Balentziaz eta lotura kimikoaz (I)

César Tomé López

XVIII. mendean (eta are lehenago) uste zen konbinazio kimikoa “afinitate kimiko”aren legeek gobernaturik zegoela, afinitate hori neurtu ohi zen eran (beste era batzuen artean) energia oinarri zelarik, eta azidoak zein baseak gatzak sortzeko konbinatzen ziren proportzioak oinarri zirelarik. Teoria atomikoa eta elektrokimika garatzen hasi zirenean, ia batera XIX. mendearen hasieran, teorialari gehienek uste zuten konposatu kimikoak osatzen zituzten atomoek indar elektrostatiko polarrengatik irauten zutela elkarrekin.

Substantzia baten elektronegatibotasuna edo elektropositibotasuna neurtu ahal zen zelula elektrokimiko batean erakusten zuen jokaeragatik; intentsitatea eta zeinua aldatu egiten zen substantziaren arabera, eta elementu bakoitzaren oinarrizko ezaugarria zen. Jacob Berzelius-ek 1810. urtearen eta 1820ko hamarkadako erdialdearen artean garatua, dualismo elektrokimikoaren teoriak balio zuen konposatu ez-organikoetarako, baina jada 30eko urteetan zailtasun handiekin egin zuen topo kimika organikoan.

Hainbat elementu, itxuraz, gai ziren beste batzuk ordezkatzeko konposatuetan, beren izatasun elektrokimikoa gorabehera. Edward Frankland-ek 1852an buruturiko konposatu ez-organiko eta organometalikoen ikerketa batek ondorioztarazi zuen nitrogeno-, fosforo-, antimonio-, eta artseniko-atomoak, itxuraz, konbinatzen zirela hiru edo bost atomorekin, elektrokimikak eraginik ez zuelarik. Hamarkadaren amaieran, Franklanden lagun bat, Hermann Kolbe, ideia hori konposatu organikoei aplikatzen hasi zitzaien.

Franklanden 1852ko artikulua plazaratu baino are lehenago ere, Alexander Williamson-ek (jada) ohartarazia zuen erradikal organiko jakin batzuen izatasun “bibasiko”az, eta berehala aplikatuko zuen kontzeptua oxigenoa sartzeko. Williamsonen ideiari jarraiki, Charles-Adolphe Wurtz-ek, William Odling-ek eta August Kekulé-k aztertu zuten haren aplikazioa kimika organikoan, oxigeno, sufre, nitrogeno eta, azken batean, karbonorako.

Kekulék auziaren egoera laburtu zuen 1857 eta 1858an argitaratutako bi artikulutan. Berak zioen elementu bakoitzaren atomoek, itxuraz, bazutela halako ahalmen finko bat elementu beraren edo beste elementu batzuen atomoekin konbinatzeko; konbinatze-ahalmena zuten osagai horiei “afinitate-unitateak” izena eman zien. Hidrogeno- eta kloro-atomoek bazuten unitate horietako bat, zeinek berea. Oxigenoak eta sufreak, bi; nitrogenoak, fosforoak eta antimonioak, hiru; eta karbonoak, lau. Ia hamar urte geroago, kontzeptuari “balentzia” esan zitzaion.

Kekulék idatzi zuen uraren formulak (H₂O) esan nahi zuela hidrogenoaren bi atomo monobalente oxigenoaren atomo dibalente batekin konbinatzen zirela; etanoarenak (H₃CCH₃) berriz, elkarturik irauten zuen metilo talde bakoitzak (CHH₃) erabili gabe zeukalako karbono tetrabalentearen balentzia-unitate bat, eta elkar asetzen zuten elkarrekin “katigatzean”; eta, halaxe, gainerako formulekin. Balentzia atomikoaren teoria horrek laster aurkitu zituen aldeko froga asko, eta kimikari garrantzitsu gehienek denbora gutxian berretsi zuten.

Kekulék balentzia-kontzeptuak erabili zituen “egitura kimikoaren” teoria bat garatzeko. Karbono-atomoek, idatzi zuen, beren balentzietako batzuk erabili ahal zituzten beren artean elkartu eta karbono-“kateak” sortzeko, molekula baten “hezurdura” osatuz. Balentzia-arauei jarraiki, beste elementu batzuen atomoak, hala nola hidrogenoa, oxigenoa eta nitrogenoa, erantsi ahal ziren hezurdura horretan, eta, zekienagatik behintzat, ordu arte ezagun ziren elementu guztien molekulak eratuko zituzten.

Ideia osagarrien formulazioak, hala nola lotura anizkunen existentziak (etilenoa, H₂C=CH₂; formaldehidoa, H₂C=O, eta abar), frogatu zuen egitura-teoriak formula organikoen sorta handi bat azaldu ahal zuela. 1865ean Kekulék frogatu zuen karbonoaren tetrabalentzia erabili ahal zela itxura hartuz zihoan formula bat eratortzeko, bentzenoaren molekula erabakigarria irudikatzeko hautagai zena: C₆H₆, konposatu aromatiko izeneko guztien prototipoa. Kekulék iradokitzen zuen egitura zen karbonoaren sei atomoren eraztun itxi bat, lotura bakun eta bikoitzak txandakaturik zituena, eta hidrogeno-atomo bat zuena karbono bakoitzari lotuta. Formula hori laster onartu zen.

Franklandek eta Kolbek garrantzizko ekarpenak egin zituzten balentzia- eta egitura-teoriaren hasierako garapenean, baina, hala ere, arbuiatu egin zituzten teoria haren inplikazioak. Franklandek azkenean teoria onartuko zuen, bentzenoaren formula argitaratu aurretik. Aurkitzen zuten arazo bat zen hipotesi osagarri ugari behar zirela teoriak funtziona zezan. Gainera, ez zegoen argi balentzia elementu bakoitzaren propietate iraunkor eta bereizgarria ote zen ala inguru kimikoaren arabera aldatzen ote zen, Franklandek hasiera batean proposatu zuen bezala. Balentzien iraunkortasunaren gaineko eztabaidek zenbait hamarkadaz jarraitu zuten, eta ez ziren argitu harik eta loturaren teoria garatu zen arte, XX. mendea aski aurreratua zelarik.

Egileaz:

Cesár Tomé López (@EDocet) zientzia dibulgatzailea da eta Mapping Ignorance eta Cuaderno de Cultura Cientifica blogen editorea.

Itzulpena:

Leire Martinez de Marigorta

Hizkuntza-begiralea:

Xabier Bilbao