sábado, 18 de marzo de 2017

2 HISTORIA DE LA NOMENCLATURA QUÍMICA

Las nomenclatura química es un sistema de comunicación científico, que después de las expresiones de unidades de medición, conforma uno de los lenguajes más básicos y universales con los que los científicos forman comunidades. A diferencia de otros lenguajes mucho más especializados como los que se emplean en física de partículas o en genética de poblaciones, el lenguaje química trasciende a múltiples campos, permitiendo a los científicos poco especialistas tener puntos de anclaje a nuevos campos, o incluso dando la puerta de acceso a cambios de campo de investigación, como ocurrió a finales de la segunda guerra mundial, cuando muchos físicos horrorizados con el inconmensurable poder de las bombas atómicas que ellos mismos habían ayudado a construir decidieron dedicarse a otros aspectos de las ciencias de la naturaleza, específicamente la química orgánica. Aunque en ambos campos los lenguajes especializados son diferentes, había un aspecto común, tanto en física como en química se trabaja con sustancias que requieren nombres, nombres que no cambiaban al cambiar de campo científico. Por tal razón se puede decir que el lenguaje químico, como el lenguaje de las unidades de medición, son metalenguajes científicos, que integran a los diferentes campos de las ciencias de la naturaleza y les confiere una identidad como metacomunidad, la comunidad de los científicos a secas. 

La nomenclatura química crea un conjunto de símbolos económicos en tamaño pero potentes en significado, que permiten el entendimiento entre las comunidades de diferentes campos científicos, no solo de químicos, sino de todos los científicos. Debido a tan cosmopolita uso, es de crucial importancia, tanto en la actualidad, como en el pasado, disponer de un sistema de reconocimiento de la sustancia con la cual se está trabajando. El principal objetivo de la nomenclatura química es la de proveer una metodología para asignar descriptores a las sustancias químicas para que puedan ser identificadas sin ambigüedad, y así permitir la comunicación, la cual según Kuhn ( 1970; 2010) es el prerrequisito fundamental para la creación de una comunidad científica, aunque evidentemente aquí estaríamos hablando de crear la comunidad de comunidades científicas. Los descriptores que se emplean son de dos tipos, estructuras y nombres, y esa es la razón por la cual el capítulo de nomenclatura química está íntimamente al de formulación, ambos en sentido laxo de la palabra son modos de dar una descripción a una sustancia química (Connelly et al., 2005). 

Hay que destacar que la nomenclatura química comparte mucho de su más antigua pero menos conocida hermana mayor, la nomenclatura biológica, y no es solo que una se funda bajo los preceptos de la otra, sino también que ambas comparten problemas semejantes. En biología es común asignar un nombre científico a una especie, y luego darte cuenta de que lo que creías era una especie única en realidad es un conjunto de especies evolutivamente relacionadas, por lo que tu descriptor se transforma en un género y las demás se vuelven especies. En química pasa algo semejante, das un nombre a una sustancia, pero con el mejoramiento tecnológico y los requisitos de la industria te das cuenta de que lo que has estado fabricando no es una, sino un conjunto de sustancias estrechamente relacionadas estructural y reactivamente. Aunque dependiendo del campo de estudio no es estrictamente necesario tener un nombre único para cada sustancia única, ese es el objetivo ideal. En caso de no lograrlo, el objetivo secundario es el de minimizar la cantidad de nombres aceptables (Connelly et al., 2005).


2.1 Nombrando sustancias en la antigüedad

El origen de la nomenclatura química inorgánica se remonta desde la Edad Antigua con los aportes realizados por diferentes civilizaciones que se constituían en Egipto, Mesopotamia, China, India y Grecia, pasando por la Edad Medieval con el inicio de la alquimia y la Edad Moderna donde se presentan los mayores aportes generados por diferentes científicos dentro de los que se destacan Lavoisier, Dalton y Berzelius, para la consolidación de la nomenclatura química inorgánica y finalmente la Edad Contemporánea donde surge la IUPAC que se encarga de unificar por medio de reglas los nombres de las sustancias inorgánicas (Suárez, Rojas, & Miranda, 2009).

En Egipto se conoció el oro y la plata debido a su alto grado de utilidad para embellecer los templos, palacios y tumbas de las clases más altas que constituían el poder, así como el uso de adornos y bordados que se hacían a los sacerdotes para la decoración de su cuerpo y sus vestidos como los creados al sacerdote levita Aarón hermano de Moisés perteneciente al clero que era la clase social más alta de la época. Estos metales se obtenían por el proceso de levigación que consistía en pulverizar la roca para un posterior lavado en artesas de madera, finalmente se trataba con esponjas las cuales se quedaban adheridas a este recipiente formándose una lámina del metal oro que causaba gran admiración debido al color atractivo que poseía (Suárez et al., 2009).

Para el año 2.500 a.C. el oro fue llamado “Nub” nombre que adquirió porque era explotado de la Nubia (Díaz, 1981), región que queda al sur de Egipto conquistada por el tercer faraón de la dinastía I, según su origen se conocían dos clases de oro, el que provenía de las montañas llamado “Nub-en-set” y el que provenía de los ríos llamado “Nub-en-um”, por el contrario la plata era llamada “electrón” además existía otro metal muy conocido el cual se observaba cuando se utilizaba el oro que contenía proporciones altas de plata, por lo tanto se obtenía un metal de color blanco llamado “asem” o “electrum” nombre otorgado por otras civilizaciones de Grecia, en donde además los metales como el cobre, estaño, hierro, plata y oro eran usados en la fabricación de vasos, trípodes y vasijas empleados para satisfacer las necesidades de las clases sociales más bajas y los lujos de la nobleza y el clero (Suárez et al., 2009).

De la misma manera en el año 2.500 a.C. las dinastías egipcias III y VI conocieron otros metales como el cobre al cual se le denomino “chomit” nombre que correspondería a las aleaciones de este metal, sin embargo en las épocas primitivas lo llamaron “kalkos” y “aes chyprium” nombre que se le otorgó por encontrarse en la isla Chipre ó “operet” debido al color que presentaba, pues esta palabra deriva de la palabra “aphar”, que significa tierra rosada. Por otro lado Huertas, (1981) sostiene que la civilización egipcia le otorgó nombres como “chomit” y después se le conoció como “men”, “tehsel”, “opheret”. “Opheret” y “Baen-pet” significa hierro del cielo debido a su origen meteórico obtenido a partir de la fundición de minerales como limonita y magnetita (Suárez et al., 2009).

En China se generaron aportes con respecto a la formación de la materia que la concebían como el universo, de allí surge el YIN y el YANG, el primero correspondía al principio femenino, lo negativo, lo pesado y lo seco regido bajo la luna, y el segundo era lo masculino, lo positivo, lo activo, lo ardiente regido bajo el poder del sol, teoría que generó la idea que decía que la materia estaba constituida por cinco elementos tales como: el metal, la madera, la tierra, el agua y el fuego (Brock, 1992). Más adelante en la civilización griega se dan dos escuelas de pensamiento, la materialista y la espiritualista, la primera y más importante surge en Jonia que representa el primer intento conocido de brindar una descripción del universo sin recurrir a fuerzas superiores en donde surge una lista de símbolos para sustancias químicas y palabras técnicas (López Cancio, 1984), de ahí la existencia del Código Marcianus “imagen siguiente” (Suárez et al., 2009).

De otro modo según Huertas, (1981), la cultura babilónica perteneciente a Mesopotamia, pudo observar el cosmos relacionándolo con la humanidad a partir del horóscopo, de esto se decía que todo en la tierra estaba regido por los cinco planetas figura siguiente, el sol y la luna incluido los metales que eran importantes en el común de la humanidad y se relacionaban además con los días de la semana, sin embargo al adicionar a las diferentes formas un rasgo en particular se podían presentar diferentes sustancias, así por ejemplo al adicionarle tres líneas cortas a la parte cónica del símbolo oro se representaba la limadura de oro, diferente de cómo se presentaba la limadura de plata debido a que las líneas largas cubrían la luna que representaba la plata. Un rectángulo en la parte inferior de los símbolos de estos metales representaba las hojas de los mismos (Suárez et al., 2009).

Para los alquimistas, su objetivo principal era el de trasmutar los cuatro metales viles o bajos: cobre, hierro, plomo y estaño en metales nobles: oro y plata, para esto se utilizaba el plomo fundido y ennegrecido, sin embargo este fue sustituido por el mercurio fluido a temperatura ambiente. Para poder trasmutar estos elementos era necesaria la presencia de la “piedra filosofal” o “elixir de la vida” el cual debía eliminar las enfermedades, devolver la juventud, prolongar la vida e incluso asegurar la inmortalidad; y en presencia necesariamente de un disolvente simbolizado en varias ocasiones con un dragón (Huertas, 1981).

La particularidad de estos alquimistas al escribir en un lenguaje claro era de gran relevancia en la época, sin embargo la tendencia a ocultar la ciencia en la que ellos participaban conllevo a que sus publicaciones y prácticas tuvieran un lenguaje ocultista en cuanto al nombramiento de las sustancias, debido a esto algunas sustancias y elementos cambiaron sus nombres, generando que la sociedad ignorará este lenguaje, desconocimiento que forjaría un atraso cultural. A partir de esto se dice que los alquimistas mostraban una posición positivista al creer que eran los poseedores de la verdad absoluta, por lo tanto decidieron utilizar una nueva simbología, en donde se propagaba la confusión y el misterio haciendo que la alquimia no tuviera un progreso rápido y avanzado, pero constituyendo el primer paso para la consolidación de un lenguaje propio de la química (Suárez et al., 2009).

2.2 Iatroquímica

En el siglo XV el continente Europeo se caracterizaba por el alto índice de mortalidad a causa de las malas condiciones sanitarias de la época, debido a que la medicina estaba poco desarrollada y la higiene era casi nula se desarrollaron enfermedades como la peste, la lepra, el tifus y la sífilis traída por los mercenarios desde Italia. Para esta época Paracelsus (1493 – 1541) fundador de la iatroquímica o rama de la química y la medicina preparó el “ALCAHEST”, un remedio casero que según él era capaz de curar todas las enfermedades entre ellas la sífilis que según Paracelsus debía ser curada por los “alcahest” específicos. Por otro lado Paracelsus logra hacer la diferenciación entre alumbres y “vitriolos” que se denominaban igual en aquella época, además fue el primero en introducir el término “alcohol”, correspondiente a la sustancia denominada “espíritu del vino” (Suárez et al., 2009).

Un seguidor de Paracelsus e iatroquímico fue Van Helmont (1577 – 1614) o también llamado “filosofo del fuego”, quien Introdujo la palabra “gas” del latín Chaos, (carente de forma). Al calentar 28 kg de carbón vegetal y luego al quedar expuesto al aire el carbón quedó reducido a 2.2 kg de cenizas, el resto había desaparecido en forma de gas “gas carbónico”, al que llamó “espíritu silvestre”. De otro lado uno de los aportes que realizó Glauber (1604 – 1670), a la nomenclatura química fue la distinción que hizo entre los ácidos sulfuroso “spiritus volatilis vitrioli” y ácido sulfúrico “óleum acidum vitrioli”. Preparó el ácido nítrico “spiritis nitri” y el “ácido muriático” ácido clorhídrico ó “spiritus salis” (Suárez et al., 2009).

2.3 El flogisto

La capacidad que tenía un cuerpo para arder se debía, según esta teoría a la existencia en su composición de una determinada y especifica sustancia llamada flogisto. De acuerdo con la doctrina del químico y médico Alemán Stahl (1660 – 1743), si una sustancia ardía o algún metal se calcinaba se producía flogisto. Stahl explicó la combustión del azufre y su recuperación después de tratarlo con “sal de tártaro” carbonato potásico. Por su parte Joseph Black (1728 – 1799) reconoció la existencia de un gas en algunos minerales hoy conocidos como carbonatos que se desprendía de ellos por calentamiento y cuyas propiedades eran distintas a las del aire común a la que le dio el nombre de “aire fijado” por ser fijado por la cal, actualmente este aire es conocido como dióxido de carbono. Black considera el cloro como uno de los cuerpos más notables de la química, en 1774 Mr. Scheele (1742 ¬ 1786) le da el nombre de “ácido muriático deflogisticado”, cuando Black le añadió oxígeno al “ácido muriático” y al observar cambios de aspecto y propiedades lo llama “ácido oximuriático” (Huertas, 1981).

Más adelante, Geoffroy (1672 – 1731) retoma el simbolismo alquimista “figura anterior” representando los ácidos y las bases, aunque con algunas adiciones (Mosquera, 2000). Los símbolos de Geoffroy sirvieron de inspiración para muchos trabajos como el realizado por Bergman (1734 – 1784), que retoma algunos de sus símbolos y reconoce en 1775 el carácter acido de una disolución de gas carbónico, además tiene del aire una concepción exacta al considerarlo una mezcla de tres fluidos, el “ácido aéreo” (gas carbónico), el “ácido viciado” (nitrógeno) y el “aire puro” (oxígeno). Además a Bergman se le debe el inicio del simbolismo químico especialmente para representar ácidos y álcalis. Tomando viejos símbolos alquímicos los resignifica para nombrar grupos de sustancias comunes como los álcalis o los ácidos (Huertas, 1981). Los trabajos de Bergman fueron de gran importancia para la creación de una nueva terminología química basada en la visión moderna de la composición, en otras palabras, los típicos grupos de sustancias que enseñamos en la actualidad: óxidos, bases, ácidos y sales. En 1774 Priestley comunicó a Lavoisier que había recogido una nueva clase de aire al calentar la “cal roja de mercurio” este aire favorecía más la combustión que el aire común. Comunicó sus resultados hasta un año después, y dio al nuevo aire el nombre de “aire deflogisticado” u oxígeno (Suárez et al., 2009).

2.4 La caída del flogisto

En el siglo XVIII Lavoisier (1743 – 1794) ataca los constructos del flogisto sin contemplaciones, tras encontrar varias dificultades en esta teoría como la explicación poco satisfactoria que tenían los seguidores del flogisto al afirmar que cuando un metal se calcinaba perdía su flogisto y la cal que quedaba pesaba más que el metal original, algo muy contradictorio que un cuerpo gane peso por la pérdida de parte de su composición. De manera que una vez excluida la idea del flogisto, Lavoisier produce una verdadera revolución química. Guyton, Berthollet, Fourcroy, G Monge, A. Seguin y N. L. Vauquelin se unieron a las ideas de Lavoisier y decidieron vincularse a la revista Annals de Chimien fundada por Lavoisier y su joven discípulo Pierre Adet (1763 – 1834), en el año 1789.

2.5 La nomenclatura tradicional

La gran preocupación que tenía Lavoisier y sus seguidores era que hasta ahora el lenguaje de los químicos había llegado a ser bastante confuso y pintoresco, debido a la ausencia de unas normas mínimas adoptadas, así nombres como “aceite de vitriolo”, “crema de tártaro”, “manteca de antimonio”, “azafrán de marte”, “sal amarga”, “azúcar de Saturno”, recordaban más el lenguaje del arte culinario que el de una ciencia. En 1782 Guyton de Morveau (1737 – 1816) "imagen de la izquierda" postuló un sistema de nomenclatura en el libro Methode de Nomenclature Chimie en colaboración con Lavoisier y los demás autores, éste fue publicado en 1787, gran parte del libro consiste en un diccionario identificando el nuevo nombre de las sustancias y el antiguo, así gracias a las traducciones, se convirtió rápidamente en el lenguaje internacional de la química (Brock, 1992). De manera que con la publicación del Methode de Nomenclature Chimie se establece un lenguaje propio de la química al desaparecer nombres como el “aceite de vitriolo” que pasa a ser el ácido sulfúrico, “el espíritu de venus” a ácido acético; el “azafrán de marte” a óxido de zinc; el “vitriolo de Chipre” a sulfato cúprico entre otros (Smeaton, 1989).

El sistema de Morveau fue expandido por las contribuciones conjuntas de Lavoisier, Berthollet, y de Fourcroy, aunque claro está solo nos acordamos de Lavoisier debido a que fue el quien afrontó el debate científico contra los defensores del flogisto, quienes acusaban a este nuevo sistema de nomenclatura como teóricamente sesgado. Y pues era cierto hasta cierto punto, los nombres del nuevo sistema asumían a priori la existencia de los elementos químicos al interior de las sustancias químicas. Posteriormente Berzelius asumió las banderas de Lavoisier adaptando la nomenclatura química francesa a las lenguas germánicas, expandiendo el sistema y adicionando nuevos términos.

La nomenclatura tradicional requería el concepto de elemento, mas no el de átomo, por lo que la construcción del sistema fue basado por analogía al sistema de descriptores de la historia natural, el sistema binomial  de Linneo para los seres vivos (Shimao, 1972). Cada especie química al igual que cada especie biológica recibe un nombre binomial, compuesto por dos partes, la primera un nombre genérico “homólogo al Género biológico” y el segundo un nombre específico “homólogo a la especie biológica”. El igual que con el sistema biológico, el primero de los nombres es el genérico y representa el TIPO de sustancia a la cual nuestra especie pertenece, es decir, si estamos tratando con un óxido, un ácido, una sal, un hibrido o un ión. Esta idea también se extiende a los gases y alótropos que ya hemos trabajado con anterioridad. Por lo general el elemento más electronegatividad determina el nombre genérico. El nombre específico representa la sustancia concreta con la que se está trabajando. Al igual que el nombre biológico, el nombre químico no debe ser ambiguo, es decir un solo nombre debe representar a una sola especie química sin ambigüedades. A diferencia de la nomenclatura biológica, el sistema químico es sistemático, es posible en base a una serie de reglas simples, deducir los nombres de muchas sustancias reales o teóricas.

Cuando la teoría atómica comenzó a popularizarse fue un gran momento de eureka, ya que permitió vincular una serie de temáticas químicas que parecían no relacionadas. La teoría atómica concordaba de forma bastante buena con muchísimas sustancias, lo cual dio origen a las fórmulas químicas, primero empíricas y luego, cuando los métodos estequiométricos mejoraron, otros tipos de estructuras más cercanas. Básicamente se abrió el camino a la capacidad de contar los átomos en una sustancia y en una transformación química (Connelly et al., 2005). Poco a poco las técnicas de aproximación teóricas permitieron predecir fórmulas concretas de varias sustancias binarias como los óxidos y las sales simples, aunque los nombres para las sales ternarias seguían siendo un problema. Cuando Arrhenius señaló que la nomenclatura debía preocuparse por las sustancias cargadas y no solo por las neutras se decidió que estos nombres se derivarían de las sales correspondientes. Los cationes se asignaron al nombre del metal y los aniones al del grupo no metálico con respectivos prefijos y sufijos.

A medida que el número de sustancias inorgánicas crecía el sistema básico de la nomenclatura tradicional cambió poco hasta el final del siglo XIX. La sistematización de cierta manera nació y murió con la propuesta de Lavoisier y colaboradores, por lo que después de que se entablaron las reglas básicas y se ajustaron algunos detalles, el sistema creció más por impulso tradicional que por una verdadera sistematización. Esto es muy cierto especialmente para los nombres de los ácidos no predecibles teóricamente, que adquirieron un sistema de nomenclatura bastante pomposo y muy poco sistemático, lo cual dificulta su formulación, memorización e incluso notoriedad de su mera existencia (Connelly et al., 2005).

2.6 La nomenclatura Stock

En 1892 en una conferencia en Genova se desarrollaron las bases para un sistema internacionalmente aceptado para la nomenclatura química inorgánica, sin embargo para la época lo único que medio se acercaba era el sistema tradicional. De esta forma el sistema tradicional fue siendo ampliado con soluciones ad hoc, es decir soluciones no sistemáticas para usos ultra-específicos que complicaban la memorización o la predicción. La discusión se dilató hasta el inicio de la primera guerra mundial, por lo que el problema tuvo que dilatarse (Connelly et al., 2005). De pronto se llegó a una instancia semejante a la que había dado inicio al intento de sistematización de Lavoisier, la nomenclatura química se había vuelto a desorganizar tremendamente, y la nomenclatura tradicional había adquirido nuevamente tintes no sistemáticos, con la adición de nombres triviales. Por esta razón en la actualidad a la nomenclatura tradicional también se la denomina semi-sistemática, y su nombres aunque de uso muy extendido se los considera como triviales en muchas ocasiones.

En este contexto ingresa Alfred Stock (1876-1946) quien introdujo un nuevo sistema para nombrar a las sustancias, y debido a que gran influencia, facilidad de uso y amplia aceptación es denominado simplemente como el sistema Stock en 1919. El sistema Stock fue diseñado para compuestos binarios con el objeto de ser un sistema simple, claro y entendible de forma inmediata, así como aplicable generalmente de forma inmediata. Para 1921 la Asociación internacional de química pura y aplicada reasumió el objetivo de buscar un nuevo sistema más racional para nombrar sustancias a nivel orgánico, inorgánico y biológico (Kauffman & Jørgensen, 1985). En 1924 una comisión de químicos alemanes recomendaron que el sistema Stock debía aceptarse sobre el viejo sistema tradicional con algunas modificaciones.

En lo personal las recomendaciones alemanas fueron igual de rimbombantes, pues el sistema original Stock era aún más sencillo. En el sistema original Stock el nombre del metal en la sustancia binaria estaba acompañado por su número de estado de oxidación en arábigo” como en el caso del óxido de hierro(2). Sin embargo después de 1934 se obligó a Stock a aceptar que se emplearan numerales romanos en lugar de arábigos para tal propósito, aunque manteniendo el paréntesis, de forma tal que en el anterior ejemplo, el nombre se transformó a óxido de hierro (II). En la actualidad el sistema Stock sigue siendo muy empleado, especialmente para aquellas especies químicas fuertemente iónicas y de preferencia de estructura binaria. 

2.7 La nomenclatura sistemática o IUPAC

A pesar de que la nomenclatura Stock ya llevaba varias décadas circulando, no fue del todo exitosa. El primer reporte de la comisión de la IUPAC para la nomenclatura inorgánica se dio en 1940, casi 20 años después de que fuera formulada, donde al fin se le daba luz verde para ser académicamente válida y por lo tanto objeto de enseñanza en los centros de entrenamiento universitario y en las aulas escolares básicas. Durante los años siguientes la comisión para la nomenclatura inorgánica se fue organizando más y más publicando lo que ahora se conoce como el libro rojo de la nomenclatura inorgánica en los años sucesivos de 1959, 1971, 1977, 1990 y 2005 (Connelly et al., 2005). 

Con el paso de los años la nomenclatura Stock también fue quedando en desuso en favor de un sistema nuevo, que se conoce como la nomenclatura sistemática. Aunque al igual que con otras nomenclaturas, se ha convertido en algo problemático. El problema emerge por el hecho de que los textos de química no nos introducen la nomenclatura sistemática completa, sino más bien una mezcla más bien rara del sistema Stock, el sistema tradicional y el sistema IUPAC para usos concretos (Chang & Overby, 2011; Chang, 2010). De esta manera los compuestos binarios se nombran por cualquiera de las tres, pero los ácidos y sales siguen enseñándose casi que exclusivamente bajo el sistema tradicional, que ya para inicios del siglo XX estaba haciendo agua. En la próxima sección discutiremos las reglas generales de los tres sistemas de nomenclatura, enfocándonos en el sistema IUPAC, el cual teóricamente es el que deberíamos estar enseñando.

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