismo va ser progressivament abandonada pels químics, encara que no tant per biòlecs i meges, que varen seguir acodint a ella per a donar explicació a alguns fenomens bioquímics com la fermentació, fins al final de el XIX i començos de el XX. Per lo tant, es pot dir que el descobriment de la urea sintètica va alterar considerablement comprensió de la química orgànica moderna, refutando la teoria del vitalismo des del punt de vista químic. En 1860, el químic francés Macellin Bethelot va publicar el seu tractat de química "Chimie organique fondée sur la syntèse" en el que mostrava la possibilitat de la síntesis completa de tota classe de composts orgànics a partir de substàncies inorgàniques o inclús partint dels seus elements carbono, hidrogen, oxigen, nitrogen.