Teoría de los tipos (química)

Desde los comienzos de la química, incluso antes, en tiempos de la alquimia, ya era conocido el hecho de que había sustancias que se obtenían de los minerales, del agua o del aire y otras que se obtenían de los seres vivos, tanto vegetales como animales. A medida que fue aumentando el conocimiento de los fenómenos químicos, empezó a quedar claro que los productos químicos extraídos de los organismos vivientes eran claramente diferentes a los que se obtenían a partir de los minerales en cuanto a propiedades y reactividad. Uno de los químicos que expresó claramente estas diferencias fue Bergman, en el siglo XVIII, siendo Berzelius el primero en clasificarlos, a comienzos del siglo XIX, en inorgánicos y orgánicos.^[3] Sobre esta base, los químicos del siglo XIX comenzaron a estudiar los compuestos orgánicos, buscando conocer mejor sus propiedades químicas generales, sobre todo la reactividad entre ellos o con sustancias inorgánicas, a la vez que se iban conociendo más y más compuestos que entraban dentro de la categoría de orgánicos. Este aumento del número de sustancias orgánicas, junto con el hecho de que no se conocía la estructura molecular de las mismas, complicó en gran medida el estudio de estas sustancias. En la mayoría de los casos, estas sustancias se representaban de igual manera que las inorgánicas, mediante fórmulas empíricas que indicaban las proporciones elementales de sus componentes. Esta situación hizo que algunas sustancias, como el fulminato de plata, estudiado por Liebig en 1823 y el cianato de plata, estudiado por Wöhler por esa mismas fechas, fueran formuladas, en ambos casos, como AgNCO, a pesar de tener propiedades químicas muy diferentes.^[4] Tras este caso, se dieron otros similares en los años siguientes, como el del descubrimiento del butileno (buteno) por Faraday en 1825, cuya fórmula empírica, según las proporciones simples (CH₂) era igual a la del etileno, cuyas propiedades químicas ya eran conocidas. Estas sustancias fueron denominadas isómeros, que significa iguales proporciones y durante algún tiempo supuso un dilema para los químicos orgánicos.

Todo parecía indicar que si dos moléculas estaban formadas por los mismos átomos en las mismas proporciones, pero presentaban propiedades físicas y químicas diferentes, la diferencia tendría que venir en la forma en que se unían los átomos en las moléculas, por lo que ciertos químicos orgánicos dirigieron sus miradas a identificar estos aspectos, planteando la posibilidad de que existieran diferentes grupos de átomos moleculares (radicales fueron llamados en esa época) que se conservaran a través de las reacciones y que pudieran explicar el fenómeno de la isomería.^[3]

La idea de que las sustancias químicas estaban formadas por grupos de átomos con una estructura muy estable (radicales), que era lo que se intercambiaba en las reacciones empezó a calar entre los químicos orgánicos del momento, respaldado por algunas evidencias, como los trabajos realizados por Liebig y Wöhler, en 1832, relacionados con el aceite de almendras amargas (aldehído benzoico) y sus reacciones, en las que en todas ellas aparecía, como algo común, un grupo de átomos en las proporciones C₇H₅O.^[5] Este grupo de átomos recibió el nombre de radical benzoílo (no confundir con el actual radical o grupo bencilo) y fue nombrado como Bz, de forma que el ácido benzoico sería BzOH; el benzaldehído, BzH; el clorobenzol (cloruro de benzoílo); BzCl y la benzamida, BzNH₂. Esta y otras evidencias parecidas hizo pensar a lo químicos de esta primera mitad del siglo XIX, que los radicales orgánicos podían ser la respuesta a los numerosos misterios de la química orgánica. En los años 1839 y 1840, J. B. Dumas, uno de los químicos, junto con Berzelius, más reputados del momento, propuso que los compuestos químicos se consideraran productos de la sustitución de elementos individuales o radicales por otros en unos pocos compuestos "típicos" , lo que se considera un primer esbozo de la teoría de los tipos. Según el planteamiento de Dumas, este vino a decir que mientras que en la química inorgánica los radicales son simples, formados por unos pocos átomos, en la química orgánica tales radicales son más complejos, pero en lo que a las leyes de la combinación y de las reacciones se refiere, no hay mayor diferencia entre la química orgánica y la inorgánica.^[6]

Bajo la supervisión de Dumas, trabajaba en su laboratorio August Laurent, que desde 1836 investigaba la sustitución de los átomos de hidrógeno de ciertos compuestos orgánicos, por átomos de cloro y el efecto que la presencia de este heteroátomo tenía en las propiedades de los nuevos compuestos. Utilizando lo que él denominó series de compuestos con los mismos átomos de carbono combinados entre sí de forma análoga, se percató del hecho de que las propiedades de los nuevos productos clorados no parecían ser muy diferentes de las correspondientes a la sustancia de partida. Daba la impresión de que el cloro estaba ejerciendo un efecto similar al del hidrógeno al que había reemplazado. Laurent denomino núcleos a estos grupos de compuestos análogos que permanecían tras la sustitución del hidrógeno por el cloro.^[7] El mismo Dumas, hasta entonces algo reacio a aceptar estas ideas, se convenció de que podían existir esos núcleos orgánicos cuando, por esas fechas, preparó mediante cloración del ácido acético, el ácido tricloroacético, observando la similitud de sus propiedades con las del ácido acético. Posteriormente, presentó su propia versión de la teoría de Laurent, llamándola teoría de tipos. Según Dumas, en química orgánica existen ciertos tipos que persisten incluso cuando, en lugar de hidrógeno, contienen un volumen igual de cloro, bromo o yodo.^[8]