¿Qué es la química?
El químico alemán Klaus Ruthenberg, de la Universidad de Ciencias de Coburgo, dio una charla promovida por Olimpia Lombardi, profesora de filosofía de las ciencias en la Facultad. El propósito fue reflexionar sobre la química desde una perspectiva filosófica, y preguntarse por qué la filosofía de la ciencia se había interesado poco por la química.
La pregunta acerca de qué es la química podría parecer extraña al ser planteada, precisamente, en un aula del Departamento de Química Inorgánica de la Facultad. Pero quien la formulaba, Klaus Ruthenberg, profesor en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Coburgo, Alemania, se proponía despertar curiosidad en la audiencia y revisar algunos supuestos. Su charla no era sobre la química, sino sobre la filosofía de la química. Es decir, su interés era formular preguntas, no necesariamente encontrar las respuestas.
Claro, los químicos también se hacen preguntas, pero no preguntas sobre lo ya validado, sino acerca de lo que falta conocer. La filosofía de la ciencia, en cambio, se hace preguntas sobre lo que se cree conocer. De hecho, esa es la tarea de la filosofía en general, volver a preguntar aquello para lo que ya existen respuestas, con el fin de encontrar nuevas maneras de mirar lo conocido.
Si bien Ruthenberg enseña química en su Universidad, su interés se centra precisamente en la filosofía; de hecho, es miembro de la Asociación Internacional de Filosofía de la Química y ha editado dos libros sobre el tema.
Su charla, brindada en un inglés con mucho acento alemán, tuvo tres ejes: las distintas definiciones de la química a lo largo de la historia; el concepto de sustancia, y, por último, el tradicional desinterés por la química que han evidenciado los filósofos de la ciencia.
Un recorrido histórico
Ruthenberg comenzó con un breve pantallazo por la historia de la química para mostrar cómo esta disciplina se fue posicionando respecto de todas las demás. Antes de 1800, se mantenía vigente la teoría de los cuatro elementos, formulada por Empédocles en el siglo V a. C., y completada por Aristóteles. Asimismo, persistía el hoy obsoleto concepto de flogisto, una sustancia hipotética que permitía explicar la combustión. La química en esa etapa se confundía con la alquimia, un saber hoy considerado precientífico.
La química moderna fue fundada en la segunda mitad del siglo XVIII, por el francés Antoine Lavoisier, que sería condenado en 1794 a morir en la guillotina. Lavoisier, gran protagonista de lo que se conoce como la “revolución química”, postuló un nuevo concepto de elemento químico: lo definió como aquella sustancia que no puede ser descompuesta en sustancias más simples. De este modo, diferenció los elementos de los compuestos.
No obstante, unas décadas más tarde, ya en el siglo XIX, con el surgimiento de la teoría atómica, se agregan nuevas piezas al rompecabezas. Fue el británico John Dalton quien propuso que cada elemento químico estaba compuesto por átomos iguales e indivisibles. De este modo, al conocimiento de cómo se componen las sustancias, se agregaba un aspecto cuantitativo: el peso atómico. Este valor, específico de cada elemento, se constituyó en un rasgo fundamental que permitía diferenciar los átomos de un elemento de los de otro. Dalton fue el primero en publicar una tabla de pesos atómicos relativos.
Sin embargo, la teoría atómica sufrió los ataques de brillantes científicos como el físico austríaco Ernst Mach y el químico alemán Wilhelm Ostwald, premio Nobel de Química en 1909 por sus investigaciones sobre la catálisis, los principios fundamentales que gobiernan los equilibrios químicos y la velocidad de reacción.
Ostwald es considerado como uno de los fundadores de la química física, que surge a comienzos del siglo XX. En esos años se deja de lado el concepto de átomo indivisible para dar lugar a modelos con partículas subatómicas que no cumplen con las leyes de la mecánica clásica sino con las de la cuántica. Así se inicia el desarrollo de la química cuántica. Sin embargo, para Ruthenberg, ésta sólo alcanzó aplicaciones confiables después del año 2000.
Haciendo un resumen del recorrido de la disciplina a través de los siglos, Ruthenberg señaló que antes del 1800 la química era una rama complementaria de la medicina y la farmacia. Pero, a partir de la revolución científica llevada a cabo por Lavoisier, comenzó a independizarse. De hecho, los primeros institutos de química se instalaron a partir de esa época. “En Berlín, la primera cátedra de química fue creada alrededor de 1810”, destacó el químico alemán, y agregó que en el resto del mundo sucedió algo similar.
“En el siglo XIX la química se convierte en una disciplina independiente, y es tomada seriamente en las discusiones científicas. Ya a partir del 1900, era una ciencia prolífica y exitosa desde el punto de vista industrial”, afirmó el químico.
Es la sustancia
A continuación, Ruthenberg se detuvo en la presentación de diferentes definiciones de la química a lo largo de los últimos siglos con el fin de encontrar qué tenían en común.
La primera de las definiciones homologaba a la química con la alquimia, y la definía como la disciplina encargada de descomponer, mezclar o unir sustancias de acuerdo con determinados principios. Esta definición era típica de los tiempos previos a Lavoisier. “Yo la considero como definición ‘clasificatoria’. Es una aplicación de distintos tipos de operaciones para cortar y analizar sustancias y volver a unirlas después”, dijo Ruthenberg.
Otra de las definiciones consideraba a la química como la ciencia de las propiedades, las composiciones, los modos de síntesis y reacción de clases de sustancias. “Esta es una definición útil, que se basa en el concepto de sustancia como el sustrato de todo el trabajo químico”, opinó el conferencista.
El conferencista presentó otra definición que parte del concepto de elemento químico: la química es la ciencia vinculada a las oportunidades combinatorias de los 104 elementos conocidos. “Esta definición, si bien es diferente de las anteriores, también está centrada en la sustancia. El problema es que implica que conocemos los métodos químicos y sabemos qué son los átomos y partículas. Por lo tanto, no es una definición útil para principiantes”, estimó.
Ruthenberg destacó que lo importante que surge de las diversas definiciones de la química es que muchas de ellas ponen el foco en la sustancia. Pero ¿qué es la sustancia?
Los poliedros de Platón
Para intentar explicarlo, se remitió a Platón y a su especulación acerca de los cuatro elementos y los cinco poliedros regulares. El tetraedro era el fuego; el hexaedro, la tierra; el octaedro, el aire, y el icosaedro, el agua. El dodecaedro, por su parte, era el correlato del Paraíso, y no estaba involucrado en las transformaciones químicas. Así, Platón, en su obra Timeo, afirmaba: “El fuego está formado por tetraedros; el aire, de octaedros; el agua, de icosaedros; la tierra de cubos, y como aún es posible una quinta forma, Dios ha utilizado ésta, el dodecaedro pentagonal, para que sirva de límite al mundo”.
En esa hipótesis de Platón, muchos han supuesto la génesis de la teoría molecular, pues muchos elementos cristalinos tienen una estructura atómica que obedece a la forma de tales poliedros.
“En el Timeo, Platón hablaba de la sustancia, empleando ejemplos de la vida cotidiana. Aunque no usaba el término, sin duda, estaba hablando de la sustancia”, destacó Ruthenberg. “Si bien muchos filósofos consideraron que la teoría química de Platón era demasiado especulativa, en realidad él dio explicaciones asombrosas acerca de los cambios en la sustancia”, agregó. Un ejemplo de ello es el proceso de la evaporación, a la que explicaba como el impacto de tetraedros de fuego en el agua, cuyos icosaedros eran cortados en pequeños triángulos para construir octaedros, el aire. Asimismo, el mecanismo de extinción del fuego era explicado como un tipo de sofocación por el exceso de partículas de agua. El sustrato de toda esta explicación teórica era la sustancia.
Pero, como al inicio el conferencista había planteado la pregunta por la naturaleza de la química, al final señaló cuál era su respuesta: “La química tiene que ver con la sustancia, no con los átomos”. Ahora, si bien los químicos saben muy bien cómo identificar sustancias, a la hora de definir qué es una sustancia química aparecen los disensos. Justamente, el problema de la definición de ‘sustancia’ tal como se usa el término en química, es uno de los problemas de los que se ocupa la actual filosofía de la química.
Otro concepto central de la química es el de ‘elemento’, que presenta definiciones diferentes que pueden llevar a confusión. Por un lado, se lo define como una sustancia simple en función de sus propiedades observables. Por otro lado, como un tipo de partícula que tiene determinado número de protones en su núcleo. En una reacción química, un elemento conserva el número de protones del núcleo, pero no las propiedades que presenta al ser considerado como una sustancia simple.
Filosofía de la química
Ruthenberg cerró la charla refiriéndose al tradicional desinterés por la química por parte de la filosofía de la ciencia. “Sería bueno discutir por qué los filósofos no confían en que se pueda hacer filosofía sobre la química”, y agregó: “Por su parte, los químicos tal vez piensen que la filosofía es algo muy diferente de la química y que no es necesario recibir consejos por parte de los filósofos”.
En realidad hay muchas explicaciones acerca de ese desinterés por parte de la filosofía de la ciencia. Algunos lo atribuyen a una supuesta reducción de la química a la física, más específicamente a la física cuántica. Si se aceptara ese reduccionismo, la química sería una rama aplicada de la física. Sin embargo, como señaló Ruthenberg, el número de filósofos de la química está aumentando, aunque lentamente. Además, hoy en día, los estudiosos de la enseñanza de la química reconocen la necesidad de reflexionar sobre los métodos y los conceptos de la disciplina.
Lo cierto es que hay ejemplos destacados de químicos que se han volcado a la filosofía de la ciencia, como, entre otros, el austríaco Frantisek Wald, el alemán Wilhem Ostwald, y también el austríaco Friedrich Adolf Paneth, que reflexionó sobre el concepto de elemento químico.
Asimismo, muchos de los historiadores de la química han abordado el campo realizando consideraciones filosóficas.
Pero ¿por qué es importante la reflexión filosófica sobre la química? La respuesta es que esa reflexión puede hacer que los químicos sean más creativos, que puedan formular nuevas preguntas, que puedan ser conscientes de los marcos teóricos que limitan, de algún modo, su horizonte de respuestas. “Lo que llamamos ‘leyes de la naturaleza’ han sido formuladas por seres humanos, la filosofía puede contribuir a que los químicos sean conscientes de esa realidad”, concluyó.
