El siglo XIX fue fundamental para el desarrollo de la química, marcando la transición de una ciencia empírica a una disciplina teórica y estructuralmente organizada, aunque enormemente diversificada. Se consolidó el atomismo, nació la química orgánica moderna, se sentaron las bases para la comprensión de la estructura molecular, se introdujo la notación química moderna, se diseñó la tabla periódica de elementos, apareció la química física, una disciplina que estudia la materia y los fenómenos químicos utilizando los principios y las leyes de la física (termodinámica, electricidad, magnetismo, etc.). En todos los campos se realizaron avances espectaculares y se hicieron descubrimientos trascendentales.
Hoy destacaremos el avance que supuso la aparición de la química orgánica y el descubrimiento de la urea
La sintesis de la urea en un laboratorio de química fue un descubrimiento crucial en la historia de pensamiento humano. Fue un descubrimiento que puso de manifiesto la importancia de la química y a especular con el paso de naturaleza inanimada hacia la aparición de los seres vivos. Hasta ese momento se creía que había productos que sólo los podían producir los seres vivos mediante una fuerza vital que sólo tenían los seres vivos y que la materia inerte no podía generarlos.
La urea que se obtuvo en el laboratorio se consideraba hasta entonces que era un desecho orgánico generado exclusivamente de los organismos vivos y eliminado en la orina. Pero abrió el camino para pensar en sintetizar otros productos como las grasas y lípidos, que se pensaba que únicamente podían producirlos animales y vegetales; azúcares y carbohidratos, que los producían las plantas; el alcohol que se obtenían por fermentación de plantas; así como producir moléculas más complejas como las proteínas y las enzimas: que forman parte de los seres vivos, íntimamente asociadas a la vida.
El descubrimiento de la urea por Friedrich Wöhler (1800-1882) a partir de cianato de amonio (inorgánico), desarticuló la teoría del vitalismo, apoyada por buena parte de los químicos, entre otros por el prestigioso químico sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848). Esta teoría afirmaba que las sustancias extraídas de plantas y de animales poseían una fuerza vital mística que era imposible elaborarlas en un laboratorio a partir de elementos inorgánicos.
El descubrimiento de la urea está asociado al descubrimiento la isomería se realizó en 1827 cuando Friedrich Wöhler analizaba las propiedades del cianato de plata, AgOCN, de peso molecular 150 gr/mol. Una propiedad importante era su toxicidad. El cianato de plata era extremadamente peligroso ingerido por vía oral y casi igualmente tóxico si entraba en contacto con la piel o si se inhalan sus vapores. El cianato de plata se clasifica como un compuesto iónico debido al hecho de que contiene elementos metálicos y no metálicos. Estructuralmente, en el cianato de plata, el oxígeno está unido al carbono, que está unido al átomo de nitrógeno, todo de forma lineal. El oxígeno está conectado al carbono por un enlace sencillo, y el carbono está conectado al nitrógeno por un enlace triple. Cuando los átomos de oxígeno, carbono y nitrógeno se unen de esta manera forman el grupo funcional O – C ≡ N, que se denomina cianato
Wöhler descubrió que el cianato de plata compartía exactamente la misma composición química elemental que el fulminato de plata, AgOCN, que había sido estudiado por Justus von Liebig (1803-1873) (temía doble masa molecular (300gr/mol), pero a pesar de ello, ambos compuestos tenían propiedades físicas y químicas totalmente distintas. El fulminato de plata era un compuesto inorgánico altamente explosivo que se caracterizaba por explotar violentamente ante pequeños estímulos por lo que dificultaba su almacenamiento en grandes cantidades debido a que llegaba a explosionar por su propio peso.
La existencia de moléculas orgánicas: fulminato de plata y cianato de plata que tienen fórmulas moleculares idénticas, pero diferentes propiedades físicas y químicas, se conoce como isomería. Los isómeros tienen la misma fórmula molecular (el mismo número de átomos de cada tipo), pero diferente distribución de los átomos en las moléculas que forman y esa distribución es lo que les hace tener, propiedades físicas y químicas diferentes.
Friedrich Wöhler descubrió la urea cuando buscaba sintetizar cianato de amonio (NH4OCN) mezclando cianato de plata AgOCN y cloruro de amonio NH₄Cl, ambos compuestos inorgánicos, y, en lugar de obtener una sal inorgánica, como era de esperar, al evaporar la solución, descubrió que los átomos se habían reorganizado espontáneamente y aparecieron cristales de urea, CONH2, un compuesto orgánico idéntico al que expulsan los mamíferos en la orina., demostrando accidentalmente que la materia orgánica podía crearse a partir de compuestos inorgánicos. Como le escribió Wöhler a Berzelius con asombro contándole que la urea ya no requería de ningún riñón ni ser vivo para existir.
Al comprobar que era necesaria ninguna fuerza mística para crear moléculas biológicas, la síntesis derribó la barrera conceptual establecida entre el mundo inorgánico y el mundo de la vida. El descubrimiento abrió las puertas a la creación deliberada de compuestos biológicos y dio paso a un nuevo campo de investigación el de la química orgánica, permitiendo a los científicos sintetizar fármacos, plásticos y materiales fundamentales. Un campo en el que, por ejemplo, se sentaron las bases de algo tan importante como la producción industrial de fertilizantes nitrogenados. Actualmente, la urea artificial es la principal fuente de nitrógeno utilizada en la agricultura mejorando el rendimiento de cultivos como el arroz, el trigo y el maíz
