Fórmulas químicas

—Una historia de las populares representaciones de las sustancias químicas de finales del siglo XVIII a principios del XIX.—

La química dispone en la actualidad de una gran variedad de formas de representación de las sustancias: fórmulas empíricas y moleculares, representaciones bi- y tridimensionales con diverso grado de precisión, fórmulas de Lewis, modelos atómicos y moleculares, etc. Esta rica cultura visual ha sido construida paulatinamente a lo largo de los dos últimos siglos. Las fórmulas químicas como “H₂O” surgieron a mediados de la década de 1820 y se popularizaron en la siguiente gracias a la obra de Jacob Berzelius (1779-1848) y otros autores. Procedían de otras propuestas anteriores que se revisan aquí a través de nuevas investigaciones históricas.

Antes de la llegada de estas modernas fórmulas químicas, se emplearon un gran número de símbolos para representar sustancias, muchos de ellos procedentes de la alquimia. El simbolismo alquímico era fundamentalmente alegórico e incluía relaciones no siempre fáciles de adivinar en la actualidad. Es cierto que había ambigüedades y que los propios alquimistas podían efectuar diferentes interpretaciones de un símbolo peculiar. Pero no hay que olvidar que otras imágenes tenían un significado preciso para las personas conocedoras del tema.

Las relaciones entre metales y planetas, por ejemplo, inspiraron toda una serie de símbolos basados en la astrología que dejaban poco margen para ambigüedades. La luna representaba siempre a la plata, el sol al oro y mercurio al metal líquido (azogue) que ahora lleva su nombre. Los alquimistas también emplearon abreviaturas y pictogramas para designar productos, operaciones e instrumentos como el baño María o los diferentes tipos de alambiques y hornos. Muchos de estos símbolos aparecen también en obras médicas y farmacéuticas, así como en tratados sobre artes y manufacturas en los siglos XVI y XVII.

Tabla de sustancias del Curso Chimico de N. Lémery, 1721, traducido por Félix Palacios (Madrid, 1721). Google Books.

Los símbolos alquímicos aparecen en los primeros manuales de “chymia” del siglo XVII. Un ejemplo es la tabla que aparece en la edición española del famoso curso de química publicado por Nicolas de Lémery (1645-1715) a finales de ese siglo. Los cuatro elementos aparecen representados por triángulos con diferente orientación y una barra que permite diferenciarlos. Estos símbolos proceden de la diferencia entre elementos “específicamente ligeros” (el aire y el fuego), que son representados por triángulos con vértices que apuntan hacia arriba, y elementos “específicamente pesados” (el agua y la tierra), con vértices hacia abajo. Los metales aparecen representados por los símbolos astrológicos de los planetas, según las relaciones forjadas en la alquimia. También aparecen símbolos para instrumentos, como la retorta o el crisol, y operaciones químicas como “amalgamar”, “baño de María”, “calcinar”, “destilar”, “purificar”, “sublimar”, etc. Muchos de estos últimos son pictogramas o abreviaturas, en ocasiones letras unidas para formar un símbolo, como ocurre en el caso de “baño de vapor”.

Las tablas de afinidades utilizaron los símbolos de origen alquímico para organizar una gran cantidad de información sobre las transformaciones químicas conocidas en esos años. En las primeras tablas, como la de Étienne François Geoffroy (1672-1731), la más popular en el siglo XVIII, se representan sustancias en columnas de orden decreciente de “afinidad” por los productos situados en la primera fila. Se trata de un conjunto de transformaciones muy variadas (formación de sales, amalgamación, combinación de ácidos y bases, etc.) cuyos patrones generales se resumen de forma gráfica a través de estos símbolos alquímicos. Estas tablas fueron herramientas fundamentales para la investigación y la enseñanza en el siglo XVIII y proliferaron enormemente en cursos y manuales de la segunda mitad del siglo. Se enriquecieron con nuevas aportaciones y aumentó el número de compuestos descritos y la cantidad de transformaciones consideradas: si la tabla de Geoffroy publicada a principios de siglo contenía 16 columnas, la tabla publicada por Bergman en 1775 estaba formada por 50 columnas y distinguía entre reacciones por vía húmeda y por vía seca.

Tabla de afinidad de E. Geoffroy dentro de la traducción castellana de un manual de mediados del siglo XVIII escrito en francés por Pierre Macquer. Biblioteca Nacional de Colombia.

De este modo, el uso de los símbolos alquímicos se extendió a nuevos campos y surgieron nuevas posibilidades de uso. Algunos autores, como Torbern Bergman (1735-1784) o Joseph Black (1728-1799), emplearon estos símbolos para representar las dobles descomposiciones de sales. También fueron utilizados para indicar la composición, de modo que contribuyó a consolidar un nuevo concepto de composición química. Y sirvieron para organizar en diversos grupos el número creciente de sustancias conocidas. Por ejemplo, Bergman empleó imágenes similares para representar sustancias que consideraba que formaban parte de un mismo grupo. Empleó triángulos para designar a los cuatro elementos, los ácidos eran representados con cruces y los círculos servían para indicar a álcalis y sales. Los cuerpos metálicos eran representados mediante una corona, lo que hacía referencia a la expresión «régulos«, que era la denominación habitual en la época (regulum antimonium).

Aunque muchos de estos símbolos procedían de la alquimia, Bergman se vio obligado a diseñar nuevos símbolos para sustancias recientemente descubiertas, desconocidas por los alquimistas. Un ejemplo era la “platina”, un nuevo metal descubierto en el siglo XVIII que Bergman representó mediante la unión de los símbolos del oro y de la plata. También hubo de inventar símbolos para los nuevos “aires” descubiertos durante el siglo XVIII como resultado de las investigaciones de la química neumática: el “aire fijo”, el “aire inflamable”, etc.

En la segunda mitad del siglo XVIII se sucedieron varios intentos de reforma del vocabulario químico que también afectó, como es lógico, a los símbolos empleados para representar sustancias, instrumentos y operaciones. Bergman fue uno de los autores que más trabajó en esta dirección bajo la inspiración de la reforma de la terminología botánica realizada por su compatriota Carl von Linné (1707-1778). Los trabajos de Bergman fueron decisivos para los autores que realizaron la principal propuesta de reforma terminológica de finales del siglo XVIII: el Méthode de nomenclature chimique, que coordinó Louis-Bernard Guyton de Morveau (1737-1816), amigo de Bergman y profesor de química en Dijon. Guyton de Morveau defendió en diversas obras la necesidad de “perfeccionar el sistema y las reglas” que se empleaban para nombrar las sustancias químicas mediante la introducción de nombres acordes con “la naturaleza de las sustancias a las que hacen referencia”. Por ello, propuso que “las sustancias simples debían preferiblemente tener un nombre simple” y que “la denominación de un compuesto químico” solamente podría ser “clara y exacta” en tanto que hiciera referencia a “sus partes constituyentes”.

Además del de Guyton de Morveau, la propuesta de reforma (Méthode de nomenclature chimique) apareció en 1787 con el respaldo de los principales autores franceses de la época: Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), Antoine Fourcroy (1755-1809) y Claude Louis Berthollet (1748-1822). Además de las memorias justificativas iniciales, las reglas terminológicas generales y las listas de nuevas y viejas expresiones, la obra incluía una propuesta de reforma de los símbolos químicos realizada por dos autores franceses: Jean Henri Hassenfratz (1755-1827) y Pierre Auguste Adet (1763-1834). La propuesta comenzaba con una crítica al estado de confusión producido por los símbolos empleados hasta ese momento. Para estos autores, una simbología química adecuada debería diferenciar, como habían hecho los autores de la nueva nomenclatura, entre sustancias simples y compuestas. Estas últimas debían representarse mediante símbolos que indicaran “el número, la naturaleza, la relación de cantidad de las sustancias simples” que las formaban, así como “el modo en que estas sustancias actúan unas sobre las otras”. Adet y Hassenfratz consideraban que no había todavía suficiente información sobre este último punto, por lo que buscaron símbolos que expresaran adecuadamente las sustancias simples que formaban parte de los compuestos y que, al mismo tiempo, ofrecieran una indicación somera de la proporción de las sustancias simples de cada una de las combinaciones.

Símbolos de Hassenfratz-Adet en una obra inglesa de principios del siglo XIX. Wikimedia. 

Adet y Hassenfratz establecieron símbolos para cada uno de los seis grupos de sustancias simples propuestos en el Méthode: una línea recta para “las sustancias que parecen entrar en la combinación de un gran número de cuerpos”: el nitrógeno y el oxígeno, junto con el “lumínico” y el “calórico”, dos fluidos imponderables que eran considerados elementos químicos. Emplearon un triángulo para “álcalis y tierras”, un semicírculo para “sustancias inflamables”, un círculo para los metales, un cuadrado para los “radicales ácidos” y un rombo para aquellas substancias cuyos componentes no eran todavía conocidos.

Símbolos de Adet y Hassenfratz en Méthode de nomenclature chimique (1787). Bibliothèque nationale de France. 

Además, para distinguir sustancias formadas por los mismos elementos pero en diferente proporción, Adet y Hassenfratz utilizaron la diferente posición relativa de los símbolos. Por ejemplo, los compuestos de oxígeno y nitrógeno eran designados con un segmento oblicuo (nitrógeno) y otro horizontal (oxígeno) unidos en diferentes posiciones: por el punto superior o inferior del segmento dispuesto oblicuamente, por el centro de ese segmento, etc. Para diferenciar las sustancias dentro de cada grupo propusieron el empleo de las iniciales de sus nombres latinos. Las sustancias compuestas eran designadas mediante la unión de los símbolos de las sustancias simples que las componían, según puede comprobarse en este grupo de compuestos de azufre (sulfuros) que aparecen en la imagen adjunta.

Detalle de los símbolos de Adet y Hassenfratz para representar compuestos de azufre. El azufre es representado por un semicírculo y se combina con sustancias alcalinas y térreas (triángulos) como la potasa (P), la sosa (S), la barita (B), la cal (C) y la alúmina (A). La última combinación es el sulfuro de oro, siendo este último representado por un círculo con un punto central, de modo semejante a los antiguos textos alquímicos. Procedente del Méthode de nomenclature chimique (1787). Bibliothèque nationale de France. 

Se ha considerado habitualmente que los símbolos de Adet y Hassenfratz tuvieron una difusión limitada en las obras de química de finales del siglo XVIII y principios del XIX. Sin embargo, los recientes estudios de Sean O’Neil muestran ejemplos de su presencia en cursos y publicaciones, tanto en Francia como en Gran Bretaña. Y que, además, fueron empleados como herramientas para solucionar diversos problemas de nomenclatura química de esos años, particularmente los nombres de compuestos formados por los mismos elementos en diversas proporciones. Los símbolos podían ser modificados con la llegada de nuevos descubrimientos y de este modo se aliviaba la presión de creación de nuevos términos, lo que daba lugar a problemas de sinonimia, reforzados por la precariedad y fugacidad del vocabulario. La práctica de diseñar símbolos químicos para compensar los problemas de nombres cambiantes o poco adecuados se convirtió en una práctica habitual a lo largo del siglo XIX. Y podríamos decir que continúa, en cierto modo, hasta la química actual, cuando las fórmulas químicas permiten superar las ambigüedades de la gran pluralidad de denominaciones para un mismo compuesto.

Es evidente que todos estos problemas y desarrollos fueron fuente de inspiración para las modernas fórmulas químicas del siglo XIX. Surgidas con el atomismo de John Dalton (1766-1844), la creación de estas fórmulas suele atribuirse al químico sueco Jacob Berzelius. En sus primeras propuestas, los elementos eran representados por la primera letra (o las dos primeras, en caso de confusión) de sus nombres latinos. Los compuestos se representaban por las letras de los elementos a los que se agregaba un número para indicar la proporción en la que se combinaban. En los compuestos más simples, las diferentes iniciales eran sencillamente unidas mediante el símbolo “+”, mientras que en compuestos más complejos Berzelius propuso fórmulas semejantes a las actuales, formadas por la unión directa de las iniciales de los elementos y superíndices numéricos para informar sobre la proporción de cada elemento. Más adelante, propuso designar el oxígeno mediante un conjunto de puntos colocados en la parte superior de las letras, de modo que un compuesto formado por oxígeno y carbono (CO²) se representaba por una “C” con dos puntos en la parte superior. Finalmente, en la década de los años treinta del siglo XIX, Justus Liebig (1803-1873) y otros autores comenzaron a emplear, por comodidad tipográfica, subíndices (CO₂) en lugar de superíndices (CO²), por lo que en la segunda mitad del siglo XIX es bastante común encontrar fórmulas similares a las actuales.

No conviene exagerar las semejanzas. El fragmento que se reproduce, procedente de un popular manual de química de mediados del siglo XIX, permite constatar representaciones y usos que resultan sorprendentes o extraños en la actualidad.  En las décadas posteriores del siglo XIX, las fórmulas químicas ofrecieron una gran variedad de posibilidades para representar compuestos, pensar las reacciones químicas, clasificar las sustancias o imaginar la estructura de las moléculas en dos o tres dimensiones. En la segunda mitad del siglo XIX se introdujeron una gran variedad de fórmulas para hacer frente a esta diversidad de objetivos. Estas fórmulas convivieron en el siglo siguiente con las diversas representaciones de átomos y moléculas inspiradas por el desarrollo de la mecánica cuántica.

Las fórmulas de Berzelius explicadas en un manual de química del toxicólogo catalán Pere Mata: Sinopsis filosófica de la química (Madrid, 1849). Google Books. 

El resultado fue una gran variedad de “herramientas de papel” combinadas con una rica cultura visual con sus peculiares convenciones, ambigüedades y confusiones relacionadas con un estatus epistémico u ontológico cambiante. Este tipo de representaciones y herramientas teóricas fueron recibidas con diverso grado de aceptación, indiferencia o resistencia en las diversas culturas de la química y en otras ciencias relacionadas. La llegada de novedades en ciertas especialidades se combinó con la persistencia de representaciones antiguas en determinados contextos, tanto dentro como fuera del mundo académico. Las diferentes representaciones gozaron de una cambiante popularidad dentro de la cultura popular y contribuyeron así a dibujar la imagen pública de la química. Esta pequeña lista de temas confirma la importancia del estudio de las representaciones y de la cultura visual en general para entender aspectos centrales de la historia y la filosofía de la ciencia, desde la alquimia hasta la moderna nanotecnología.

José Ramón Bertomeu Sánchez
IILP-UV

Cómo citar este artículo:
Bertomeu Sánchez, José Ramón. Fórmulas químicas, Sabers en acció, 2026-02-11. https://sabersenaccio.iec.cat/es/formulas-quimicas/.

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