L'abecedari de la química

La taula periòdica dels elements i els seus símbols és una icona per als químics, i una important eina per explicar la química als qui s'hi introdueixen per primera vegada. Hi ha escoles que fan estudiar la taula periòdica de memòria, la qual cosa al meu entendre és una aberració. La memòria s'ha d'exercitar, però amb coses significatives. Vaig conèixer un nen que se sabia de memòria centenars de pokémons, els noms i les seves característiques. N'hi ha actualment 807, i només de la primera generació en són 151. I hi ha set generacions... Saber-se de memòria la taula periòdica no crec que aporti gaire més, i el que segur que genera és aversió a la química, perquè el professor que fa aprendre la taula periòdica després farà aprendre les valències dels elements, i després els noms i la nomenclatura sistemàtica dels compostos. Tot això està bé que ho sàpiguen els químics, però qui s'enfronta d'entrada a la química cal que l'abordi amb altres metodologies una mica més amistoses.

El que sí que és imprescindible és ajudar a fer entendre el llenguatge de la química. La taula periòdica ha de venir un cop l'estudiant assumeixi que hi ha substàncies, que moltes es poden descompondre en altres substàncies més simples, i que finalment hi ha certes substàncies que ja no es poden descompondre més. Aquests són els elements. I aquí és quan cal fer el gran pas, i comprendre l'essència de la química. Cal fer entendre que un element, i el símbol que el representa, és tres coses diferents alhora. I per explicar-ho, penso que el millor és recórrer a una analogia amb l'alfabet de l'idioma.

Considerem l'alfabet de qualsevol llengua, i en el nostre cas el català. Consta de 26 lletres diferents, cinc de les quals poden modificar-se amb accents diacrítics; la ce trencada ç, la ela geminada l·l, i almenys els següents dígrafs: ll, rr, ss, ny, qu, gu, ix.

Vegem-ne algunes característiques que ens aniran bé després per parlar del llenguatge de la química:

• Hi ha lletres que són alhora la denominació de la lletra i a més, paraules amb significat:  a, i, o, u.
• La major part de lletres individuals no són paraules, com r, t, n. Algunes poden ser abreviatures (m de metre, g de gram, V de volt) o sigles, com algunes matrícules de països (E, F, D).
• Certes combinacions de diferent nombre de lletres, repetides o no, han esdevingut paraules amb significat: or, cor, corc, fil, ouera... Algunes són peculiars, com la combinació pH, les matrícules de països com GB, CH, NL, LV,  o certes abreviatures com  etc.,  km, min i tantes altres; o les sigles i certes marques, com ONU,  BMW o ONG.
• La major part de combinacions de lletres, però, no formen paraules amb significat: fli, lif, lfi.
• Hi ha paraules constituïdes per un grup determinat de lletres ordenades que es poden col·locar de diverses maneres i  donen paraules amb significats diferents. Són els anagrames, com roma, amor, mora i armo. Altres combinacions amb les mateixes lletres, en canvi, no tenen significat, com amro, roam, raom o rmao.

Traslladem algunes d'aquestes idees al llenguatge químic, la taula periòdica, als símbols, elements, àtoms i compostos. 

D'entrada, la paraula element és polisèmica. Clor vol dir una substància real existent, un gas verdós sufocant, que sabem que té per fórmula Cl₂.  Però clor també vol dir un àtom de clor –entitat abstracta ideal– format per un nucli de 17 protons i 18 o 20 neutrons, amb 17 electrons al seu entorn. Si diem que el cloroform, de fórmula CHCl₃, està format per carboni, clor i hidrogen, usem encara el  terme clor en el sentit d'àtoms de clor que formen part d'un enllaç, i que són diferents de l'àtom de clor entès com a entitat ideal, perquè els tres clors de la molècula de cloroform comparteixen un  electró cadascú amb un àtom de carboni, i per tant ja no són àtoms de clor genuïns, sinó una entitat diferent que, per comoditat, seguim anomenant àtom de clor, sense ser-ho en sentit estricte.

I a la taula periòdica, a la casella 17, el símbol Cl, què significa? En sentit estricte, només la segona de les accepcions citades, és a dir, l'entitat abstracta. Però en molts casos se sol posar a la casella informació sobre el punt de fusió, la densitat o el color de la substància, que ja no és l'àtom sinó la substància elemental formada únicament a partir d'àtoms iguals. En el cas del clor, hi ha representades les propietats de la substància Cl₂.

Vegem ara les característiques del llenguatge químic des del punt de vista lingüístic, com abans fèiem amb les lletres de l'alfabet:

• Hi ha 13 símbols que són d'una sola lletra: H, B, C, N, O, F, P, S, K, V, Y, I, W, U.  La resta de símbols (105, avui) tenen dues lletres.
• Hi ha 7 símbols que representen alhora el símbol de l'element i a més la substància elemental. És el cas dels gasos nobles, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn i, suposadament, Og. Els gasos nobles estan constituïts per molècules monoatòmiques.
• En canvi, els altres 111 símbols corresponen a l'àtom de l'element, que no correspon a cap substància com a tal en condicions ordinàries. Per representar a la taula periòdica les substàncies elementals realment existents en les condicions habituals, caldria posar els símbols de les substàncies elementals. Els elements de la fila 2 caldria indicar-los com Li_n, Be_n, B_n, C_n, N₂, O₂, F₂. Efectivament, l'hidrogen gas és diatòmic, com el nitrogen, l'oxigen i el fluor. En canvi els metalls liti, beril·li i el semimetall bor formen xarxes cristal·lines de nuclis dels àtoms respectius units per un núvol d'electrons compartits entre tots els àtoms. I el carboni també és d'una xarxa cristal·lina, però en aquest cas els seus àtoms estan units amb forts enllaços covalents. Hi ha, però, una forma de carboni amb forma de pilota de futbol de fórmula C₆₀.
• Els següents elements de la taula periòdica tindrien un tractament similar: en condicions ambientals, clor (gas), brom (líquid) i iode (sòlid) serien respectivament Cl₂, Br₂ i I₂; el fòsfor té com a símbol molecular P₄ i el sofre, S₈. La resta són elements metàl·lics, de fórmula elemental M_n, on M indica el símbol de qualsevol metall.
• Certes agrupacions de diversos símbols diferents corresponen a substàncies realment existents. NO representa una molècula d'òxid nítric; H₂O una d'aigua, i C₁₂H₂₂O₁₁ una molècula de sacarosa, el sucre de taula. Això seria l'equivalent a les paraules realment existents. La coneguda fórmula NaCl, en sentit estricte s'hauria de representar per (Na⁺Cl^-)_n, perquè representa l'estructura iònica del clorur de sodi, on anions clorur Cl^- i cations sodi Na⁺ s'uneixen en xarxes cristal·lines de grans dimensions, i per això hi ha el subíndex n.
• La major part de combinacions de símbols juxtaposats no corresponen a substàncies realment existents; HeNd o FBrHf no són entitats químiques conegudes, almenys de moment. Això serien les combinacions de lletres que no formen paraules vàlides.
• L'equivalent als anagrames, en química serien els isòmers. Hi ha fórmules com C₆H₁₂O₆ que corresponen a diferents molècules amb estructures diferents: en aquest cas la fórmula correspon a la glucosa (de la qual hi ha diverses variants), la fructosa, la galactosa i fins a quinze substàncies més. Totes són de propietats diferents, però de la mateixa fórmula condensada: són isòmers entre ells. En química trobem milers d'isòmers, de diferents classes. Com més àtoms té la substància, més isòmers pot tenir.

Aquesta analogia entre l'alfabet i el llenguatge químic es pot portar encara més lluny. Molta gent s'ho passa bé fent sopes de lletres amb els símbols de la taula periòdica. Aquestes sopes són diferents en cada idioma, naturalment. Adjunto aquí una taula periòdica on hi ha marcades unes quantes de les combinacions de dos símbols juxtaposats que formen paraules que tenen sentit en català. N'hi ha almenys tretze més, comptant les que es poden fer en horitzontal, vertical i diagonal. Hi ha una paraula de tres lletres, però no n'he trobat cap de quatre lletres. El lector pot avançar en aquesta idea confegint altres jocs basats en símbols químics: la paraula més llarga feta amb símbols químics, paràgrafs fets de símbols... B O Na  Fe I Na !