A lo largo de la historia, la humanidad ha intentado comprender la esencia y estructura del mundo físico que nos rodea, bien mediante la simple observación o la manipulación experimental. En la antigua Grecia, por ejemplo, Aristóteles llegó a la conclusión de que todos los materiales estaban compuestos por la combinación de cuatro únicos elementos: aire, tierra, fuego y agua. Durante la Edad Media, los alquimistas intentaron en vano convertir metales comunes en oro. A finales del siglo XVIII, los químicos comenzaron a sintetizar y descomponer sustancias químicas en un intento de determinar sus componentes fundamentales. A principios del siglo XIX, el químico inglés John Dalton, tras observar que las sustancias químicas sólo se combinaban en proporciones específicas, llegó a la conclusión de que la materia estaba compuesta por "átomos" indivisibles (un concepto fue propuesto por primera vez por el filósofo griego Demócrito en el año 400 a. C. aproximadamente). Al proponer su teoría atómica de la materia, Dalton también proporcionó un método para averiguar el peso de los átomos y afirmó que mediante el peso era posible distinguir un tipo de átomo de otro. Los químicos del siglo XIX también determinaron que era posible sintetizar los denominados compuestos orgánicos, que anteriormente se creía que sólo existían en los organismos vivos, a partir de sustancias químicas inorgánicas.

Mientras los químicos buscaban con sus investigaciones conocer la naturaleza de la naturaleza, los inventores creaban nuevos materiales mediante el tratamiento de sustancias naturales con varias sustancias químicas sometidas a temperaturas y presiones elevadas. En 1839, el inventor americano Charles Goodyear descubrió una técnica, a la que denominó vulcanización, que permitía manipular las propiedades de la savia procedente de los árboles del caucho mediante un tratamiento con calor y azufre. El proceso permitía convertir un material pegajoso y elástico, que se usaba principalmente para "borrar", en un material seco, resistente y elástico que permitió fabricar neumáticos para automóviles y finalmente revolucionó el mundo del transporte. Transcurridos apenas 20 años, en 1856, el químico inglés William Henry Perkin obtuvo de forma accidental un tinte púrpura mientras intentaba sintetizar la quinina del fármaco de la malaria a partir de la anilina, un derivado del alquitrán, descubrimiento que originó una investigación que dio como resultado una gran variedad de fármacos y tintes sintéticos.

Un descubrimiento clave a finales del siglo XIX fue que los átomos de carbono pueden formar enlaces con hasta otros cuatro átomos, organizándose de tal modo que forman las esquinas de un tetraedro o pirámide. Muchos átomos de carbono pueden unirse, formando cadenas moleculares de gran longitud o polímeros, en miles de millones de posibles combinaciones diferentes.

Los investigadores dedicados al trabajo teórico fueron igual de productivos y llegaron a una serie de conclusiones independientes que finalmente establecerían las bases de la industria de los polímeros. En 1858, el químico alemán Friedrich Kekulé desarrolló el esquema necesario para comprender la estructura de las moléculas orgánicas, al demostrar que un átomo de carbono podía establecer enlaces químicos con hasta otros cuatro átomos y que a su vez estos átomos de carbono múltiples podían unirse para crear cadenas de gran longitud, un descubrimiento casi simultáneo del químico escocés Archibald S. Couper. Posteriormente, en 1874, el holandés Jacobus van't Hoff y el francés Joseph Le Bel sugirieron por separado que los cuatro enlaces del átomo de carbono se organizan de tal modo que forman las esquinas de un tetraedro o pirámide. Dado que los átomos de carbono forman la estructura base de los polímeros naturales y artificiales, ambos descubrimientos proporcionaban finalmente la imagen tridimensional de la estructura molecular de los polímeros.

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