¿Puede una molécula química ser tan importante que su producción influya en el Producto Interno Bruto (PIB) de un país? Cada año se producen 300 millones de toneladas de la monarca de la química: el ácido sulfúrico.
Moléculas que mudan el rumbo de la historia
“La idea de que eventos de extrema importancia pueden depender de algo tan pequeño como las moléculas (un grupo de dos o más átomos mantenidos juntos en una configuración definida) proporciona un nuevo abordaje y comprensión del avance de la civilización humana”. Estas palabras pertenecen a la introducción del recomendable libro Los botones de Napoleón. Cómo 17 moléculas cambiaron la historia, de Penny Le Couteur y Jay Burreson (Zahar, 2004). En el libro se mencionan algunas moléculas que, al parecer de los autores, propiciaron cambios sociales de todo tipo. Por ejemplo, en la liberación femenina están la píldora anticonceptiva, la seda y el nylon; en el medio ambiente están los compuestos cloro y fluorocarburos; están las que abrieron el paso al comercio entre las naciones y el desarrollo del tráfico marino, como la piperina, por mencionar algunas.
Esta recopilación de moléculas muestra el poder transformador de la química en nuestras sociedades pasadas, actuales y futuras.
Sin embargo, entre esas 17 moléculas que se recopilaron en el libro ya citado, hace falta, a mi parecer, el ácido sulfúrico. Si la humanidad olvidara cómo sintetizar esta molécula, nos haría retroceder unos tres siglos en avances científicos.
Espíritus de vitriolo
Yo tuve, en tierra adentro, una novia muy pobre: ojos inusitados de sulfato de cobre.
—Ramón López Velarde
La moderna nomenclatura química data de mediados del siglo XIX, por eso, la mayor parte del tiempo, al ácido sulfúrico se le llamó espíritu o aceite de vitriolo. El ácido sulfúrico fue sintetizado por los alquimistas árabes en el siglo VIII. Vitriolo era el nombre por el cual los alquimistas llamaban a un grupo de sales que compartían la característica de parecer vidrio (vitrium en latín). Por ejemplo, al sulfato de cobre se le llamaba vitriolo azul (debido a su hermoso color, inmortalizado en el poema del zacatecano López Velarde) y al sulfato de hierro se le conocía como vitriolo verde.
Se piensa que fue el alquimista árabe Jabir Ibn Hayyan, mejor conocido como Geber en Europa, quien descubrió el ácido sulfúrico.1 El proceso de obtención de esta sustancia era relativamente sencillo: cuando los alquimistas calentaban los distintos vitriolos (en forma de minerales), en un recipiente llamado retorta, observaban un vapor que ellos pensaban era un espíritu. En el caso del ácido sulfúrico, calentaban el vitriolo verde hasta aparecer nuestro espíritu de vitriolo. Sin embargo, la molécula quedó como una curiosidad en el mundo alquimista, pues no tuvo aplicaciones debido a su baja pureza, y quedó relegada al olvido hasta la entrada de la Ilustración.
La molécula mil usos
El siglo XVIII fue la época de los grandes avances teóricos, experimentales e industriales de la química. Por ejemplo, fue el siglo del descubrimiento de los elementos químicos.
El ácido sulfúrico contribuyó al desarrollo de la investigación química, ya que algunos elementos fueron descubiertos con la ayuda del espíritu de vitriolo.
En 1774 el químico Carl Scheele encontró el elemento cloro (aunque él pensó que era un compuesto con oxígeno) y con el mismo ácido sulfúrico, entre otras sustancias, Daniel Rutherford descubrió el nitrógeno.2 También los químicos utilizaban el espíritu de vitriolo para hacer otros compuestos, como el ácido clorhídrico y el nítrico, y en la producción de hidrógeno de manera industrial en esa época.
En el caso de la incipiente industria química, el ácido sulfúrico servía como disolvente de metales y en la industria textil sustituyó a la leche como blanqueador. Era una molécula ubicua que poco a poco apareció en casi toda la industria química.
Hoy en día, el espíritu de vitriolo se usa en la refinación del petróleo (como catalizador), en la batería de los automóviles que producen energía debido a la reacción entre el plomo y el ácido sulfúrico, en limpiador de desagües, en explosivos, etcétera.
Debido a todos estos usos, la demanda del ácido sulfúrico ha ido en rápido aumento. Sin embargo, sintetizar una molécula tan corrosiva no es un tema baladí, pues manejar la materia prima con la que se sintetiza el ácido (azufre o pirita) era peligroso, ya que rompía a menudo los vidrios que donde se llevaba la reacción química. La explosión en la producción del espíritu de vitriolo llegó cuando se descubrió que el plomo no se veía afectado por el ácido. Nació el proceso llamado cámaras de plomo. Con este desarrollo, el ácido sulfúrico se convirtió en uno de los pilares de la Revolución Industrial y del mundo moderno.3
¿Por qué el espíritu de vitriolo es un multiusos?
¿Qué hace tan especial al ácido sulfúrico a nivel molecular? La molécula es H2SO4. Esos dos hidrógenos lo convierten en ácido y le otorgan una de las características que hacen al espíritu de vitriolo un pilar en el mundo industrial y tecnológico moderno: su afinidad por el agua. Es decir, el agua y el ácido sulfúrico son una bonita pareja. Esta propiedad convierte al vitriolo en un óptimo disolvente y agente deshidratante, absorbiendo agua del aire e, incluso, de las propias moléculas, sobre todo las orgánicas, como nuestra piel.
La otra porción atómica interesante del ácido sulfúrico son sus oxígenos, lo que la hace una sustancia oxidativa. Esta propiedad la convierte en un excelente oxidante de metales, produciendo hidrógeno. Una capacidad oxidante que lo vuelve el monarca de las moléculas químicas por ser ampliamente utilizado en las industrias contemporáneas, como el papel, plásticos, tintes y las demás ya mencionadas.
Las moléculas que nos dan de comer
Todos los usos del ácido sulfúrico se ven opacados por su principal aplicación: la agricultura. El año pasado alcanzamos los 8000 millones de personas en el mundo. ¿Cómo alimentar a tantas bocas? Sin duda la industria química ha ayudado a solventar, aunque no perfectamente, esta creciente demanda de alimentos. Las moléculas como el ácido fosfórico, el amoniaco o el nitrato de amonio son utilizadas como fertilizantes y se encuentran en el top 20 de las moléculas más producidas a nivel mundial.
Sin embargo, la estrella vuelve a ser el ácido sulfúrico, pues poco más de la mitad de los 300 millones de toneladas son destinadas a producir fertilizantes, concretamente los superfosfatos, que son moléculas a base de fósforo y calcio.4
Sin el espíritu de vitriolo no se podrían regar los campos de cultivo, otorgándoles el fósforo necesario para que los vegetales crezcan al ritmo que se necesita hoy en día. Pero, al mismo tiempo, lo convierte en el “culpable” de los problemas de la agricultura moderna, como la interferencia en los ciclos de la tierra o los daños que producen a todo ser vivo los pesticidas y herbicidas. Sin embargo, no es la única molécula principal que se necesita para mantener a la población humana alimentada. Una molécula llamada amoniaco también cambió para bien y para mal la historia de la humanidad. Sin embargo, esa es otra emocionante historia que contar.
La química como el dios Jano: entre dos mundos
La química es una ciencia que transita entre la investigación y la industria, entre el crear y aplicar las moléculas que descubren y, sobre todo, sintetiza. Además, es la ciencia que más produce artículos de investigación al año.5 A finales del siglo pasado, el químico teórico Roald Hoffmann mostró que existían más de diez millones de compuestos sintetizados en el mundo que antes no había. Y, cada año, esta lista se engrosa más y más. Por ejemplo, había 38 millones de sustancias hace diez años y las extrapolaciones indican que habrá alrededor de 80 millones en 2025, y 300 millones en 2050.6
Por eso, el químico Marcelin Berthelot dijo: “La química crea sus propios objetos. Su poder creativo, similar al de las artes, la distingue fundamentalmente de las ciencias naturales e históricas”. Esta promiscuidad creativa del trabajo de la química le otorga un impresionante poder para transformar el mundo y la sociedad, poder que debe ir acompañado siempre de una reflexión ética.7
Si bien, como menciona Hoffman, no hay moléculas buenas y malas, sí existen científicos que deben tener una visión ética sobre las que crean, ya que, citando de nuevo el libro de Le Couteur y Burreson, los “eventos de extrema importancia pueden depender (para bien y para mal) de algo tan pequeño como las moléculas (como el ácido sulfúrico)” —lo escrito entre paréntesis es mío—”. Este enorme poder, menciona el químico mexicano José Antonio Chamizo, “coloca a la química actual como parcialmente responsable de muchos problemas e indispensable para su solución”.
Iván de Jesús Arellano Palma
Maestro en Filosofía de la Ciencia (Comunicación de la ciencia) por parte de la UNAM. Ha colaborado en distintos medios como la revista ¿Cómo ves?, Cienciorama, la Revista Digital Universitaria (RDU), entre otras.
Referencias
De los Ríos, J. L. Químicos y química, FCE, La ciencia para todos, 2011.
Hoffman, R. Lo mismo y no lo mismo, FCE, 1997.
Quimiofilia, Industria química, México, Guadalajara, No. 7, 2020
1 Era una práctica común en la Edad Media que los alquimistas firmaran sus trabajos con el nombre de un alquimista reconocido para ganar legitimidad.
2 Los químicos de esa época calentaban la sustancia a examinar con distintos ácidos u óxidos, obteniendo varios productos que después aislaban hasta conseguir el elemento deseado.
3 No quisiera dejar de mencionar los usos del ácido sulfúrico en el laboratorio con fines didácticos. Con el espíritu de vitriolo se llevan a cabo las reacciones químicas llamadas la serpiente de carbono y la “piraña” que son reacciones espectaculares a la vista. El químico Linus Pauling menciona que se decidió estudiar química debido a la primera reacción.
4 El proceso químico consiste en dejar que la apatita Ca3(PO4)2 reaccione con ácido sulfúrico para obtener el fósforo.
5 Joaquín Schummer, filósofo de la química alemán, reportó, en el Chemical Abstract en el 2000, que la química tiene el mismo número de publicaciones que todas las demás ciencias juntas.
6 Chamizo, J. A. De la paradoja a la metáfora. La enseñanza de la química a partir de sus modelos, UNAM, Siglo XXI y Facultad de química, 2013.
7 Kovac, J. “Ethics in Science: The Unique Consequences of Chemistry”, Accountability in Research, 22:6, 2015, pp. 312-329.