Wallace Hume Carothers (Burlington, Iowa, 27 de abril de 1896-Wilmington, Delaware, 29 de abril de 1937) fue un químico estadounidense, inventor y líder del departamento de química orgánica de DuPont. Se le atribuye la invención del nailon.Hermes, Matthew. Enough for One Lifetime. Wallace Carothers, Inventor of Nylon, Chemical Heritage Foundation, 1996, ISBN 0-8412-3331-4.
Carothers era el líder del grupo en los laboratorios de la estación experimental DuPont, cerca de Wilmington, Delaware, donde se llevó a cabo la mayoría de investigación sobre polímeros.Roberts, RM (1989) Serendipity: Accidental discoveries In Science, John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-60203-5 Fue un químico orgánico que además de ser el primero en desarrollar el nailon, también ayudó a sentar las bases para el desarrollo del neopreno. Después de recibir su doctorado, fue profesor en diversas universidades antes de ser contratado por DuPont para trabajar fundamentalmente en desarrollo.
Primeros años y educación Carothers nació el 27 de abril de 1896 en Burlington, Iowa, de Ira a Mary Evalina Carothers. Fue el mayor de cuatro hijos. Tuvo un hermano y dos hermanas: John, Isobel y Mary. En su juventud, se fascinaba con las herramientas y artilugios mecánicos gastando su dinero y tiempo en muchas horas de experimentación. Asistió a la escuela pública en Des Moines, Iowa, donde fue conocido como un estudiante concienzudo. Después de la graduación, y bajo la presión de sus padres, se inscribió en el City Commercial College en Des Moines, donde su padre era el vicepresidente, completando el plan de contabilidad y secretariado en julio de 1915.
En septiembre de 1915, entró en la Universidad de Tarkio, en Misuri. Aunque, al principio, se especializó en inglés, cambió a la química bajo la influencia de Arthur Pardee, jefe de ese departamento.D. L. Fishel, personal reminiscence from A. Pardee (1959). Sobresalió tanto en química, que antes de graduarse fue nombrado profesor de química y estudió e impartió el último curso cuando Pardee se marchó para convertirse en director del departamento de química de la Universidad de Dakota del Sur.Zumdahl, Susan and Steven. Chemistry. New York, NY: Houghton Mifflin Company, 2007. Se licenció en Ciencias en Tarkio en 1920, a la edad de 24 años. Posteriormente, cursó un máster en la Universidad de Illinois, que obtuvo en 1921 bajo la dirección del profesor Carl Marvel.D. L. Fishel, personal conversations with C. Marvel and A. Pardee (1959).
Durante el curso 1921-22, Carothers trabajó un año como profesor de química en la Universidad de Dakota del Sur. Fue aquí donde comenzó su investigación independiente que dio lugar a un artículo aceptado por el Journal of the American Chemical Society. En este artículo midió las propiedades físicas del fenilisocianato y de la diazobenceno-imida (ahora conocida como fenilazida).Chemical Book (2010) entry for phenyl azide Las propiedades presentan valores muy similares, lo que le llevó a la conclusión de que la estructura del segundo compuesto es C6H5-N=N=N, con los tres átomos de nitrógeno formando una cadena lineal en lugar de un anillo, como se pensaba anteriormente.Hermes, Enough for One Lifetime, p.28-30W.H. Carothers (1923), J. Amer. Chem. Soc. 45, 1734-1738 The isosterism of phenyl isocyanate and diazobenzene-imide
Volvió a la Universidad de Illinois para estudiar el doctorado con Roger Adams. Se licenció en 1924. Se especializó en química orgánica y se especializó en química física y matemáticas. Trabajó como ayudante de investigación durante 1922-1923 y recibió una beca Carr para 1923-24. Se trataba del premio más prestigioso que se concedía en el mundo académico en aquella época.
Trayectoria como docente Tras obtener su doctorado, Carothers permaneció dos años en la Universidad de Illinois como profesor de química orgánica.
En 1926 Carothers se trasladó a la Universidad de Harvard. De nuevo fue instructor de química orgánica. James B. Conant, que fue nombrado presidente de Harvard College en 1933, dijo de Carothers: En sus investigaciones, el Dr. Carothers mostró ya en esta época el alto grado de originalidad que caracterizó sus trabajos posteriores. Nunca se contentó 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 cuando estaba en Harvard.Adams, Roger (1940) A Biography, in High Polymers: A Series of Monographs on the Chemistry, Physics and Technology of High Polymeric Substances Vol.1 Collected Papers of W.H. Carothers on High Polymeric Substances, New York, NY: Interscience Publishers, Inc. XVIII
DuPont En 1927, DuPont decidió financiar la investigación pura fundamental: la investigación no dirigida deliberadamente contra el desarrollo de un producto para hacer dinero. Carothers viajó a Wilmington, Delaware, para discutir la posibilidad de dirigir la sección de química orgánica en el nuevo laboratorio de la investigación fundamental de DuPont.
La decisión de abandonar el mundo académico fue difícil para Carothers. Al principio rechazó la oferta de empleo de DuPont, explicando que "sufro ataques neuróticos de disminución de la capacidad que podrían constituir un impedimento mucho más grave allí que aquí."Hermes, Enough for One Lifetime p.83. A pesar de esta confesión, 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, frente a los 267 dólares de 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 no haciendo ni siquiera 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."Hermes, Enough for One Lifetime p.86.
Primeros logros Neopreno En Dupont, Carothers recibió un puesto en su nuevo programa de investigación fundamental que acababa de establecerse en Wilmington, Delaware, y la empresa le había permitido elegir cualquier investigación de su elección. Eligió la investigación sobre polímeros porque el tema necesitaba una exploración teórica y tenía inmensas implicaciones comerciales. 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 4.200, la masa lograda por el doctor Emil Fischer, era su objetivo principal.
Para el verano de 1928, Carothers contaba con una pequeña plantilla de químicos de doctorado y dos asesores: El Dr. Roger Adams, su director de tesis, y el Dr. Carl Marvel, su instructor de química orgánica en la Universidad de Illinois. El laboratorio en el que trabajaban estos científicos de alto nivel llegó a conocerse como "Purity Hall". Resulta desalentador que, a mediados de 1929, "Purity Hall" no haya 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 adjunto del departamento químico y, por tanto, en el jefe inmediato de Carothers. Bolton quería resultados prácticos en 1930, y su deseo se cumplió. 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 colaboradores de Carothers, el Dr. Arnold M. Collins, aisló el cloropreno, un líquido que polimerizaba para producir un material sólido parecido al caucho. Este producto fue el primer caucho sintético y se conoce hoy en día como neopreno.
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 tuvieron un gran éxito cuando produjo un polímero sintético con un peso molecular de unos 12.000. El elevado peso molecular permitía estirar el polímero fundido en forma de 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 por etapas. Carothers elaboró la teoría de la polimerización por crecimiento escalonado y derivó la ecuación de Carothers que relaciona el grado de polimerización medio con la conversión fraccional (o rendimiento) del monómero en el polímero. Esta ecuación muestra que para un peso molecular alto, se necesita una conversión fraccional muy alta (sólo para los polímeros de crecimiento escalonado).
Hill también produjo una fibra sintética elástica y resistente combinando glicoles y diácidos y calentando a presión reducida, utilizando un alambique molecular para eliminar los últimos restos de agua producidos en la reacción de condensación. Desgraciadamente, la fibra producida no pudo comercializarse porque volvía a ser una masa pegajosa cuando se colocaba en agua caliente. Carothers abandonó su investigación sobre los polímeros durante varios años.
Depresión Carothers padeció problemas de depresión mental desde su juventud.
En 1931, Carothers se mudó a una casa en Wilmington, que se conoció como Whiskey Acres, con otros tres científicos de DuPont. No era un recluso, pero su estado de ánimo depresivo le impedía a menudo disfrutar de todas las actividades en las que participaban sus compañeros de piso. En una carta a una amiga íntima, Frances Spencer, decía: "No parece haber mucho que contar sobre mis experiencias fuera de la química. Ahora estoy viviendo en el campo con otros tres solteros, y ellos, que tienen inclinaciones sociales, han salido con sombreros altos y corbatas blancas, mientras que yo, según mi antigua costumbre, me siento hoscamente en casa".Hermes, Enough for One Lifetime p.140 Más o menos en esta época, Carothers le mostró a Julian Hill que guardaba una cápsula de cianuro atada a la cadena de su reloj.Hermes, Enough for One Lifetime p.135
Carothers odiaba hablar en público, lo cual era necesario para mantener su alto perfil. En una carta a Frances Spencer en enero de 1932, relataba: "Fui a New Haven durante las vacaciones y di un discurso en el simposio de biología. Fue bastante bien recibido, pero la perspectiva de tener que hacerlo arruinó las semanas anteriores y fue necesario recurrir a considerables cantidades de alcohol para calmar mis nervios para la ocasión. ... Mi nerviosismo, morosidad y vacilación empeoran a medida que pasa el tiempo, y el recurso frecuente a la bebida no produce ninguna mejora permanente. 1932 me parece bastante negro en estos momentos".Hermes, Suficiente para una vida p.144
En 1932, el acuerdo por el que se contrató a Carothers fue modificado por el doctor Bolton. "Purity Hall" se centraría ahora en "efectuar una relación más estrecha entre los objetivos finales de nuestro trabajo y los intereses de la empresa" Hermes, Enough for One Lifetime p.157 Esto significaba que los fondos se desplazaban 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 limitara a dos o tres propuestas, que fueran coherentes con los intereses de DuPont.