Differences between Mendicant Orders and Jesuits

Para realizar un acercamiento a la teoría estructural clásica y los ejemplos de isómeros que los pusieron a prueba es importante retomar la postura de Otto Theodor Benfey quien en el capítulo titulado “la estructura conceptual de las ciencias resurgimiento de la dimensión humana” publicado en el libro “Filosofía de la química síntesis de una nueva disciplina” enuncia los 3 pares de conceptos o dimensiones en los que se estructura la ciencia y sus implicaciones filosóficas.

Para hacer más clara la línea de trabajo los 3 pares de conceptos o dimensiones entendidas desde la estructura química hacen referencia a:

 Referentes al tiempo

a) Tiempo direccional ↗t: Estructuras que no se pueden aislar o son teóricas por que el lapso de existencia es demasiado corto.

b) Tiempo simétrico t: Estructuras que establecen equilibrios y solo pueden ser aisladas en un determinado tiempo y condición específica.

 Referentes al espacio:

a) Espacio interno 3d: Se refiere al volumen que ocupan los átomos en una estructura b) Espacio externo3D: Se refiere a la dirección en el espacio de los 4 enlaces que parten

radialmente del carbono.

 Referentes dicotomía continuo-discontinuo: a) Naturaleza discreta N: átomos.

b) Naturaleza Continua A: molécula.

Ya se ha establecido que la teoría estructural que vio la luz en 1858, se refirió únicamente a la tetravalencia del carbono y su capacidad de autoencadenarse, en su forma clásica, nada tenía que ver con la estructura geométrica que en ocasiones es asociada erróneamente desde Lewis. Desde ese marco, la teoría contemplaba los átomos que se enlazan con otros y mediante cuantos enlaces lo hace. La dimensionalidad que la teoría se permitía, era solo la lineal porque no especifica angularidad o alguna deformación de la unión entre los planos x, y, z, denominada discreto (N) refiriéndose a enlaces y no átomos (Benfey (B), 2011). Van’t Hoff y Lebel son los que introducen el espacio externo (3D) al distinguir los isómeros ópticamente activos y los meso isómeros inactivos (estereoquímica), allí se comienzan a distinguir la dirección de los 4 enlaces que el carbono realiza radialmente.

El tiempo simétrico (t) que explicaba la existencia de algunos isómeros en dimensiones temporales, el caso del éster acetoacético es el más renombrado ya que hizo notable la existencia de los equilibrios dinámicos. (Benfey (B), 2011)

El espacio interno (3d), pues se estableció que los átomos, moléculas y enlaces requieren de un espacio o volumen finito, pues no son puntos (Benfey (B), p. 144), notorio en la química de los bifenilos. (Benfey (B), 2011)

El tiempo direccional (↗t), debido a la constante predicción de isómeros pero no aislados porque se transforman demasiado rápido, para dar razón espectroscópica de su existencia, el caso clásico presentado era el del alcohol vinílico, que hoy ha logrado ser aislado a bajas temperaturas. (Benfey (B), 2011)

Otro ejemplo que tenía que ver con el tiempo direccional pero referente a la naturaleza de un enlace bajo la teoría de la resonancia fue el del 1,2 diclorobenceno, (Ver el problema del 4 isómero en el caso paradigmático del benceno, apartado 5.3.8.1.1), dicho ejemplo evidenció las limitaciones de la dimensión discreta (N) según la cual los enlaces eran descritos como 1,2,3 unidades y no intermedios de 1.5. Aquí se describe entonces la dimensión de continuidad (A), bajo la cual, el enlace entre carbono 1 y 2 describe propiedades intermedias entre un enlace simple y uno doble. (Benfey (B), 2011)

En resumen, según Otto Theodor Benfey las falencias de la teoría clásica estructural radicarían en 3 puntos concernientes a

1) la existencia de más sustancias que formulas (estereoquímica).

2) menos sustancias que las predichas o al menos la imposibilidad de aislarlas (resonancia, sistemas tautométricos).

3) muchas estructuras predichas, pero imposibilidad estérica de enlace que las sustente.

4.3.8.1.1 ESTRUCTURA DEL BENCENO

El ejemplo clásico de discusión álgido sobre la estructura de un compuesto, así como de su estabilidad es el benceno. Este fue descubierto por Faraday y descrito por Mitscherlich en 1831, según lo cual la tetra valencia parecía no cumplirse. Berthelot acérrimo equivalentista, quiso ignorar la posible fórmula estructural y atenerse a la fórmula bruta o equivalente, sus estudios, en consecuencia, se atienen a la relación de carbono e hidrogeno de 12:1 propia de los aromáticos y arguye que el benceno o bencina, como él lo denominaba se obtenía, tras calentamiento de acetileno a 550-600 C y destilaciones fraccionadas en forma de triacetileno 3C2H2 . (Bensaude-Vincent & stengers, 1997, p. 129)

Por otra parte, Kekulé que defendía la teoría de la atomicidad, busco numerosas estructuras que cumplieran con el principio de tetravalencia del carbono y por lo cual público en tres ocasiones estructuras hexagonales que tenían enlaces sencillos y con cadenas laterales para formar derivados, hexágono sin enlaces y por último el conocido hexágono con enlaces dobles alternados. Aunque sería el único autor en proponer una estructura que fuera lógica para la estabilidad, propiedades e isomerías de sus derivados y

cumplimiento de la valencia del carbono, no fue el único en trabajar sobre ello; por nombrar algunos autores tenemos a Claus (1867), Dewar (1867),Ladenburg (1869) y Baeyer y Armstrong (1887).Ver ilustración 6.

Ilustración 6. Algunas propuestas de formulas para definir la estructura del benceno segun sus autores. (T.A.Geissman, 1974, p. 577)

Resulta interesante ahondar en las disertaciones de parte de Kekulé y otros acerca de las estructuras propuestas para el benceno ya que, como toda hipótesis en ciencias, no son producto del azar sino de un trabajo que es sustentado en las teorías del momento y que generaron aún más interrogantes que derivan en lo que hoy se cree ya demostrado.

En concordancia a esto lo que se sabía a finales del siglo XIX del benceno, era que, al reaccionar con bromo daba un compuesto monobromado, lo que sugería que los hidrógenos eran equivalentes; es decir era un compuesto con alta simetría. La relación carbono e hidrogeno era de 1:1, bastante baja, y que implicaba una nueva forma de estructura no contemplada, que debería cumplir con la tetravalencia del carbono. No presentaba reacciones eténicas, aunque el benceno era sintetizado a partir de 3 etinos; debía ser otra clase de compuesto. La aparente falta de reactividad del benceno sugería una estructura muy estable. La síntesis de derivados del benceno, partiendo de cetonas obteniéndose 1,3,5 trimetilbenceno y 1,3,5 trietilbenceno contenían tres valencias dobles alternadas y otras tres simples. Existían isómeros orto, meta y para. El problema del cuarto isómero inexistente (Ver figura 2), así como también la falta de isómeros ópticos del benceno, planteaban que surgiría una rama de la química nueva. (Fuentes&Muñoz, 2003)

Ilustración 7. Cuarto isómero inexistente (derecha), derivado 1,6 unido por enlace simple no superponible en el derivado 1,2 unido por enlace doble. (Roa,2017)

En orden a lo anterior, se expondrán los pros y contras de cada posible estructura formulada por los siguientes autores:

Tabla 3 Comparación entre las posibles estructuras propuestas para el Benceno.

Claus y Korner Pros

Se suponía que la tetravalencia del carbono era satisfecha con el carbono directamente opuesto o diagonal, esto no daba cabida a que existiera una doble sustitución en el cuarto isómero y era coherente con las inexistentes reacciones eténicas.

Contras

Si la estructura era la correcta se daba cabida a isómeros ópticamente activos, hoy comprobada su inexistencia. La estructura es saturada por lo que no admitiría la formación de derivados de adición como 6 bromos, 6 cloros, 6 hidrógenos. Por estabilidad no podría explicarse por ejemplo la entrada de Br2 ya que es comprobado que esto ocurre en los carbonos contiguos y no los diagonales, por lo que este hecho generaría una inestabilidad en toda la estructura y por ultimo seria indiferenciable el isómero orto y para, porque el enlace seria directo con el mismo carbono. (Fuentes&Muñoz, 2003)

Armstrong y Baeyer

Pros

Las 4 valencias de los 6 carbonos se saturan todas juntas al encontrarse en el centro, esta estructura explica la inexistencia de compuestos de adición como los compuestos eténicos, así mismo, explica la resistencia y oposición a la ruptura, así como que si existiese alguna, se comporta como grupo eténico, puede explicar también la falta de reacción con el etanoato mercúrico y Baeyer, así como que no da cabida al cuarto isómero.

Contras

La síntesis del mismo a partir del etino no es tan sencilla, esta estructura no explica la existencia de triozónidos, los estudios de refractometría la contradicen, es injustificable la necesidad de saturación de las valencias en el centro y no justifica la falta de isómeros ópticos, tampoco se explican los enlaces entre anillos. (Fuentes&Muñoz, 2003) Ladenburg Pros Inexistencia de enlaces eténicos. Contras

Con esta estructura es lógico pensar en isómeros ópticos ya que hay carbonos asimétricos, esto claramente no concordaba con lo que se conocía del benceno (el benceno no tiene isómeros ópticos). Se da cabida al cuarto isómero. (Fuentes&Muñoz, 2003)

Thiele Pros

Inexistencia del enlace eténico, si las valencias residuales (cuando un elemento simultáneamente recibe y comparte un electrón (Cartmell&Fowless, 1979)) eran iguales a la valencia principal no existe el cuarto isómero.

Contras

No es una estructura fundamentada, formación del triozónido, sugiere que el benceno solo es un compuesto saturado sin una aparente química distintiva que si se observaba en el laboratorio. (Fuentes&Muñoz, 2003)

Dewar Esta estructura solo ofrecía una nueva oscilación para los dobles enlaces, pero no es del todo funcional en cuanto a que no ofrece nada nuevo.

Fuente: Adaptado de (Fuentes&Muñoz, 2003)

Los alumnos de Kekulé explicarían los isómeros del benceno al estudiar la disposición de los átomos por una numeración categórica. Wilhelm korner (1839-1925) hábilmente logra distinguir isómeros orto, meta y para. Jacobus Henricus van't Hoff (1852-1911) junto con Achille Le Bel (1847-1930) quien llega a la misma conclusión por un camino distinto, abren las puertas de la química al espacio tridimensional, tras proponer que los 4 enlaces de los carbonos se disponen en 3 dimensiones del espacio hacia los 4 vértices de un tetraedro regular de forma radial (Benfey (B), 2011). Dichos autores no solo llegarían a esa hipótesis, sino que además, al estudiar los isómeros de moléculas asimétricas, relacionarían la actividad óptica con la estructura formada por los átomos en el espacio (Cerro & Merino, 2009) y junto con los estudios de Johannes Wislecenus sobre el ácido láctico muscular y el procedente de la fermentación, se concluiría que a pesar de que una molécula pueda tener las mismas propiedades escalares que otro isómero, la diferencia en la solubilidad y cinética reactiva de una u otra, se diferían debido a la existencia de al menos un carbono asimétrico en su estructura. En palabras del mismo Johannes Wislecenus "La diferencia entre estos dos ácidos provenía de un reagrupamiento espacial diferente de los átomos" (Wojtkowiak, 1987, p. 80).

La idea de la concepción tridimensional de los enlaces en las últimas décadas del siglo XIX se extendió no solo a los átomos de carbono. Viktor Meyer (1848-97) por su parte, estudio los enlaces de los átomos de nitrógeno en 3 dimensiones, de ello se podían explicar ciertos tipos de isomerías ópticas del elemento. William Jackson Pope (1870-1939) aplica lo mismo a compuestos de azufre, selenio y estaño, Alfred Werner (1866-1919) estudia por su parte los compuestos de Cobalto, Cromo, Rodio y otros metales, pero esta vez nota que “las relaciones estructurales entre átomos no tienen por qué estar restringidas a los enlaces ordinarios de valencia” (Asimov, 1965, p. 119) .