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Justus Freiherr von Liebig fue un científico alemán que realizó grandes contribuciones a la química agrícola y biológica, y es considerado uno de los principales fundadores de la química orgánica. Como profesor en la Universidad de Giessen, ideó el método moderno de enseñanza orientado al laboratorio, y por tales innovaciones, es considerado uno de los mejores profesores de química de todos los tiempos. Ha sido descrito como el "padre de la industria de fertilizantes" por su énfasis en el nitrógeno y los minerales traza como nutrientes esenciales de las plantas, y su formulación de la ley del mínimo, que describía cómo el crecimiento de las plantas dependía del recurso nutriente más escaso, en lugar de la cantidad total de recursos disponibles. También desarrolló un proceso de fabricación para extractos de carne de res, y con su consentimiento se fundó una empresa, llamada Liebig Extract of Meat Company, para explotar el concepto; posteriormente introdujo el cubo de caldo de carne de la marca Oxo. Popularizó un invento anterior para condensar vapores, que llegó a conocerse como el condensador de Liebig.
Primeros años y educación
Justus Liebig nació en Darmstadt en el seno de la familia de clase media de Johann Georg Liebig y Maria Caroline Möser a principios de mayo de 1803. Su padre era un vendedor de productos químicos secos y comerciante de ferretería que componía y vendía pinturas, barnices y pigmentos, que desarrollaba en su propio taller. Desde la infancia, Justus estaba fascinado por la química.
A los 13 años, Liebig vivió el año sin verano, cuando la mayoría de las cosechas de alimentos en el Hemisferio Norte fueron destruidas por un invierno volcánico. Alemania fue una de las naciones más afectadas por la hambruna global que siguió, y se dice que la experiencia moldeó el trabajo posterior de Liebig. Debido en parte a las innovaciones de Liebig en fertilizantes y agricultura, la hambruna de 1816 llegó a ser conocida como "la última gran crisis de subsistencia en el mundo occidental".
Liebig asistió a la escuela secundaria en el Ludwig-Georgs-Gymnasium en Darmstadt, de los 8 a los 14 años. Sin obtener un certificado de finalización, fue aprendiz durante varios meses del boticario Gottfried Pirsch 1792–1870 en Heppenheim antes de regresar a casa, posiblemente porque su padre no podía pagar sus prácticas. Trabajó con su padre durante los siguientes dos años, luego asistió a la Universidad de Bonn, estudiando bajo Karl Wilhelm Gottlob Kastner, socio comercial de su padre. Cuando Kastner se mudó a la Universidad de Erlangen, Liebig lo siguió.
Liebig dejó Erlangen en marzo de 1822, en parte por su participación con el radical Korps Rhenania una organización estudiantil nacionalista, pero también por sus esperanzas de realizar estudios químicos más avanzados. Las circunstancias están nubladas por posible escándalo. A finales de 1822, Liebig fue a estudiar en París con una beca obtenida para él por Kastner del gobierno de Hesse. Trabajó en el laboratorio privado de Joseph Louis Gay-Lussac, y también fue amigo de Alexander von Humboldt y Georges Cuvier 1769–1832. El doctorado de Liebig de Erlangen fue conferido el 23 de junio de 1823, mucho tiempo después de que se fuera, como resultado de la intervención de Kastner en su nombre. Kastner pidió que se eximiera el requisito de una disertación, y el grado se otorgara en ausencia.
Investigación y desarrollo
Liebig dejó París para regresar a Darmstadt en abril de 1824. El 26 de mayo de 1824, a los 21 años y con la recomendación de Humboldt, Liebig se convirtió en profesor extraordinarius en la Universidad de Giessen. El nombramiento de Liebig fue parte de un intento de modernizar la Universidad de Giessen y atraer a más estudiantes. Recibió un pequeño estipendio, sin financiamiento de laboratorio ni acceso a instalaciones.
Su situación se complicó por la presencia de la facultad existente: el Profesor Wilhelm Zimmermann 1780–1825 enseñaba química general como parte de la facultad de filosofía, dejando la química médica y la farmacia al Profesor Philipp Vogt en la facultad de medicina. Vogt estaba feliz de apoyar una reorganización en la que la farmacia fuera enseñada por Liebig y se convirtiera en responsabilidad de la facultad de artes, en lugar de la facultad de medicina. Zimmermann se encontró compitiendo sin éxito con Liebig por los estudiantes y sus honorarios de conferencias. Se negó a permitir que Liebig usara el espacio y equipos existentes, y finalmente se suicidó el 19 de julio de 1825. Las muertes de Zimmermann y un Profesor Blumhof que enseñaba tecnología y minería abrieron el camino para que Liebig solicitara una cátedra completa. Liebig fue nombrado a la cátedra Ordentlicher en química el 7 de diciembre de 1825, recibiendo un salario considerablemente aumentado y una asignación de laboratorio.
Liebig se casó con Henriette "Jettchen" Moldenhauer 1807–1881, la hija de un funcionario estatal, en mayo de 1826. Tuvieron cinco hijos, Georg 1827–1903, Agnes 1828–1862, Hermann 1831–1894, Johanna 1836–1925, y Marie 1845–1920. Aunque Liebig era luterano y Jettchen católica, sus diferencias religiosas parecían haber sido resueltas amistosamente al criar a sus hijos varones en la religión luterana y a sus hijas como católicas.
Transformación de la educación química
Liebig y varios asociados propusieron crear un instituto de farmacia y manufactura dentro de la universidad. El Senado, sin embargo, rechazó categóricamente su idea, afirmando que la capacitación de "boticarios, fabricantes de jabón, cerveceros, tintoreros y destiladores de vinagre" no era tarea de la universidad. A partir del 17 de diciembre de 1825, dictaminaron que cualquier institución de este tipo tendría que ser una empresa privada. Esta decisión en realidad funcionó a favor de Liebig. Como empresa independiente, podría ignorar las reglas universitarias y aceptar tanto estudiantes matriculados como no matriculados. El instituto de Liebig fue ampliamente anunciado en revistas farmacéuticas, y abrió en 1826. Sus clases de química práctica y procedimientos de laboratorio para análisis químico fueron enseñadas además de los cursos formales de Liebig en la universidad.
De 1825 a 1835, el laboratorio fue alojado en la sala de guardia de un cuartel desuso en las afueras de la ciudad. El espacio del laboratorio principal era de aproximadamente 38 m2 410 pies cuadrados de tamaño e incluía una pequeña sala de conferencias, un armario de almacenamiento, y una sala principal con hornos y mesas de trabajo. Un pórtico abierto afuera podía usarse para reacciones peligrosas. Liebig podía trabajar allí con ocho o nueve estudiantes a la vez. Vivía en un apartamento abarrotado en el piso superior con su esposa e hijos.
Liebig fue uno de los primeros químicos en organizar un laboratorio en su forma presente, involucrándose con estudiantes en investigación empírica a gran escala a través de una combinación de investigación y enseñanza. Sus métodos de análisis orgánico le permitieron dirigir el trabajo analítico de muchos estudiantes de postgrado. Los estudiantes de Liebig provenían de muchos de los estados alemanes, así como de Gran Bretaña y Estados Unidos, y ayudaron a crear una reputación internacional para su Doktorvater. Su laboratorio se convirtió en una institución modelo reconocida para la enseñanza de química práctica. También fue significativo por su énfasis en aplicar descubrimientos en investigación fundamental al desarrollo de procesos y productos químicos específicos.
En 1833, Liebig logró convencer al canciller Justin von Linde para incluir el instituto dentro de la universidad. En 1839, obtuvo fondos del gobierno para construir un teatro de conferencias y dos laboratorios separados, diseñados por el arquitecto Paul Hofmann. El nuevo laboratorio de química presentaba innovadoras campanas extractoras con frente de vidrio y chimeneas de ventilación. En 1852, cuando se fue de Giessen a Munich, más de 700 estudiantes de química y farmacia habían estudiado con Liebig.
Instrumentación
Un desafío significativo que enfrentaban los químicos orgánicos del siglo XIX era la falta de instrumentos y métodos de análisis para apoyar análisis precisos y replicables de materiales orgánicos. Muchos químicos trabajaron en el problema del análisis orgánico, incluyendo el francés Joseph Louis Gay-Lussac y el sueco Jöns Jacob Berzelius, antes de que Liebig desarrollara su versión de un aparato para determinar el contenido de carbono, hidrógeno y oxígeno de sustancias orgánicas en 1830. Implicaba un conjunto ingenioso de cinco bulbos de vidrio, llamado Kaliapparat para atrapar el producto de oxidación del carbono en la muestra, después de la combustión de la muestra. Antes de llegar al Kaliapparat, los gases de combustión fueron conducidos a través de un tubo de cloruro de calcio higroscópico, que absorbió y retuvo el producto de oxidación del hidrógeno de la muestra, es decir, vapor de agua. A continuación, en el Kaliapparat, el dióxido de carbono fue absorbido en una solución de hidróxido de potasio en los tres bulbos inferiores, y se utilizó para medir el peso del carbono en la muestra. Para cualquier sustancia que consistiera solo en carbono, hidrógeno y oxígeno, el porcentaje de oxígeno se encontró restando los porcentajes de carbono e hidrógeno de 100%; el resto debe ser el porcentaje de oxígeno. Un horno de carbón una bandeja de acero laminado en la que fue colocado el tubo de combustión fue utilizado para la combustión. Pesar carbono e hidrógeno directamente, en lugar de estimarlos volumétricamente, aumentó considerablemente la precisión de medición del método. El asistente de Liebig Carl Ettling perfeccionó las técnicas de soplado de vidrio para producir el Kaliapparat, y las demostró a los visitantes. El kaliapparat de Liebig simplificó la técnica del análisis orgánico cuantitativo y la volvió rutinaria. Brock sugiere que la disponibilidad de un aparato técnico superior fue una de las razones por las que Liebig pudo atraer a tantos estudiantes a su laboratorio. Su método de análisis por combustión fue utilizado farmacéuticamente, y ciertamente hizo posibles muchas contribuciones a la química orgánica, agrícola y biológica.
Liebig también popularizó el uso de un sistema de enfriamiento de agua contracorriente para la destilación, aún referido como condensador de Liebig. El mismo Liebig atribuyó el dispositivo de condensación de vapores al farmacéutico alemán Johann Friedrich August Gottling, quien había realizado mejoras en 1794 a un diseño descubierto independientemente por el químico alemán Christian Ehrenfried Weigel en 1771, por el científico francés P. J. Poisonnier en 1779, y por el químico finlandés Johan Gadolin en 1791.
Aunque no fue ampliamente adoptado hasta después de la muerte de Liebig, cuando la legislación de seguridad finalmente prohibió el uso de mercurio en la fabricación de espejos, Liebig propuso un proceso de plateado que finalmente se convirtió en la base de la fabricación de espejos modernos. En 1835, informó que los aldehídos reducen las sales de plata a plata metálica. Después de trabajar con otros científicos, Carl August von Steinheil se acercó a Liebig en 1856 para ver si podía desarrollar una técnica de plateado capaz de producir espejos ópticos de alta calidad para usar en telescopios reflectores. Liebig logró desarrollar espejos sin defectos agregando cobre a nitrato de plata amoniacado y azúcar. Un intento de comercializar el proceso y "eliminar la fabricación de espejos de mercurio y su influencia perjudicial en la salud de los trabajadores" fue infructuoso.
Química orgánica
Uno de los colaboradores frecuentes de Liebig fue Friedrich Wöhler. Se reunieron en 1826 en Frankfurt, después de reportar independientemente sobre la preparación de dos sustancias, ácido ciánico y ácido fulmínico, que aparentemente tenían la misma composición, pero características muy diferentes. El fulminato de plata investigado por Liebig, fue explosivo, mientras que el cianato de plata encontrado por Wöhler, no lo fue. Después de revisar los análisis disputados juntos, acordaron que ambos eran válidos. El descubrimiento de estas y otras sustancias llevó a Jöns Jacob Berzelius a sugerir la idea de isómeros, sustancias que se definen no simplemente por el número y tipo de átomos en la molécula, sino también por el arreglo de esos átomos.
En 1832, Liebig y Friedrich Wöhler publicaron una investigación del aceite de almendras amargas. Transformaron el aceite puro en varios compuestos halogenados, que fueron transformados además en otras reacciones. A lo largo de estas transformaciones, "un único compuesto" al que llamaron benzoilo "preservaba su naturaleza y composición sin cambios en casi todas sus asociaciones con otros cuerpos". Sus experimentos probaron que un grupo de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno puede comportarse como un elemento, tomar el lugar de un elemento, y puede ser intercambiado por elementos en compuestos químicos. Esto sentó las bases para la doctrina de radicales compuestos, que puede verse como un paso temprano en el desarrollo de la química estructural.
Los años 1830 fueron un período de intensa investigación de compuestos orgánicos por Liebig y sus estudiantes, y de vigoroso debate sobre las implicaciones teóricas de sus resultados. Liebig publicó una amplia variedad de temas, promediando personalmente 30 artículos por año entre 1830 y 1840. Liebig no solo aisló sustancias individuales, sino que también estudió sus interrelaciones y las formas en que se degradaban y metamorfoseaban en otras sustancias, buscando pistas para la comprensión tanto de la composición química como de la función fisiológica. Otras contribuciones significativas de Liebig du
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