Wallace Hume Carothers ( / k ə ˈ r ʌ ð ər z / ; 27 de abril de 1896 – 29 de abril de 1937) fue un químico, inventor y líder de la química orgánica en DuPont estadounidense , a quien se le atribuyó la invención del nailon . [1]
Carothers era líder de grupo en el laboratorio de la Estación Experimental DuPont , cerca de Wilmington, Delaware , donde se realizaba 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 Ph.D. , enseñó en varias universidades antes de ser contratado por DuPont para trabajar en investigación fundamental.
Se casó con Helen Sweetman el 21 de febrero de 1936. Carothers había pasado por 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.
Carothers nació el 27 de abril de 1896 en Burlington, Iowa , de Ira y Mary Evalina Carothers. Era el mayor de cuatro hermanos. Tenía un hermano y dos hermanas: John, Isobel y Elizabeth. Cuando era joven, Carothers estaba fascinado por las herramientas y los dispositivos mecánicos y pasó muchas horas experimentando. Asistió a una 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 matriculó en el Capital City Commercial College en Des Moines, donde su padre era vicepresidente, completando el plan de estudios de contabilidad y secretaría en julio de 1915.
En septiembre de 1915 ingresó en el Tarkio College de Missouri . Aunque inicialmente se especializó en inglés, pasó a la química bajo la influencia de Arthur Pardee, jefe de ese departamento. [5] Carothers se destacó tanto en química que antes de graduarse fue nombrado instructor de química y estudió e impartió el curso superior cuando Pardee se fue para convertirse en presidente del departamento de química de la Universidad de Dakota del Sur . [6] Se graduó en 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 dirección del profesor Carl Marvel . [7]
Durante el año escolar 1921-22, Carothers ocupó un puesto de un año como instructor de química en la Universidad de Dakota del Sur . Fue en la Universidad de Dakota del Sur donde inició su investigación independiente que resultó en 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 diazobencenoimida (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. bajo 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 en 1923-24. Este fue el premio más prestigioso ofrecido por 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 , él mismo químico, escribió sobre Carothers:
En su investigación, el Dr. Carothers mostró incluso en esta época el alto grado de originalidad que caracterizó su trabajo posterior. Nunca se conformó con seguir el camino trillado ni con aceptar las interpretaciones habituales de las reacciones orgánicas. Sus primeras ideas sobre la polimerización y la estructura de sustancias de alto peso molecular comenzaron mientras estaba en Harvard. [12]
En 1927, DuPont decidió financiar investigación fundamental y pura: investigación que no estuviera dirigida deliberadamente al desarrollo de un producto rentable. Carothers viajó a Wilmington, Delaware , para discutir la posibilidad de estar a cargo de química orgánica en el nuevo laboratorio de DuPont para investigaciones fundamentales. [13]
La decisión de dejar la academia fue difícil para Carothers. Al principio rechazó la oferta de empleo de DuPont, explicando que "sufro ataques neuróticos de capacidad disminuida 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 para que cambiara de opinión. Su salario era de 500 dólares al mes, en comparación con sólo 267 dólares en Harvard (3200 dólares al año).
Más tarde, en una carta a Wilko Machetanz, su compañero de habitación en Tarkio, Carothers amplió sus sentimientos de depresión: "Me encuentro, incluso ahora, aceptando beneficios incalculables ofrecidos por pura magnanimidad y buena voluntad y sin poder devolver ni siquiera algo tan trivial como las circunstancias lo permiten". y el sentimiento humano y la exigencia de decencia, por obtusidad, miedo, egoísmo o mera indiferencia y completa falta de sentimiento". [15]
En Dupont, a Carothers se le asignó un puesto en su nuevo programa de investigación fundamental que se estableció recientemente en Wilmington, Delaware, y la compañía le permitió elegir cualquier investigación de su elección. Eligió la investigación de polímeros porque el tema necesitaba exploración teórica y tenía inmensas implicaciones comerciales [16] . Carothers comenzó a trabajar en la Estación Experimental DuPont el 6 de febrero de 1928. La síntesis de un polímero con un peso molecular de más de 4.200, la masa lograda por el Dr. Emil Fischer , era su principal objetivo. [17]
En el verano de 1928, Carothers tenía un pequeño equipo de doctores. químicos y dos consultores: el Dr. Roger Adams, su asesor de tesis, y el Dr. Carl Marvel, su instructor de química orgánica en la Universidad de Illinois. El laboratorio donde trabajaban estos destacados científicos pasó a ser conocido como "Purity Hall". Fue 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 subdirector químico del departamento de química y, por tanto, en jefe inmediato de Carothers. Bolton quería resultados prácticos en 1930 y su deseo se cumplió. Bolton 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 miembros del personal de Carothers, el Dr. Arnold M. Collins , aisló cloropreno , un líquido que polimerizó para producir un material sólido que parecía caucho. Este producto fue el primer caucho sintético y hoy se conoce como Neopreno . [18] [19]
Ese mismo año, el Dr. Julian W. Hill , otro miembro del equipo de Carothers, comenzó a trabajar nuevamente para intentar producir un poliéster con un peso molecular superior a 4.000. Sus esfuerzos pronto tuvieron 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 formando 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 por polimerización de crecimiento escalonado . Carothers desarrolló la teoría de la polimerización de crecimiento escalonado y derivó la ecuación de Carothers que relaciona el grado promedio de polimerización con la conversión fraccionaria (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 que era elástica y fuerte combinando glicoles y diácidos y calentándola a presión reducida, utilizando un alambique molecular para eliminar los últimos rastros de agua producidos en la reacción de condensación. Desafortunadamente, la fibra producida no pudo comercializarse porque volvía a convertirse en una masa pegajosa cuando se colocaba en agua caliente. Carothers abandonó su investigación sobre polímeros durante varios años.
En 1931, Carothers se mudó a una casa en Wilmington, que pasó a ser conocida 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 cuarto. En una carta a una amiga íntima, Frances Spencer, dijo: "No parece haber mucho que contar acerca de mis experiencias fuera de la química. Ahora vivo en el campo con otros tres solteros, y ellos son socialmente "Todos mis deseos han salido con sombreros altos y corbatas blancas, mientras que yo, siguiendo mi antigua costumbre, me siento malhumorado en casa". [20] Aproximadamente en ese momento, Carothers le mostró a Julian Hill que mantenía una cápsula de cianuro unida a la cadena de su reloj. [21]
Carothers odiaba hablar en público, algo necesario para mantener su alto perfil. En una carta a Frances Spencer en enero de 1932, relató: "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 hacerlo 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 paso del tiempo, y el recurso frecuente a la bebida no produce ninguna mejora permanente. bastante negro para mí en este momento." [22]
En 1932, el Dr. Bolton modificó el acuerdo según el cual se contrató a Carothers. "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 veía a sí mismo como un investigador comercial experto. Propuso que el trabajo fundamental se limite a dos o tres propuestas, lo que sería coherente con los intereses de DuPont.
La vida personal de Carothers durante este tiempo estuvo ocupada. Estaba teniendo una aventura con una mujer casada, Sylvia Moore, quien junto con su marido solicitaron el divorcio en 1933. [24] Al mismo tiempo, se preocupaba por los problemas financieros de sus padres y planeaba traerlos a Wilmington. Sin pensar en las posibles ramificaciones emocionales de esta mudanza, compró una casa en Arden a unas diez millas (16 kilómetros) 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 saliendo con Sylvia Moore, que ahora estaba soltera, y sus padres desaprobaban mucho la relación. Al encontrar que la tensión en el hogar era demasiado agotadora, sus padres regresaron a Des Moines en la primavera de 1934. [25]
En 1934, Carothers volvió a centrar su atención en las fibras. Ahora el equipo sustituyó glicoles por diaminas 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 mediante enlaces de hidrógeno les confiere mayores propiedades mecánicas. Por lo tanto, podrían producir una seda sintética que sería práctica para el uso diario. Su investigación dio como resultado la invención de varias poliamidas nuevas. 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 productivo período de investigación, en el verano de 1934, antes de la eventual invención del nailon, cuando Carothers desapareció. No vino 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 condujo hasta Baltimore para consultar a un psiquiatra, quien lo ingresó en la clínica. [28]
Poco después de salir de la clínica, Carothers regresó a DuPont. Bolton encargó a Carothers que trabajara con poliamidas.
El trabajo de Carother en superpolímeros lineales comenzó como una incursión ilimitada hacia lo desconocido, sin ningún objetivo práctico en mente. Pero la investigación se realizaba en un nuevo campo de la química y Du Pont creía que cualquier nuevo avance químico probablemente sería valioso 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 fabricar filamentos a partir de este material si se sumergía una varilla en el polímero fundido y se retiraba. Tras este descubrimiento, el foco del proyecto se centró en estos filamentos y el resultado fue el 'Nylon'. [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 la poliamida 6-6, la sustancia que llegaría a conocerse como Nylon. [30] Era difícil trabajar con ella debido a su alto punto de fusión, pero Bolton eligió esta poliamida como la que 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, decenas de químicos e ingenieros trabajaron para refinar la poliamida 6-6 hasta convertirla en un producto comercial viable [ cita requerida ] .
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 a menudo juzgaban su matrimonio con Helen en comparación con su relación anterior con Sylvia Moore, afirmando que pensaban que Moore era una mujer más grande. [32]
Poco después, el 30 de abril de 1936, Carothers se convirtió en el primer químico orgánico industrial 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 librarse de la depresión que le impedía trabajar. A principios de junio, fue ingresado involuntariamente en el Instituto Filadelfia del Hospital de Pensilvania , un prestigioso hospital psiquiátrico, bajo el cuidado del psiquiatra Dr. Kenneth Appel. Un mes más tarde, le dieron permiso para abandonar el instituto para ir de excursión a los Alpes tiroleses con amigos. El plan era que él hiciera una caminata de un día con el Dr. Roger Adams y el Dr. John Flack durante dos semanas. Después de que se fueron, continuó caminando solo, sin avisar a nadie, ni siquiera a su esposa. El 14 de septiembre, apareció repentinamente 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 entraba y visitaba. Comenzó a vivir en Whiskey Acres nuevamente, después de que su esposa coincidiera con el Dr. Appel en que no era lo suficientemente fuerte para cuidar de Carothers. [33]
El 8 de enero de 1937, Isobel, la hermana de Carothers, murió de neumonía. Wallace y Helen Carothers viajaron a Chicago para asistir a su funeral y luego a Des Moines para su entierro. Aún así 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 cinco 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]
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