Wallace Carothers
Químico e inventor estadounidense (1896-1937)
Wallace Hume Carothers
Nacido( 27 de abril de 1896 )27 de abril de 1896
Burlington, Iowa , Estados Unidos
Fallecido29 de abril de 1937 (29 de abril de 1937)(41 años)
Filadelfia , Pensilvania , EE. UU.
Alma máterUniversidad de Illinois
Conocido porInvención del neopreno y el nailon
Carrera científica
CamposQuímica orgánica
Asesor de doctoradoRoger Adams

Wallace Hume Carothers ( / kəˈrʌðərz / ; 27 de abril de 1896 - 29 de abril de 1937) fue un químico, inventor y líder de la química orgánica en DuPont , a quien se le atribuye la invención del nailon . [1]

Carothers fue líder de grupo en el laboratorio de la Estación Experimental DuPont , cerca de Wilmington, Delaware , donde se realizó la mayor parte de la investigación sobre polímeros . [2] Carothers fue un químico orgánico que, además de ser el primero en desarrollar el nailon, también ayudó a sentar las bases del neopreno . Después de recibir su doctorado , enseñó en varias universidades antes de que DuPont lo contratara para trabajar en investigación fundamental.

Se casó con Helen Sweetman el 21 de febrero de 1936. Carothers había estado aquejado de períodos de depresión desde su juventud. A pesar de su éxito con el nailon, sentía que no había logrado mucho y se había quedado sin ideas. Su infelicidad se vio exacerbada por la muerte de su hermana, y el 28 de abril de 1937 se suicidó bebiendo cianuro de potasio . [3] [4] Su hija, Jane, nació el 27 de noviembre de 1937.

Educación y carrera académica

Carothers nació el 27 de abril de 1896 en Burlington, Iowa , hijo de Ira y Mary Evalina Carothers. Era el mayor de cuatro hermanos. Tenía un hermano y dos hermanas: John, Isobel y Elizabeth. De joven, Carothers se sentía fascinado por las herramientas y los dispositivos mecánicos y pasaba muchas horas experimentando. Asistió a la escuela pública en Des Moines, Iowa , donde era conocido como un estudiante concienzudo. Después de graduarse, y bajo la presión de su padre, Carothers se inscribió en el Capital City Commercial College en Des Moines, donde su padre era vicepresidente, completando el plan de estudios de contabilidad y secretariado en julio de 1915.

En septiembre de 1915, ingresó en el Tarkio College en Missouri . Aunque inicialmente se especializó en inglés, cambió a química bajo la influencia de Arthur Pardee, director de ese departamento. [5] Carothers sobresalió tanto en química que antes de graduarse fue nombrado instructor de química y estudió y enseñó el curso superior cuando Pardee se fue para convertirse en presidente del departamento de química en la Universidad de Dakota del Sur . [6] Se graduó de Tarkio en 1920 a la edad de 24 años con una licenciatura en ciencias. Luego fue a la Universidad de Illinois para obtener su maestría en artes, que recibió en 1921 bajo la guía del profesor Carl Marvel . [7]

Durante el año escolar 1921-22, Carothers ocupó un puesto de profesor de química durante un año en la Universidad de Dakota del Sur . Fue en la Universidad de Dakota del Sur donde comenzó su investigación independiente que dio como resultado un artículo aceptado por el Journal of the American Chemical Society . En este artículo, midió las propiedades físicas del isocianato de fenilo y de la diazobenceno-imida (ahora conocida como fenilazida [8] ). Las propiedades tienen valores muy similares, lo que lo llevó a la conclusión de que la estructura del segundo compuesto es C 6 H 5 -N=N=N, con los tres átomos de nitrógeno en una cadena lineal en lugar de un anillo como se pensaba anteriormente. [9] [10]

Regresó a la Universidad de Illinois para estudiar su doctorado con Roger Adams . Obtuvo su título en 1924. Se especializó en química orgánica y se especializó en química física y matemáticas. Trabajó como asistente de investigación durante 1922-1923 y recibió la beca Carr para 1923-1924. Este era el premio más prestigioso que ofrecía la universidad en ese momento.

Fue iniciado en Alpha Chi Sigma en 1926 como miembro del Capítulo Zeta de la Universidad de Illinois. [11]

Después de recibir su doctorado, Carothers permaneció en la Universidad de Illinois durante dos años como instructor de química orgánica.

En 1926, Carothers se trasladó a la Universidad de Harvard , donde volvió a ser profesor de química orgánica. El presidente de Harvard, James B. Conant  (quien también era químico), escribió sobre Carothers:

En sus investigaciones, el Dr. Carothers demostró ya en esa época el alto grado de originalidad que caracterizaría su trabajo posterior. Nunca se conformó con seguir el camino trillado ni con aceptar las interpretaciones habituales de las reacciones orgánicas. Sus primeras reflexiones sobre la polimerización y la estructura de las sustancias de alto peso molecular comenzaron mientras estaba en Harvard. [12]

En 1927, DuPont decidió financiar la investigación fundamental y pura: investigación que no estuviera deliberadamente orientada al desarrollo de un producto rentable. Carothers viajó a Wilmington, Delaware , para analizar la posibilidad de hacerse cargo de la química orgánica en el nuevo laboratorio de DuPont para la investigación fundamental. [13]

Mudarse a DuPont

La decisión de abandonar la academia fue difícil para Carothers. Al principio rechazó la oferta de empleo de DuPont, explicando que "sufro de episodios neuróticos de disminución de la capacidad que podrían constituir una desventaja mucho más grave allí que aquí". [14] A pesar de esta admisión, un ejecutivo de DuPont, Hamilton Bradshaw, viajó a Harvard y convenció a Carothers de cambiar de opinión. Su salario era de 500 dólares al mes, en comparación con sólo 267 dólares en Harvard (3.200 dólares al año).

Más tarde, en una carta a Wilko Machetanz, su compañero de habitación en Tarkio, Carothers se explayó sobre sus sentimientos de depresión: "Me encuentro, incluso ahora, aceptando beneficios incalculables ofrecidos por pura magnanimidad y buena voluntad y fallando en hacer incluso una devolución tan trivial como las circunstancias permiten y el sentimiento humano y la decencia exigen, por obtusidad o miedo o egoísmo o mera indiferencia y completa falta de sentimiento". [15]

Neopreno

En DuPont, Carothers obtuvo un puesto en su nuevo programa de investigación fundamental, que se había establecido recientemente en Wilmington, Delaware, y la compañía le había permitido elegir cualquier investigación de su elección. Eligió la investigación de polímeros porque el tema requería una exploración teórica y tenía inmensas implicaciones comerciales [16] . Carothers comenzó a trabajar en la Estación Experimental de DuPont el 6 de febrero de 1928. La síntesis de un polímero con un peso molecular de más de 4200, la masa lograda por el Dr. Emil Fischer , era su principal objetivo. [17]

En el verano de 1928, Carothers contaba con un pequeño equipo de químicos con doctorado y dos consultores: el Dr. Roger Adams, su asesor de tesis, y el Dr. Carl Marvel, su profesor de química orgánica en la Universidad de Illinois. El laboratorio en el que trabajaban estos científicos de primer nivel pasó a conocerse como "Purity Hall". Era desalentador que, a mediados de 1929, "Purity Hall" no hubiera producido un polímero con un peso muy superior a 4.000.

En enero de 1930, el Dr. Elmer K. Bolton se convirtió en director químico asistente en el departamento químico y, por lo tanto, en el jefe inmediato de Carothers. Bolton quería resultados prácticos en 1930, y su deseo se cumplió. Bolton le pidió a Carothers que examinara la química de un polímero de acetileno con el objetivo de crear caucho sintético . En abril de 1930, uno de los empleados de Carothers, el Dr. Arnold M. Collins , aisló el cloropreno , un líquido que se polimerizaba para producir un material sólido que se parecía al caucho. Este producto fue el primer caucho sintético y hoy se conoce como neopreno . [18] [19]

Poliésteres

Ese mismo año, el Dr. Julian W. Hill , otro miembro del equipo de Carothers, comenzó a trabajar de nuevo en el intento de producir un poliéster con un peso molecular superior a 4.000. Sus esfuerzos pronto se vieron recompensados ​​con un gran éxito cuando produjo un polímero sintético con un peso molecular de aproximadamente 12.000. El alto peso molecular permitió que el polímero fundido se estirara hasta formar hilos de fibra. Así se creó la primera seda sintética , descrita por los químicos como un superpoliéster.

Los poliésteres y las poliamidas son ejemplos de polímeros de condensación formados mediante polimerización por crecimiento escalonado . Carothers elaboró ​​la teoría de la polimerización por crecimiento escalonado y derivó la ecuación de Carothers que relaciona el grado promedio de polimerización con la conversión fraccional (o rendimiento ) de monómero en polímero. Esta ecuación muestra que para un peso molecular alto, se necesita una conversión fraccional muy alta (solo para polímeros de crecimiento escalonado).

Hill también produjo una fibra sintética elástica y resistente combinando glicoles y diácidos y calentándola a presión reducida, utilizando un alambique molecular para eliminar los últimos restos de agua producidos en la reacción de condensación. Desafortunadamente, la fibra producida no pudo comercializarse porque se convertía en una masa pegajosa cuando se colocaba en agua caliente. Carothers abandonó su investigación sobre polímeros durante varios años.

Carrera posterior y depresión

En 1931, Carothers se mudó a una casa en Wilmington, que se conocería como Whiskey Acres, con otros tres científicos de DuPont. No era un recluso, pero sus estados depresivos a menudo le impedían disfrutar de todas las actividades en las que participaban sus compañeros de habitación. En una carta a una amiga íntima, Frances Spencer, dijo: "No parece haber mucho que contar sobre mis experiencias fuera de la química. Ahora vivo en el campo con otros tres solteros, y ellos, como tienen inclinaciones sociales, han salido todos con sombreros altos y corbatas blancas, mientras que yo, siguiendo mi antigua costumbre, me quedo sentado hoscamente en casa". [20] En esa época, Carothers le mostró a Julian Hill que guardaba una cápsula de cianuro atada a la cadena de su reloj. [21]

Carothers odiaba los discursos públicos que eran necesarios para mantener su alto perfil. En una carta a Frances Spencer en enero de 1932, contaba: "Fui a New Haven durante las vacaciones y pronuncié un discurso en el simposio orgánico. Fue bastante bien recibido, pero la perspectiva de tener que pronunciarlo arruinó las semanas anteriores y fue necesario recurrir a cantidades considerables de alcohol para calmar mis nervios para la ocasión... Mi nerviosismo, mal humor y vacilación empeoran con el tiempo, y el recurso frecuente a la bebida no produce ninguna mejora permanente. 1932 se ve bastante negro para mí en este momento". [22]

En 1932, el Dr. Bolton modificó el acuerdo en virtud del cual Carothers fue contratado. "Purity Hall" se centraría ahora en "lograr una relación más estrecha entre los objetivos finales de nuestro trabajo y los intereses de la empresa". [23] Esto significó que los fondos se trasladaron de la investigación pura a la investigación práctica. Carothers no se consideraba un investigador comercial experto. Propuso que el trabajo fundamental se limitara a dos o tres propuestas, lo que sería coherente con los intereses de DuPont.

La vida personal de Carothers durante esta época fue muy agitada. Mantenía una relación con una mujer casada, Sylvia Moore, quien, junto con su marido, solicitó el divorcio en 1933. [24] Al mismo tiempo, se preocupaba por los problemas económicos de sus padres y planeaba traerlos a Wilmington. Sin pensar en las posibles ramificaciones emocionales de esta mudanza, compró una casa en Arden, a unos 16 km de la Estación Experimental, y se mudó a ella con sus padres. Tenía 37 años en ese momento. Las interacciones con sus padres pronto se volvieron tensas. Carothers seguía viendo a Sylvia Moore, que ahora estaba soltera, y sus padres desaprobaban en gran medida la relación. Al encontrar la tensión en el hogar demasiado agotadora, sus padres regresaron a Des Moines en la primavera de 1934. [25]

Poliamidas

En 1934, Carothers volvió a centrarse en las fibras. Ahora, el equipo sustituyó las diaminas por glicoles para producir un tipo de polímero llamado poliamida . Estas sustancias eran mucho más estables que los poliésteres formados mediante el uso de glicoles. La capacidad de las poliamidas para formar dominios cristalinos a través de enlaces de hidrógeno les otorga mayores propiedades mecánicas. Por lo tanto, podrían producir una seda sintética que sería práctica para el uso diario. Su investigación resultó en la invención de una serie de nuevas poliamidas. El trabajo de laboratorio para este proyecto fue realizado por el Dr. WR Peterson y el Dr. Donald Coffman. [26] En 1935, el Dr. Gerard Berchet fue asignado a esta investigación sobre poliamidas. [27]

Fue durante este período productivo de investigación, en el verano de 1934, antes de la invención del nailon, cuando Carothers desapareció. No acudió a trabajar y nadie sabía dónde estaba. Fue encontrado en una pequeña clínica psiquiátrica, la Clínica Pinel, cerca de la famosa Clínica Phipps asociada al Hospital Johns Hopkins en Baltimore . Al parecer, se había deprimido tanto que se dirigió a Baltimore para consultar a un psiquiatra, que lo internó en la clínica. [28]

Nylon

Poco después de salir de la clínica, Carothers regresó a DuPont. Bolton le encargó que trabajara con poliamidas.

El trabajo de Carother en superpolímeros lineales comenzó como una incursión sin restricciones en lo desconocido, sin ningún objetivo práctico en mente. Pero la investigación se centraba en un nuevo campo de la química y Du Pont creía que cualquier nuevo avance químico probablemente sería de valor para la empresa. En el curso de la investigación, Carothers obtuvo algunos superpolímeros que se convertían en sólidos viscosos a altas temperaturas, y se observó que se podían hacer filamentos a partir de este material si se sumergía una varilla en el polímero fundido y se retiraba. Ante este descubrimiento, el enfoque del proyecto se trasladó a estos filamentos y el resultado fue el "nailon". [29]

El 28 de febrero de 1935, Gerard Berchet, bajo la dirección de Carothers, produjo media onza de polímero a partir de hexametilendiamina y ácido adípico , creando poliamida 6-6, la sustancia que llegaría a conocerse como nailon. [30] Era difícil trabajar con ella debido a su alto punto de fusión, pero Bolton eligió esta poliamida como la que se desarrollaría comercialmente. Seleccionó al Dr. George Graves para trabajar con Carothers en el proyecto. Finalmente, Graves suplantó a Carothers como líder del proyecto de poliamida. Además, docenas de químicos e ingenieros trabajaron en la refinación de la poliamida 6-6 para convertirla en un producto comercial viable [ cita requerida ] .

Matrimonio y muerte

El 21 de febrero de 1936, Carothers se casó con Helen Sweetman, con quien había estado saliendo desde 1934. Sweetman tenía una licenciatura con especialización en química y trabajaba para DuPont en la preparación de solicitudes de patentes. [31] Durante su vida, sus amigos solían juzgar su matrimonio con Helen en comparación con su relación anterior con Sylvia Moore, afirmando que pensaban que Moore era una mujer mejor. [32]

Poco después, el 30 de abril de 1936, Carothers se convirtió en el primer químico orgánico industrial en ser elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias , un honor muy alto. Sin embargo, en junio de 1936, a pesar de este honor que validaba sus contribuciones a la ciencia, Carothers no podía deshacerse de la depresión que le impedía trabajar. A principios de junio, fue ingresado involuntariamente en el Instituto de Filadelfia del Hospital de Pensilvania , un prestigioso hospital psiquiátrico, bajo el cuidado del psiquiatra Dr. Kenneth Appel. Un mes después, le dieron permiso para abandonar el instituto para ir de excursión a los Alpes tiroleses con amigos. El plan era que hiciera una excursión de un día con el Dr. Roger Adams y el Dr. John Flack durante dos semanas. Después de que se fueran, continuó caminando solo, sin enviarle mensaje a nadie, ni siquiera a su esposa. El 14 de septiembre, apareció de repente en su escritorio en la Estación Experimental. A partir de ese momento, no se esperaba que Carothers realizara ningún trabajo real en la Estación Experimental. A menudo iba a visitarla. Comenzó a vivir en Whiskey Acres nuevamente, después de que su esposa estuvo de acuerdo con el Dr. Appel en que no era lo suficientemente fuerte para cuidar de Carothers. [33]

El 8 de enero de 1937, la hermana de Carothers, Isobel, murió de neumonía. Wallace y Helen Carothers viajaron a Chicago para asistir a su funeral y luego a Des Moines para su entierro. Él viajó a Filadelfia para visitar a su psiquiatra, el Dr. Appel, quien le dijo a un amigo de Carothers que pensaba que el suicidio era el resultado probable del caso de Carothers. [34]

El 28 de abril de 1937, Carothers fue a trabajar a la Estación Experimental. Alrededor de las 5 de la tarde del día siguiente, lo encontraron muerto en su habitación de hotel con un limón exprimido y un poco de sal de cianuro cerca. No se encontró ninguna nota. [35]

Fue incluido póstumamente en el Salón de la Fama Alpha Chi Sigma en 1982. [11]

Patentes

  • Patente estadounidense 1.995.291 "Carbonato de alquileno y proceso de fabricación", presentada en noviembre de 1929 y emitida en marzo de 1935
  • Patente estadounidense 2.012.267 "Éster de alquileno de ácidos polibásicos", presentada en agosto de 1929 y expedida en agosto de 1935
  • Patente estadounidense 2.071.250 "Polímeros de condensación lineal", presentada en julio de 1931 y emitida en febrero de 1937

Referencias

  1. ^ Hermes, Matthew. Suficiente para toda la vida. Wallace Carothers, inventor del nailon , Chemical Heritage Foundation, 1996, ISBN  0-8412-3331-4 .
  2. ^ Roberts, RM (1989) Serendipia: descubrimientos accidentales en la ciencia , John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-60203-5 
  3. ^ Burton, Holman, Lazonby, Pilling y Waddington, Líneas argumentales químicas , Heinemann Educational Publishers, 2000. ISBN 0-435-63119-5 
  4. ^ Lee, Adrian, "Wallace Carothers: La tragedia del padre del nailon", Daily Express , 23 de febrero de 2015.
  5. ^ DL Fishel, reminiscencia personal de A. Pardee (1959).
  6. ^ Zumdahl, Susan y Steven. Química . Nueva York, NY: Houghton Mifflin Company, 2007.
  7. ^ DL Fishel, conversaciones personales con C. Marvel y A. Pardee (1959).
  8. ^ "FENILAZIDA | 622-37-7". www.chemicalbook.com .
  9. ^ Hermes, Suficiente para una vida , págs. 28-30
  10. ^ WH Carothers (1923), J. Am. Chem. Soc. 45, 1734-1738 El isosterismo del isocianato de fenilo y la diazobencenoimida
  11. ^ ab "Fraternidad Alpha Chi Sigma". www.alphachisigma.org .
  12. ^ Adams, Roger (1940) Una biografía , en Polímeros altos: una serie de monografías sobre la química, la física y la tecnología de sustancias altamente poliméricas, vol. 1, Documentos recopilados de WH Carothers sobre sustancias altamente poliméricas , Nueva York, NY: Interscience Publishers, Inc. XVIII
  13. ^ Smith, JK; Hounshell, DA (1985). "Wallace H. Carothers y la investigación fundamental en Du Pont". Science . Vol. 229, núm. 4712 (publicado el 2 de agosto de 1985). págs. 436–442. doi :10.1126/science.229.4712.436. PMID  17738664.
  14. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.83.
  15. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.86.
  16. ^ Hermes, M. Suficiente para una vida .
  17. ^ Hermes, M (1996). Suficiente para una vida . pág. 90.
  18. ^ Hermes, Matthew (1996). Suficiente para toda la vida. Sociedad Química Estadounidense y Fundación para el Patrimonio Químico. pp. 109. ISBN 0-8412-3331-4.
  19. ^ Wallace H. Carothers , Ira Williams , Arnold M. Collins y James E. Kirby (1937). "Polímeros de acetileno y sus derivados. II. Un nuevo caucho sintético: cloropreno y sus polímeros". J. Am. Chem. Soc. 53 (11): 4203–4225. doi :10.1021/ja01362a042. {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  20. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.140
  21. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.135
  22. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.144
  23. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.157
  24. ^ Hermes, M (1996). Suficiente para una vida . pág. 178.
  25. ^ Hermes, M (1996). Suficiente para una vida . pág. 196.
  26. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.214
  27. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.216-217
  28. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.197
  29. ^ Nelson, Richard R. (abril de 1959). "La economía de la invención: un estudio de la literatura". The Journal of Business . 32 (2). Chicago: University of Chicago Press: 101–127. doi :10.1086/294247.
  30. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.217
  31. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.219
  32. ^ Hermes, suficiente para una vida
  33. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.277
  34. ^ Hermes, Suficiente para una vida p.283, basado en la entrevista del autor con este amigo en 1990.
  35. ^ Hermes, Enough for One Lifetime , pág. 291, que cita al Wilmington Morning News y al New York Times del 30 de abril de 1937.
  • "Wallace Hume Carothers". Instituto de Historia de la Ciencia . Junio ​​de 2016.
  • Enciclopedia de biografías mundiales sobre Wallace Hume Carothers
  • "Wallace Carothers:1928". Sitio web de DuPont Heritage . Consultado el 16 de febrero de 2010 .
  • Memorias biográficas de la Academia Nacional de Ciencias
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