Fórmules químiques

—Una història de les populars representacions de les substàncies químiques de les darreries del segle XVIII als inicis del XIX.—

La química disposa en l’actualitat d’una gran varietat de formes de representació de les substàncies: fórmules empíriques i moleculars, representacions bi- i tridimensionals amb divers grau de precisió, fórmules de Lewis, models atòmics i moleculars, etc. Aquesta rica cultura visual ha sigut construïda gradualment al llarg dels dos últims segles. Les fórmules químiques com a “H₂O” van sorgir a mitjan dècada de 1820 i es van popularitzar durant els anys següent gràcies als manuals de Jacob Berzelius (1779-1848) i altres autors. Procedien d’altres propostes anteriors que es revisen en aquest text gràcies a noves investigacions històriques.

Abans de l’arribada d’aquestes modernes fórmules químiques, es van emprar un bon ventall d’imatges per a representar substàncies, moltes d’elles procedents de l’àmbit de l’alquímia. El simbolisme alquímic era fonamentalment al·legòric i incloïa relacions complicades d’endevinar a hores d’ara. És cert que hi havia ambigüitats i que els mateixos alquimistes podien efectuar diferents interpretacions d’un símbol peculiar. Però no hem d’oblidar que altres imatges gaudien d’un significat precís per a les persones coneixedores del tema.

Les relacions entre metalls i planetes, per exemple, van inspirar tota una sèrie de símbols basats en l’astrologia que deixaven poc marge per a ambigüitats. La lluna representava sempre a l’argent, el sol a l’or i el planeta mercuri al metall líquid (argent viu) que ara porta el seu nom. Els alquimistes també van emprar abreviatures i pictogrames per a designar productes, operacions i instruments com el “bany Maria” o els diferents tipus d’alambins i forns. Molts d’aquests símbols apareixen també en obres mèdiques i farmacèutiques, així com en tractats sobre arts i manufactures durant els segles XVI i XVII.

Taula de substàncies del Curso Chimico de N. Lémery, 1721, traduït al castellà per Félix Palacios (Madrid, 1721). Google Books.

Els símbols alquímics apareixen en els primers manuals de “chymia” del segle XVII. Un exemple n’és la taula que apareix en l’edició castellana del famós curs de química publicat per Nicolas Lémery a la fi d’aqueix segle. Els quatre elements hi apareixen representats per triangles amb diferent orientació i una barra que permet diferenciar-los. Aquests símbols procedeixen de la diferència entre elements “específicament lleugers” (l’aire i el foc), que són representats per triangles amb vèrtexs que apunten cap amunt, i elements “específicament pesats” (l’aigua i la terra), amb vèrtexs cap avall. Els metalls apareixen representats pels símbols astrològics dels planetes, segons les relacions forjades en els segles anteriors pels alquimistes. També hi apareixen símbols per a instruments, com la retorta o el cresol, i operacions químiques com “amalgamar”, “bany de María”, “calcinar”, “destil·lar”, “purificar”, “sublimar”, etc. Molts d’aquests últims són pictogrames o abreviatures, a vegades lletres unides per a formar un símbol, com ocorre en el cas de “bany de vapor”.

Les taules d’afinitats van utilitzar els símbols d’origen alquímic per a organitzar una gran quantitat d’informació sobre les transformacions químiques conegudes en aquells anys. En les primeres taules, com la d’Étienne François Geoffroy (1672-1731), la més popular en el segle XVIII, es representen substàncies en columnes d’ordre decreixent d’“afinitat” pels productes situats en la primera fila. Es tracta d’un conjunt de transformacions molt variades (formació de sals, amalgamació, combinació d’àcids i bases, etc.) els patrons generals de les quals es resumeixen de manera gràfica mitjançant aquests símbols alquímics. Aquestes taules van ser eines fonamentals per a la investigació i l’ensenyament durant el segle XVIII i van proliferar enormement en cursos i manuals de la segona meitat del segle. Es van enriquir amb noves aportacions i va augmentar el nombre de compostos descrits i la quantitat de transformacions considerades: si la taula de Geoffroy publicada a principis de segle contenia 16 columnes, la taula publicada per Bergman l’any 1775 estava formada per 50 columnes i distingia entre reaccions per via humida i per via seca.

Taula d’afinitat d’E. Geoffroy dins de la traducció castellana d’un popular manual de mitjan segle XVIII escrit en francès per Pierre Macquer. Biblioteca Nacional de Colombia.

D’aquesta manera, l’ús dels símbols alquímics es va estendre a nous camps i van sorgir noves possibilitats d’ús. Alguns autors, com el suec Torbern Bergman (1735-1784) o el britànic Joseph Black (1728-1799), empraven habitualment aquests símbols per a representar les dobles descomposicions de sals. També van ser utilitzats per a indicar la composició, de manera que va contribuir a consolidar un nou concepte de composició química. I van servir per a organitzar en diversos grups el nombre creixent de substàncies conegudes. Per exemple, Bergman va emprar imatges similars per a representar substàncies que considerava que formaven part d’un mateix grup. Va emprar triangles per a designar els quatre elements, els àcids eren representats amb encreuaments i els cercles servien per a indicar àlcalis i sals. Els cossos metàl·lics eren representats mitjançant una corona, la qual cosa feia en referència a l’expressió llatina regulum, que era la denominació emprada durant aquesta l’època (regulum antimonium).

Tot i que molts d’aquests símbols procedien de l’alquímia, Bergman es va veure obligat a dissenyar-ne de nous per a substàncies recentment descobertes, desconegudes pels alquimistes. Un exemple n’era la “platina”, un nou metall descobert en el segle XVIII que Bergman va representar mitjançant la unió dels símbols de l’or i de la plata. També va haver d’inventar símbols per als nous “aires” descoberts durant el segle XVIII com a resultat de les investigacions de la química pneumàtica: l’“aire fix”, l’“aire inflamable”, etc.

Durant la segona meitat del segle XVIII es van succeir diversos intents de reforma del vocabulari químic que també va afectar, com és lògic, als símbols emprats per a representar a substàncies, instruments i operacions. Bergman va ser un dels autors que més va treballar en aquesta direcció sota la inspiració de la reforma de la terminologia botànica realitzada pel seu compatriota Carl von Linné (1707-1778). Els treballs de Bergman van ser decisius per als autors que van realitzar la principal proposta de reforma terminològica de finals del segle XVIII: el Méthode de nomenclature chimique, que fou coordinat per Louis-Bernard Guyton de Morveau (1737-1816), un amic de Bergman i professor de química en Dijon. Guyton de Morveau va defensar en diverses obres la necessitat de “perfeccionar el sistema i les regles” que s’empraven per a nomenar les substàncies químiques mitjançant la introducció de noms d’acord amb “la naturalesa de les substàncies a les quals fan referència”. Per això, va proposar que “les substàncies simples devien preferiblement tenir un nom simple” i que “la denominació d’un compost químic” només podria ser “clara i exacta” en tant que fera referència a “les seues parts constituents”.

A més del de Guyton de Morveau, la proposta de reforma (Méthode de nomenclature chimique) va aparèixer en 1787 amb el suport dels principals autors francesos de l’època: Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), Antoine Fourcroy (1755-1809) i Claude Louis Berthollet (1748-1822). A més de les memòries justificatives inicials, les regles terminològiques generals i les llistes de noves i velles expressions, l’obra va incloure una proposta de reforma dels símbols químics realitzada per dos autors francesos: Jean Henri Hassenfratz (1755-1827) i Pierre Auguste Adet (1763-1834). Aquesta proposta començava amb una crítica a l’estat de confusió produït pels símbols emprats fins aleshores. Per a aquests autors, una simbologia química adient hauria de diferenciar, com havien fet els autors de la nova nomenclatura, entre substàncies simples i compostes. Aquestes últimes havien de representar-se mitjançant símbols que indicaren “el número, la naturalesa, la relació de quantitat de les substàncies simples” que les formaven, així com “la manera en què aquestes substàncies actuen unes sobre les altres”. Adet i Hassenfratz consideraven que no hi havia encara prou informació al voltant d’aquest últim punt, per la qual cosa van cercar símbols que expressaren adequadament les substàncies simples que formaven part dels compostos, tot i oferint, al mateix temps, una indicació succinta de la proporció de les substàncies simples de cadascuna de les combinacions.

Símbols d’Hassenfratz-Adet en una obra anglesa de principis del segle XIX. Wikimedia.

Adet i Hassenfratz van establir símbols per a cadascun dels sis grups de substàncies simples proposats en el Méthode: una línia recta per a “les substàncies que semblen entrar en la combinació d’un gran nombre de cossos”: el nitrogen i l’oxigen, juntament amb el “lumínic” i el “calòric”, dos fluids imponderables que eren considerats elements químics. Van emprar un triangle per a “àlcalis i terres”, un semicercle per a “substàncies inflamables”, un cercle per als metalls, un quadrat per als “radicals àcids” i un rombe per a aquelles substàncies els components de les quals no eren encara coneguts.

Símbols d’Adet i Hassenfratz en Méthode de nomenclature chimique (1787). Bibliothèque nationale de France.

A més, per a distingir substàncies formades pels mateixos elements però en diferent proporció, Adet i Hassenfratz van utilitzar la diferent posició relativa dels símbols. Per exemple, els compostos d’oxigen i nitrogen eren designats amb un segment oblic (nitrogen) i un altre d’horitzontal (oxigen) units en diferents posicions: pel punt superior o inferior del segment disposat obliquament, pel centre d’aquest segment, etc. Per a diferenciar les substàncies dins de cada grup van proposar emprar les inicials dels seus noms llatins. Les substàncies compostes eren designades mitjançant la unió dels símbols de les substàncies simples que les composaven, segons podem comprovar en aquest grup de compostos del sofre (sulfurs) que apareixen en la imatge adjunta.

Detall dels símbols per a designar els compostos del sofre segons Adet i Hassenfratz . El sofre és representat per un semicercle i es combina amb substàncies alcalines i tèrries (triangles) com la potassa (P), la sosa (S), la barita (B), la calç (C) i l’alúmina (A). La darrera combinació és el sulfur d’or, on aquest últim és representat per un cercle amb un punt central, de manera semblant als antics textos alquímics. Procedent del Méthode de nomenclature chimique (1787). Bibliothèque nationale de France.

S’ha afirmat habitualment que els símbols d’Adet i Hassenfratz van tenir una difusió limitada en les obres de química dels darrers anys del segle XVIII i principis del XIX. No obstant això, els recents estudis de Sean O’Neil mostren exemples de la seua presència en cursos i publicacions, tant a França com a Gran Bretanya. I que, a més, van ser emprats com a eines per a solucionar diversos problemes de nomenclatura química, particularment els noms de compostos formats pels mateixos elements en diverses proporcions. Els símbols podien ser modificats fàcilment amb l’arribada nous descobriments i d’aquesta manera s’alleujava la pressió de creació de nous termes, la qual cosa introduïa nous problemes de sinonímia, reforçats per la precarietat i fugacitat del vocabulari. El disseny de símbols químics per a compensar els problemes de noms canviants o poc adients esdevingué una solució habitual al llarg del segle XIX. I podríem dir que continua, en certa mesura, fins a la química actual, quan les fórmules químiques permeten abordar la gran pluralitat de denominacions per a un mateix compost.

És evident que tots aquests problemes i desenvolupaments van ser font d’inspiració per a les modernes fórmules químiques del segle XIX. Sorgides amb l’atomisme de John Dalton (1766-1844), la creació d’aquestes fórmules ha estat generalment associada amb el químic suec Jacob Berzelius. En les seues primeres propostes, els elements eren representats per la primera lletra (o les dues primeres, en cas de confusió) de llurs noms llatins. Els compostos es representaven per les lletres dels elements als quals s’agregava un número que indicava la proporció en la qual es combinaven. En els compostos més simples, les diferents inicials eren senzillament unides mitjançant el símbol “+”. Per als compostos més complexos, Berzelius va proposar fórmules molt semblants a les actuals, formades per la unió directa de les inicials dels elements i superíndexs numèrics per a informar sobre la proporció de cada element. Més endavant, va proposar designar l’oxigen mitjançant un conjunt de punts col·locats en la part superior de les lletres, de manera que un compost format per oxigen i carboni (CO²) es representava per una “C” amb dos punts en la part superior. Finalment, en la dècada dels anys trenta del segle XIX, Justus Liebig (1803-1873) i altres autors van començar a emprar, per comoditat tipogràfica, subíndexs (CO₂) en lloc de superíndexs (CO²), per la qual cosa és comú trobar fórmules similars a les actuals ja durant la segona meitat del segle XIX.

El fragment d’un popular manual de química reproduït més endavant indica que les semblances són limitades. Les diverses fórmules químiques del segle XIX van ser emprades per a un bon ventall d’usos: representar compostos, pensar les reaccions químiques, classificar les substàncies o imaginar l’estructura de les molècules en dues o tres dimensions. Durant la segona meitat del segle XIX es van introduir una gran varietat fórmules per a fer front a aquesta varietat d’objectius. Aquestes fórmules van conviure en el segle XX amb les diverses representacions d’àtoms i molècules inspirades pel desenvolupament de la mecànica quàntica.

Les fórmules de Berzelius explicades dins d’un manual de química del toxicòleg català Pere Mata: Sinopsis filosófica de la química (Madrid, 1849). Google Books.

El resultat va ser una gran varietat de “eines de paper” combinades amb una rica cultura visual amb les seues peculiars convencions, ambigüitats i confusions relacionades amb un estatus epistèmic o ontològic canviant. Aquest tipus de representacions i eines teòriques van ser rebudes amb divers grau d’acceptació, indiferència o resistència en les diverses cultures de la química i en altres ciències relacionades. L’arribada de novetats en certes especialitats es va combinar amb la persistència de representacions antigues en determinats contextos, tant dins com fora del món acadèmic. Les diferents representacions gaudiren d’una canviant popularitat dins de la cultura popular i contribuïren així a dibuixar la imatge pública de la química. Aquesta llista de temes confirma la importància de l’estudi de les representacions i de la cultura visual en general per a entendre aspectes centrals de la història i la filosofia de la ciència, des del món de l’alquímia a la moderna nanotecnologia.

José Ramón Bertomeu Sánchez
IILP-UV

Com citar aquest article:
Bertomeu Sánchez, José Ramón. Fórmules químiques Sabers en acció, 11-02-2026. https://sabersenaccio.iec.cat/formules-quimiques/.

Per a saber-ne més

Pots ampliar la informació amb la bibliografia i recursos disponibles.