Benceno: 200 años de la molécula que dio forma al siglo XXI

Hace exactamente dos siglos, en 1825, el científico británico Michael Faraday identificó un líquido extraño al calentar residuos de gas utilizado para iluminar las calles de Londres. Era incoloro, tenía un olor dulce y peculiar, y se comportaba de una forma tan misteriosa que ni siquiera los químicos de la época sabían bien cómo clasificarlo. Lo llamó bicarburo de hidrógeno. Nadie imaginaba entonces que esa sustancia, más conocida hoy en día como benceno, llegaría a cambiar la historia de la ciencia y de nuestras vidas.

Hoy la pequeña molécula del benceno está presente en casi todo lo que nos rodea: en los plásticos, colorantes, detergentes, textiles, perfumes, medicamentos, adhesivos, combustibles, insecticidas y hasta en dispositivos electrónicos como teléfonos móviles inteligentes. Pero su influencia va más allá de los productos cotidianos. La singular estructura molecular del benceno se convirtió en la base de miles de compuestos orgánicos, con aplicaciones que van desde la medicina hasta la nanotecnología. Y lo más impresionante es que a partir de la arquitectura de sus átomos se han desarrollado materiales revolucionarios como el grafeno, que promete transformar el futuro de la energía, la informática y la biomedicina.

Lo fascinante del benceno no es solo lo que permite fabricar, sino cómo está hecho. Su molécula está compuesta por seis átomos de carbono y seis de hidrógeno, dispuestos en forma de anillo. Ese pequeño hexágono perfecto esconde una rareza química: sus electrones no están fijos en enlaces simples o dobles —como en otras moléculas orgánicas—, sino que se mueven de manera continua dentro del anillo. A este fenómeno se le llama resonancia electrónica, y le otorga al benceno una estabilidad sorprendente.

No reacciona fácilmente, resiste ataques químicos y a la vez es capaz de formar nuevas estructuras con gran facilidad. Esa combinación de reactividad y estabilidad es lo que lo hace tan valioso. En química, estas propiedades se conocen como aromaticidad, un término que originalmente hacía referencia al olor de ciertas sustancias, pero que hoy describe ese comportamiento electrónico único.

El símbolo de la química moderna

Comprender este tipo de estructuras llevó décadas de estudio. Fue a mediados del siglo XIX cuando el químico alemán August Kekulé propuso el modelo del anillo hexagonal con enlaces móviles, inspirado —según él— por un sueño en el que una serpiente se mordía la cola. Este hecho representó uno de los grandes hitos científicos al iniciar el desarrollo de la denominada teoría estructural. Desde entonces, el benceno se convirtió en el símbolo de la química orgánica moderna, y en una puerta de entrada para explicar conceptos como complejos más recientes como orbitales moleculares, deslocalización electrónica y estabilidad molecular.

Pero su impacto no se quedó en los libros de texto. A medida que avanzaba el siglo XX, los científicos comenzaron a unir varios anillos de benceno entre sí. Así nacieron los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs), compuestos que forman parte de combustibles, aceites lubricantes, tintes y materiales plásticos, pero también de investigaciones científicas punteras. Algunos PAHs tienen propiedades fluorescentes, otros funcionan como semiconductores, y muchos sirvieron como punto de partida para el desarrollo de nuevas moléculas con aplicaciones médicas, electrónicas y energéticas. A partir de estas estructuras también surgieron los hoy llamados nanografenos moleculares, fragmentos de grafeno diseñados con precisión atómica para comportarse como sensores, transistores o sistemas de almacenamiento de energía.

El grafeno es, finalmente, la culminación de esa evolución. Se trata de una capa bidimensional de un solo átomo de grosor formada por una red continua de hexágonos de carbono. Es como si fuera una sábana infinita hecha de anillos de benceno. Caracterizado en 2004 por Andre Geim y Konstantin Novoselov —que fueron galardonados por ello con el Premio Nobel de Física en 2010—, el grafeno es extraordinario: es el material más delgado jamás creado, más fuerte que el acero, flexible, transparente y con una conductividad eléctrica y térmica excepcional. Ya se está explorando su uso en baterías ultrarrápidas, pantallas táctiles plegables, dispositivos biomédicos, sistemas de filtración de agua, implantes neuronales y tecnologías cuánticas. Aunque parece sacado de la ciencia ficción, el grafeno es una realidad, y todo comenzó con esa pequeña molécula que estaba detrás de la misteriosa sustancia descubierta por Faraday hace 200 años.

Pero el benceno y sus derivados no solo se encuentran en laboratorios o fábricas: también flotan en el espacio. En las últimas décadas, los astrónomos han detectado compuestos aromáticos en nubes interestelares, en cometas y en los discos de polvo que rodean a estrellas jóvenes. Estas moléculas complejas, formadas por anillos de carbono similares al benceno, parecen ser comunes en el universo y podrían haber llegado a la Tierra primitiva a bordo de meteoritos. Su presencia abre una posibilidad fascinante: que los ladrillos químicos de la vida —las moléculas orgánicas complejas— hayan tenido un origen cósmico, con el benceno como uno de sus primeros protagonistas.

Un aroma a revolución científica

Es curioso cómo una estructura tan simple puede tener tantas vertientes. El benceno es, además, una molécula clave en la enseñanza de la química. Generaciones de estudiantes han aprendido con él conceptos como la aromaticidad, la resonancia y la teoría de orbitales moleculares. A pesar de su presencia silenciosa, es una molécula que inspira asombro: por su simetría perfecta, su estabilidad casi mágica y su capacidad para dar lugar a compuestos complejos. Y aunque también se sabe que en altas concentraciones puede ser tóxico —por eso se ha limitado su uso en productos domésticos y se controla su presencia en el ambiente—, su legado científico y tecnológico es incuestionable.

Para celebrar este bicentenario, la Royal Society of Chemistry (RSC) —una de las instituciones científicas más prestigiosas del mundo— lanzará un número temático especial donde participarán una veintena de sus revistas, con artículos dedicados a la historia, la evolución y el futuro del benceno y sus derivados. Estará coordinada por dos referentes en el campo: el Premio Nobel Ben Feringa y quien firma este texto. Esta edición especial abordará desde compuestos aromáticos y antiaromáticos fascinantes, hasta máquinas moleculares basadas en benceno, pasando por nanotubos de carbono, fullerenos y las nuevas fronteras del grafeno y sus derivados.

En tiempos donde la innovación tecnológica parece avanzar a velocidad de vértigo, en un mundo donde hablamos de inteligencia artificial, vacunas de ARN mensajero o satélites del tamaño de una caja de zapatos, vale la pena recordar que muchas de esas maravillas actuales tienen sus raíces en descubrimientos del pasado. El benceno, con su pequeña molécula de seis átomos de carbono en forma de anillo hexagonal, es uno de esos descubrimientos silenciosos que transformaron nuestra forma de vivir, producir, curar y crear. A veces, las grandes revoluciones no llegan con ruido, sino con un aroma ligero y un anillo perfecto. Y el benceno, sin duda, es una de ellas, una molécula cuyo aroma era ya desde su origen sinónimo de revolución.

Nazario Martín León es catedrático de Química Orgánica de la Complutense, Premio Nacional de Investigación y académico de la Real Academia de Ciencias.