Breve historia da cristalografía (XIII): Fiat Pasteur

[Esta é unha tradución adaptada do artigo orixinal de 6 de febreiro de 2014 Breve historia de la cristalografía: (XIII) fiat Pasteur, de César Tomé López, que pode lerse nesta ligazón.]

[O artigo previo da serie é Breve historia da cristalografía (XII): In vino veritas.]

louis_pasteur_en_1857

Cando o novísimo doutor Louis Pasteur, naquel momento profesor do instituto de ensino secundario de Dijon, se enfrontou ao seu primeiro proxecto de investigación en solitario, pensou que o primeiro que precisaba era unha fonda preparación en cristalografía práctica. Decidiu que o mellor que podía facer era estudar sistematicamente as formas cristalinas, repetir todas as medicións e comparar os seus resultados cos que xa foran publicados. Un dos estudos cristalográficos que decidiu repetir foi o de 1841 de Frédéric Hervé de la Provostaye.

Pasteur foi moi meticuloso na repetición dos experimentos. Esta meticulosidade tivo o seu premio na descuberta de algo que, aparentemente, escapáralles tanto a Mitscherlich como a De la Provostaye mesmo: aparecían caras hemiédricas nos cristais de tartarato de sodio e amonio. Porén, os cristais do racemato tamén tiñan caras hemiédricas; a mostra bruta estaba formada en realidade por unha mestura de caras hemiédricas xergas e destras.

Pasteur, no canto de anotar o dato e seguir con outra cousa, decidiu investigar un pouco. Coa axuda dunha lupa e unhas pinzas separou os cristais destros dos xergos e preparou disolucións con eles. Sorprendentemente, a disolución de cristais xergos era levoxira e a dos destros dextroxira. Se disolvía cantidades iguais de xergos e destros, a disolución resultante era opticamente inactiva!

Seguidamente Pasteur decidiu que tiña de comprobar a composición química dos cristais xergos e destros. Para isto obtivo os ácidos libres a partir dos sales: o destro era idéntico en todo ao tartárico, o xergo era o tartárico pero coa actividade óptica inversa.

Con todos estes datos, o investigador de 25 anos chegou ás seguintes conclusións:

  1. O ácido racémico non é un composto puro, senón unha mestura de cantidades iguais de ácido tartárico xergo e destro que soamente se diferencian na súa actividade óptica. A rotación óptica de ambos os compostos cancélase e, polo tanto, a mestura é inactiva.
  2. A actividade óptica dos compostos orgánicos, as súas disolucións e os líquidos é o resultado da falla de simetría (Pasteur empregaba a palabra «disimetría») das moléculas.
  3. A actividade óptica dos cristais cuxas disolucións ou fundidos son opticamente inactivos (como, por exemplo, o cuarzo ou o clorato de sodio) débese ao empaquetado disimétrico de moléculas simétricas.
  4. Igual ca os seus cristais, as moléculas xerga e destra do ácido tartárico eran imaxes especulares (enantiómeros).

Pasteur era moi consciente da transcendencia do seu descubrimento e da súa propia insignificancia dentro da comunidade científica francesa. Por iso era tan importante a maneira que escollese para comunicar os seus resultados. Así que, no canto de tentar publicar directamente, escribiulle á única persoa capaz de entender o seu traballo e con influencia abonda para conseguir unha publicación con repercusión: Jean-Baptiste Biot, con 74 anos naquel momento, a piques de deixar a súa cátedra na Facultade de Ciencias de París (Faculté des sciences de Paris) e membro de máis de 20 academias científicas europeas e americanas.

Biot recoñeceu a importancia do achado inmediatamente e mostrouse disposto a llo comunicar á Academia de Ciencias (Académie des sciences) de París na primeira oportunidade que tivese. Porén, e Biot demostrou nisto que era un científico cabal, non o faría antes de reproducir o experimento no seu laboratorio, ensaio ao que convidou a asistir a Pasteur.

Biot proporcionoulle a Pasteur mostras de ácido racémico (preparado por el mesmo e no que comprobara a actividade óptica), hidróxido de sodio e amoníaco. A partir delas, pediulle que preparase na súa presenza o sal dobre de sodio e amonio. Cando estivo preparado, Pasteur abandonou o edificio e a disolución deixouse evaporar no laboratorio de Biot no Colexio de Francia (Collège de France). Cando xa se separaran máis de 30 g en cristais, Biot convocou de novo a Pasteur para que separase os cristais. Biot preparou persoalmente as disolucións para comprobar a actividade óptica dos mesmos. Cando colocou no polarímetro a disolución que debía ser levoxira e achegou o seu ollo ao visor, Biot exclamou, tomando a man de Pasteur:

Meu fillo querido, teño amado tanto esta ciencia durante toda a miña vida, que sento o meu corazón bater de ledicia!

A comunicación á Academia produciuse naquel mesmo ano de 1848. Nos anos seguintes, xa como profesor universitario en Estrasburgo, Pasteur continuou cos seus estudos da asimetría molecular e cristalina de moitos compostos, incluíndo os aspartatos e malatos opticamente activos e mais os inactivos que se comprobaba que eran «mesturas racémicas».

En 1853, no mesmo ano no que o nomearían cabaleiro da Orde Nacional da Lexión de Honra, Pasteur conseguiu preparar o terceiro isómero do ácido tartárico, opticamente inactivo, hoxe chamado meso-tartárico.

O descubrimento de Pasteur da quiralidade molecular (este nome, ideado por lord Kelvin na década de 1880, acabaría impóndose fronte ás disimetrías de Pasteur) engadiulle á química a terceira dimensión e foi o comezo da estereoquímica. Nas décadas seguintes, o concepto de molécula medrou dunha fórmula (unha dimensión) a un grafo (dúas dimensións) e, finalmente a últimos do xix, a un obxecto tridimensional.

O modelo tetraédrico de Van ’t Hoff e Le Bel para os enlaces de carbono (1874), o modelo octaédrico de coordinación de Werner (1893) e o labor monumental de Emil Fischer verbo da estereoquímica dos azucres e as proxeccións moleculares (década de 1890) toman como punto de partida o traballo cristalográfico de Pasteur.

[O seguinte artigo da serie é Breve historia da cristalografía (XIV): Xeración X.]


Sobre o autor: César Tomé López (@EDocet) é químico e divulgador científico, autor de Experientia docet e editor xefe do Cuaderno de cultura científica e de Mapping Ignorance.

Advertisements

Deixar unha resposta

introduce os teu datos ou preme nunha das iconas:

Logotipo de WordPress.com

Estás a comentar desde a túa conta de WordPress.com. Sair /  Cambiar )

Google+ photo

Estás a comentar desde a túa conta de Google+. Sair /  Cambiar )

Twitter picture

Estás a comentar desde a túa conta de Twitter. Sair /  Cambiar )

Facebook photo

Estás a comentar desde a túa conta de Facebook. Sair /  Cambiar )

Conectando a %s