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August Wilhelm von Hofmann

August Wilhelm von Hofmann (8 de abril de 1818 - 5 de mayo de 1892 [2] ) fue un químico alemán que realizó importantes contribuciones a la química orgánica. Su investigación sobre la anilina ayudó a sentar las bases de la industria de los tintes de anilina, y su investigación sobre el alquitrán de hulla sentó las bases para los métodos prácticos de su alumno Charles Mansfield para extraer benceno y tolueno y convertirlos en compuestos nitrados y aminas . Los descubrimientos de Hofmann incluyen el formaldehído , el hidrazobenceno , los isonitrilos y el alcohol alílico . [3] Preparó tres compuestos de etilaminas y tetraetilamonio y estableció su relación estructural con el amoníaco .

Después de estudiar con Justus von Liebig en la Universidad de Giessen , Hofmann se convirtió en el primer director del Royal College of Chemistry , ahora parte del Imperial College de Londres , en 1845. En 1865 regresó a Alemania para aceptar un puesto en la Universidad de Berlín como profesor e investigador. Después de su regreso, cofundó la Sociedad Química Alemana ( Deutsche Chemische Gesellschaft ) (1867). [3] Tanto en Londres como en Berlín, Hofmann recreó el estilo de instrucción de laboratorio establecido por Liebig en Giessen, fomentando una escuela de química centrada en la química orgánica experimental y sus aplicaciones industriales. [4]

Hofmann recibió varios premios importantes en el campo de la química, incluyendo la Medalla Real (1854), la Medalla Copley (1875) y la Medalla Albert (1881). Fue elegido miembro de la Sociedad Filosófica Americana en 1862. [5] Fue ennoblecido en su septuagésimo cumpleaños. [4] Su nombre está asociado con el voltímetro de Hofmann , el reordenamiento de Hofmann , el reordenamiento de Hofmann-Martius , la eliminación de Hofmann y la reacción de Hofmann-Löffler .

Vida temprana y educación

Hofmann, 1846

August Wilhelm Hofmann nació en Giessen , Gran Ducado de Hesse , el 8 de abril de 1818. Era hijo de Johann Philipp Hofmann, consejero privado y arquitecto provincial de la corte de Darmstadt. [6] De joven viajó mucho con su padre. August Wilhelm se matriculó en la Universidad de Giessen en 1836. [4]

En un principio estudió derecho y filología en Giessen . Es posible que se interesara por la química cuando su padre amplió los laboratorios de Liebig en Giessen en 1839. [4] August Wilhelm cambió sus estudios a química y estudió con Justus von Liebig . [7] [8] Obtuvo su doctorado allí en 1841. En 1843, tras la muerte de su padre, se convirtió en uno de los asistentes de Liebig. [9]

Su relación con Liebig se convirtió con el tiempo en algo tanto personal como profesional. Tanto su primera esposa, Helene Moldenhauer (m. el 12 de agosto de 1846), como su tercera esposa, Elise Moldenhauer (m. el 19 de mayo de 1866), eran sobrinas de la esposa de Liebig, Henriette Moldenhauer. Se dice que Hofman cortejó a Elise después de que la hija de Liebig, Johanna, lo rechazara. [10] : 44, 318  Entretanto, se casó con Rosamond Wilson (m. el 13 de diciembre de 1856) y, más tarde, con Bertha Tiemann (m. el 11 de agosto de 1873) [1] [11] Tuvo once hijos. [7]

Carrera

Real Colegio de Química de Londres

Hofmann en la inauguración de la Escuela de Química de Londres. Chimistes Celebres, Liebig's Extract of Meat Company Trading Card, 1929

Como presidente de la Royal Society en Londres, Alberto, príncipe consorte de la reina Victoria , estaba decidido a fomentar el avance científico en Gran Bretaña. [12] En 1845, propuso iniciar una escuela de química práctica en Londres, bajo el estilo del Royal College of Chemistry . Liebig fue contactado para pedirle consejo, y recomendó a Hofmann para la dirección de la nueva institución. Hofmann y el príncipe se conocieron cuando el príncipe Alberto, en una visita a su alma mater en Bonn, encontró sus antiguas habitaciones ahora ocupadas por Hofmann y su aparato químico. [12] En 1845, Sir James Clark , médico de la reina Victoria, se acercó a Hofmann con la oferta de la dirección. [13] Con el apoyo del príncipe Alberto y la financiación de una variedad de fuentes privadas, la institución abrió en 1845 con Hofmann como su primer director. [10] : 112 

La situación financiera de la nueva institución era algo precaria. [13] Hofmann aceptó el puesto con la condición de que se le nombrara profesor extraordinario en Bonn, con licencia de dos años, para poder reanudar su carrera en Alemania si el nombramiento en Inglaterra no iba bien. [14] La universidad abrió en 1845 con 26 estudiantes en el número 16 de Hanover Square, trasladándose a unas instalaciones más económicas en el número 299 de Oxford Street en 1848. El propio Hofmann renunció a su alojamiento personal gratuito en Hanover Square y renunció a parte de su salario. A pesar de este comienzo difícil, la institución tuvo éxito durante un tiempo y fue líder internacional en el desarrollo de tintes de anilina. [13] Muchos de los hombres que estudiaron allí hicieron contribuciones significativas a la historia de la química. [15]

En 1853, el Real Colegio de Química pasó a formar parte del Departamento de Ciencia y Arte del gobierno, bajo la nueva Escuela de Minas, lo que le permitió recibir financiación gubernamental de forma algo más segura. [13] Sin embargo, con la muerte del Príncipe Alberto en 1861, la institución perdió a uno de sus partidarios más importantes. Hofmann sintió profundamente la pérdida y escribió en 1863: "La temprana amabilidad [de Alberto] ejerció una influencia tan poderosa sobre el destino de mi existencia. Año tras año siento más profundamente la deuda de gratitud que le debo... siento que es a él a quien debo mis oportunidades en la vida". [10] Sin el estímulo del Príncipe, el gobierno y la industria británicos perdieron el interés por la ciencia y la tecnología. La decisión de Hofmann de regresar a Alemania puede verse como un síntoma de ese declive y, con su marcha, el Real Colegio de Química perdió su foco. [13] Más tarde, el Royal College of Chemistry, bajo la Escuela de Minas, pasó a formar parte del Imperial College de Londres como parte de una iniciativa para evitar que Gran Bretaña se quedara atrás de Alemania en ciencia y tecnología. [16]

Universidad de Berlín

En 1864, a Hofmann le ofrecieron una cátedra de química en la Universidad de Bonn y otra en la Universidad de Berlín . Mientras se tomaba su tiempo para decidir qué oferta aceptar, Hofmann diseñó los edificios de laboratorio para ambas universidades, que se construyeron posteriormente. En 1865 sucedió a Eilhard Mitscherlich en la Universidad de Berlín como profesor de química y director del laboratorio químico. Ocupó el puesto hasta su muerte en 1892. Tras su regreso a Alemania, Hofmann fue el principal fundador de la Sociedad Química Alemana (Deutsche Chemische Gesellschaft zu Berlin) (1867) y cumplió 14 mandatos como su presidente. [3]

Contribuciones

El trabajo de Hofmann abarcó una amplia gama de la química orgánica .

Síntesis orgánica

Hofmann contribuyó de forma importante al desarrollo de técnicas de síntesis orgánica, que se originaron en el laboratorio de Liebig en Giessen. Hofmann y John Blyth fueron los primeros en utilizar el término "síntesis", en su artículo "Sobre el estirol y algunos de los productos de su descomposición", [17] [18], unos meses antes de que Kolbe utilizara el término. Lo que Blyth y Hofmann llamaron "síntesis" les permitió hacer inferencias sobre la constitución del estirol. Un artículo posterior, "Sobre la toluidina" de Muspratt y Hofmann, describió algunos de los primeros "experimentos sintéticos" (synthetische Versuche) en el campo de la química orgánica. [19] Si bien el objetivo final de dichos experimentos era producir artificialmente sustancias naturales, tal objetivo no era prácticamente alcanzable en ese momento. El propósito inmediato de la técnica era la aplicación de reacciones conocidas a una variedad de materiales para descubrir qué productos se podían formar. Comprender el método de formación de una sustancia fue un paso importante para ubicarla dentro de una taxonomía de sustancias en desarrollo. Esta técnica se convirtió en la base del programa de investigación de Hofmann. Utilizó la síntesis orgánica como método de investigación para aumentar la comprensión química de los productos de reacción y los procesos por los cuales se formaban. [9]

Alquitrán de hulla y anilinas

Las primeras investigaciones de Hofmann, llevadas a cabo en el laboratorio de Liebig en Giessen, fueron un examen de las bases orgánicas del alquitrán de hulla . [20] Hofmann aisló con éxito el cianol y el leucol , bases descritas previamente por Friedlieb Ferdinand Runge , y demostró que el cianol era casi en su totalidad anilina, que previamente se había demostrado que era un producto de descomposición del tinte vegetal índigo . En su primera publicación (1843) demostró que una variedad de sustancias que se habían identificado en la literatura química contemporánea como obtenibles a partir de la nafta de alquitrán de hulla y sus derivados eran todas una única base nitrogenada, la anilina. Estas incluían al cianol , la anilina de Carl Julius Fritzsche , la cristalina de Otto Unverdorben y el benzidam de Nikolai Zinin . [9] Gran parte de su trabajo posterior desarrolló aún más la comprensión de los alcaloides naturales.

Hofmann trazó una analogía entre la anilina y el amoníaco . Quería convencer a los químicos de que las bases orgánicas podían describirse en términos de derivados del amoníaco. Hofmann convirtió con éxito el amoníaco en etilamina y los compuestos dietilamina , trietilamina y tetraetilamonio . Fue el primer químico en sintetizar las aminas cuaternarias. Su método para convertir una amida en una amina se conoce como transposición de Hofmann . [20]

Mientras que las aminas primarias, secundarias y terciarias eran estables cuando se destilaban a altas temperaturas en condiciones alcalinas, la amina cuaternaria no lo era. El calentamiento del hidróxido de tetraetilamonio cuaternario produjo vapor de trietilamina terciaria. Esto se convirtió en la base de lo que ahora se conoce como la eliminación de Hofmann , un método para convertir aminas cuaternarias en aminas terciarias. Hofmann aplicó con éxito el método a la coniina , el veneno colinérgico de la cicuta , para derivar la primera estructura de un alcaloide. Su método se volvió extremadamente significativo como herramienta para examinar las estructuras moleculares de los alcaloides, y finalmente se aplicó a la morfina, la cocaamina, la atropina y la tubocurarina, entre otros. La coniina finalmente se convirtió en el primer alcaloides en ser sintetizado artificialmente. [20]

En 1848, el estudiante de Hofmann, Charles Blachford Mansfield, desarrolló un método de destilación fraccionada de alquitrán de hulla y separó el benceno , el xileno y el tolueno , un paso esencial hacia el desarrollo de productos a partir del alquitrán de hulla. [3] [21]

En 1856, el alumno de Hofmann, William Henry Perkin, intentaba sintetizar quinina en el Royal College of Chemistry de Londres, cuando descubrió el primer tinte de anilina , la malva . [22] El descubrimiento condujo a la creación de una amplia gama de tintes textiles coloridos creados artificialmente, revolucionando el mundo de la moda. Las investigaciones de Hofmann sobre la rosanilina , que preparó por primera vez en 1858, fueron el comienzo de una serie de investigaciones sobre la materia colorante. [14] En 1863, Hofmann demostró que el azul de anilina es un derivado trifenilo de la rosanilina y descubrió que se podían introducir diferentes grupos alquilo en la molécula de rosanilina para producir tintes de varios colores púrpura o violeta, que se conocieron como "violetas de Hofmann". [7] En 1864, Hofmann confirmó que el magenta sólo se puede obtener por oxidación de anilina comercial en la que los isómeros ortotoluidina y paratoluidina están presentes como impurezas, no a partir de anilina pura. Otros estudiantes de Hofmann que se involucraron en la industria británica de colorantes incluyen a Edward Chambers Nicholson, George Maule y George Simpson. [23] Después de su regreso a Alemania, Hofmann continuó experimentando con colorantes, creando finalmente el rojo de quinoleína en 1887. [3]

Hofmann estudió las bases nitrogenadas, incluyendo el desarrollo de métodos para separar mezclas de aminas y la preparación de grandes cantidades de "poliamoniacos" (diaminas y triaminas como la etilendiamina y la dietilendiamina). Trabajó con Auguste Cahours en bases de fósforo entre 1855 y 1857. Con él, en 1857, Hofmann preparó el primer alcohol alifático insaturado, el alcohol alílico , C3H5OH. También examinó su derivado, el isotiocianato de alilo (aceite de mostaza), en 1868, y estudió varios otros isocianatos e isonitrilos (isocianuros o carbilaminas). [3]

Hofmann también desarrolló un método para determinar los pesos moleculares de los líquidos a partir de las densidades de vapor. En 1859, Hofmann aisló el ácido sórbico del aceite de serbal, un compuesto químico que se utiliza ampliamente como conservante de alimentos .

En 1865, inspirado por Auguste Laurent , Hofmann propuso una nomenclatura sistemática para los hidrocarburos y sus derivados, que fue adoptada internacionalmente por el Congreso de Ginebra, con algunas modificaciones, en 1892. [3]

Modelos moleculares

Modelo de metano de Hofmann
Voltímetro de Hofmann

Hofmann fue aparentemente el primero en introducir modelos moleculares en la química orgánica, tras la introducción de la teoría de la estructura química por parte de August Kekule en 1858, y la introducción de fórmulas estructurales impresas por parte de Alexander Crum Brown en 1861. En un discurso de un viernes por la tarde en la Royal Institution de Londres el 7 de abril de 1865, mostró modelos moleculares de sustancias orgánicas simples como el metano, el etano y el cloruro de metilo, que había construido a partir de bolas de croquet de mesa de diferentes colores conectadas entre sí con finos tubos de latón. [24] El esquema de colores original de Hofmann ( carbono = negro, hidrógeno = blanco, nitrógeno = azul, oxígeno = rojo, cloro = verde y azufre = amarillo) ha evolucionado hasta convertirse en el esquema de colores CPK y se utiliza incluso hoy en día. [25] Después de 1874, cuando van't Hoff y Le Bel sugirieron de forma independiente que las moléculas orgánicas pueden ser tridimensionales, los modelos moleculares comenzaron a asumir su apariencia moderna. [ cita requerida ]

Voltímetro de Hofmann

El voltímetro de Hofmann es un aparato para electrolizar el agua , inventado por August Wilhelm von Hofmann en 1866. [26] Consiste en tres cilindros verticales unidos, generalmente de vidrio. El cilindro interior está abierto en la parte superior para permitir la adición de agua y un compuesto iónico para mejorar la conductividad, como una pequeña cantidad de ácido sulfúrico . Un electrodo de platino se coloca dentro de la parte inferior de cada uno de los dos cilindros laterales, conectado a los terminales positivo y negativo de una fuente de electricidad. Cuando pasa corriente a través del voltímetro de Hofmann, se forma oxígeno gaseoso en el ánodo e hidrógeno gaseoso en el cátodo . Cada gas desplaza el agua y se acumula en la parte superior de los dos tubos exteriores. [ cita requerida ]

Publicaciones

Monumento a Hofmann en Berlín, destruido en 1944 por un ataque aéreo británico

Hofmann era políglota y publicó extensamente, particularmente sobre su trabajo sobre el alquitrán de hulla y sus derivados. En 1865 Hofmann publicó Introducción a la química moderna , resumiendo la teoría de tipos y las ideas emergentes sobre la estructura química. La teoría de tipos modeló cuatro moléculas inorgánicas, hidrógeno, cloruro de hidrógeno, agua y amoníaco, y las utilizó como base para sistematizar y categorizar compuestos orgánicos e inorgánicos explorando la sustitución de uno o más átomos de hidrógeno por un átomo o grupo equivalente. El propio Hofmann se había centrado en la investigación del amoníaco, pero analizó los cuatro modelos en su libro. En él, también introdujo por primera vez el término valencia , bajo su variante más larga cuantivalencia, para describir la capacidad de combinación de un átomo. Su libro de texto influyó fuertemente en los libros de texto introductorios tanto en Europa como en los Estados Unidos. [27]

Además de sus obras científicas, Hofmann escribió notas biográficas y ensayos sobre la historia de la química, incluido un estudio de Liebig. [4]

Premios y honores

Fue elegido miembro de la Royal Society en 1851. Recibió la Medalla Real de la sociedad en 1854 y su Medalla Copley en 1875 "por sus numerosas contribuciones a la ciencia de la química, y especialmente por sus investigaciones sobre los derivados del amoníaco". [28] En su 70 cumpleaños, en 1888, fue ennoblecido, lo que le permitió agregar el prefijo "von" antes de su apellido. [4]

En 1900, la Sociedad Química Alemana construyó la "Casa Hofmann" en Berlín y en 1902 creó la Medalla de Oro August Wilhelm von Hofmann en su honor, que se otorgaba por logros sobresalientes en química. Los primeros galardonados fueron Sir William Ramsay de Inglaterra y el Profesor Henri Moissan de París. [29]

Vida posterior

Hofmann murió en 1892 y fue enterrado en el Friedhof der Dorotheenstädtischen und Friedrichswerderschen Gemeinden de Berlín. [30] [31]

Véase también

Referencias

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Fuentes

Enlaces externos