Kenichi Fukui

Actualizado en diciembre 30, 2021

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Kenichi Fukui (福井 謙一 Fukui Ken’ichi, 4 de octubre de 1918 – 9 de enero de 1998) fue un químico japonés, conocido como la primera persona asiática en recibir el Premio Nobel de Química.

Fukui fue co-receptor del Premio Nobel de Química de 1981 con Roald Hoffmann, por sus investigaciones independientes sobre los mecanismos de las reacciones químicas. El trabajo premiado de Fukui se centró en el papel de los orbitales frontera en las reacciones químicas: específicamente en que las moléculas comparten electrones sueltos que ocupan los orbitales fronterizos, es decir, el orbital molecular más alto ocupado (HOMO) y el orbital molecular más bajo no ocupado (LUMO).

Infancia y educación

Fukui era el mayor de los tres hijos de Ryokichi Fukui, un comerciante de comercio exterior, y Chie Fukui. Nació en Nara, Japón. En su época de estudiante, entre 1938 y 1941, el interés de Kenichi Fukui fue estimulado por la mecánica cuántica y la famosa ecuación de Erwin Schrödinger. También desarrolló la creencia de que un gran avance en la ciencia se produce a través de la fusión inesperada de campos remotamente relacionados.

Por consejo de Kita, un amigo personal del anciano Fukui, el joven Kenichi fue dirigido al Departamento de Química Industrial, con el que Kita estaba entonces afiliado. También Fukui explicaba que la química le resultaba difícil porque parecía requerir memorización para aprenderla, y que prefería un carácter más lógico en química. Siguió el consejo de un mentor que era muy respetado por el propio Kenichi y nunca miró atrás. También siguió esos pasos al asistir a la Universidad de Kyoto en Japón.

Kenichi también discutió su razón para preferir la química más teórica en lugar de la química experimental. Aunque ciertamente accedió a la ciencia teórica, en realidad pasó gran parte de sus primeras investigaciones en la experimental. Kenichi había completado rápidamente más de 100 proyectos y trabajos experimentales, y prefería disfrutar de los fenómenos experimentales de la química. De hecho, más tarde cuando enseñaba recomendaba proyectos de tesis experimentales a sus estudiantes para equilibrarlos, la ciencia teórica era más natural para los estudiantes, pero al sugerir o asignar proyectos experimentales sus estudiantes podían entender el concepto de ambos, como todo científico debería.

Tras su graduación de la Universidad Imperial de Kyoto en 1941, Fukui trabajó en el Laboratorio de Combustible del Ejército de Japón durante la Segunda Guerra Mundial. En 1943, fue nombrado profesor de química de combustibles en la Universidad Imperial de Kyoto y comenzó su carrera como químico orgánico experimental.

Carrera profesional de Kenichi Fukui

Kenichi Fukui profesor de química física en la Universidad de Kyoto de 1951 a 1982, presidente del Instituto de Tecnología de Kyoto entre 1982 y 1988, y miembro de la Academia Internacional de Ciencias Moleculares Cuánticas y miembro honorario de la Academia Internacional de Ciencias. También fue director del Instituto de Química Fundamental desde 1988 hasta su muerte. Así como presidente de la Sociedad Química de Japón de 1983 a 1984, recibiendo múltiples premios además de su Premio Nobel como; Premio de la Academia de Japón en 1962, Persona de Mérito Cultural en 1981, Honor Imperial del Gran Cordón de la Orden del Sol Naciente en 1988, con muchos otros premios no tan prestigiosos.

En 1952, Fukui, junto con sus jóvenes colaboradores T. Yonezawa y H. Shingu, presentó su teoría orbital molecular de la reactividad en los hidrocarburos aromáticos, que apareció en el Journal of Chemical Physics. En ese momento, su concepto no logró atraer la atención adecuada de los químicos. Fukui observó en su conferencia del Nóbel en 1981 que su trabajo original «recibió una serie de comentarios controvertidos». Esto era en cierto sentido comprensible, porque por falta de mi capacidad de experiencia, el fundamento teórico de este resultado conspicuo era oscuro o más bien inadecuado».

El concepto de orbitales fronterizos se reconoció tras la publicación en 1965 por Robert B. Woodward y Roald Hoffmann de las reglas de estereoselección Woodward-Hoffmann, que podían predecir las tasas de reacción entre dos reactivos. Estas reglas, representadas en diagramas, explican por qué algunos pares reaccionan fácilmente mientras que otros no lo hacen. La base de estas reglas radica en las propiedades de simetría de las moléculas y especialmente en la disposición de sus electrones. Fukui había reconocido en su conferencia Nobel que, «Sólo después de la notable aparición del brillante trabajo de Woodward y Hoffmann me he dado cuenta de que no sólo la distribución de la densidad, sino también la propiedad nodal de los orbitales particulares tiene importancia en tan amplia variedad de reacciones químicas.

Lo que ha sido sorprendente en las contribuciones significativas de Fukui es que desarrolló sus ideas antes de que los químicos tuvieran acceso a grandes computadoras para el modelado. Además de explorar la teoría de las reacciones químicas, las contribuciones de Fukui a la química también incluyen la teoría estadística de la gelificación, la síntesis orgánica por sales inorgánicas y la cinética de polimerización.

Critica a la universidad en Japón

En una entrevista concedida a la revista New Scientist en 1985, Fukui fue muy crítico con las prácticas adoptadas en las universidades e industrias japonesas para fomentar la ciencia. Señaló que «las universidades japonesas tienen un sistema de cátedras que es una jerarquía fija. Esto tiene sus méritos cuando se trata de trabajar como un laboratorio en un tema. Pero si quieres hacer un trabajo original debes empezar de joven, y los jóvenes están limitados por el sistema de cátedras. Incluso si los estudiantes no pueden convertirse en profesores asistentes a una edad temprana deben ser animados a hacer trabajos originales.»

Fukui también advirtió a la investigación industrial japonesa diciendo, «La industria es más propensa a poner su esfuerzo de investigación en su negocio diario. Es muy difícil para ella involucrarse en la química pura. Es necesario fomentar la investigación a largo plazo, incluso si no conocemos su objetivo y si se desconoce su aplicación». En otra entrevista con The Chemical Intelligencer profundiza en su crítica diciendo: «Como es sabido en todo el mundo, Japón ha tratado de ponerse al nivel de los países occidentales desde principios de este siglo importando ciencia de ellos«.

En cierto sentido, Japón es relativamente nuevo en la ciencia fundamental como parte de su sociedad y la falta de capacidad de originalidad y financiación, que los países occidentales tienen más ventajas, perjudica al país en la ciencia fundamental. Aunque también ha declarado que está mejorando en el Japón, especialmente la financiación de la ciencia fundamental, ya que ha experimentado un aumento constante durante años.

Premio Nobel de química 1981para Fukui

Fukui fue galardonado con el Premio Nobel por su comprensión de que una buena aproximación para la reactividad se podía encontrar mirando los orbitales frontera (HOMO/LUMO). Esto se basó en tres observaciones principales de la teoría orbital molecular, ya que dos moléculas interactúan.

• Los orbitales ocupados de diferentes moléculas se repelen entre sí.
• Las cargas positivas de una molécula atraen las cargas negativas de la otra.
• Los orbitales ocupados de una molécula y los desocupados de la otra (especialmente HOMO y LUMO) interactúan entre sí causando atracción.

A partir de estas observaciones, la teoría de los orbitales moleculares de frontera (FMO) simplifica la reactividad a las interacciones entre HOMO de una especie y LUMO de la otra. Esto ayuda a explicar las predicciones de las reglas de Woodward-Hoffman para las reacciones pericíclicas térmicas, que se resumen en la siguiente declaración: «Un cambio pericíclico en el estado del suelo se permite simétricamente cuando el número total de componentes de (4q+2)s y (4r)a es impar»

Para más información Kenichi Fukui – Biographical – NobelPrize.org

• Propiedades ácido – base de algunos elementos del segundo y tercer periodo
• Glutamato monosódico
• Modelo atómico de Rutherford
• Dinitruro de azufre
• Robert Sanderson Mulliken