El termino “mixtura” que los protoquímicos usaban en el siglo XVII para designar a los cuerpos compuestos no hacía prácticamente distinción alguna entre combinaciones químicas y mezclas físicas. Sin embargo, a lo largo del siglo XVIII se produjo una clara separación. En su Dictionaire de chymie (1766), por ejemplo, Pierre Joseph Macquer distinguía entre una “combinación o composición química […] en la que debe existir además una mutua adherencia entre las sustancias que se combinan” y las “mixturas, con las que uno se refiere sólo a la mezcla sencilla, una simple interposición de partes”.

Georg Ernst Stahl fue quien introdujo la idea de los órdenes de composición, que empezaba desde la unión de los elementos simples, o principios, y seguía en orden de complejidad con “mixtes, composés, décomposés y surdécomposés”. Macquer prefirió evitar un número excesivo de nombres y hablaba de composés de primer, segundo, tercer y cuarto orden. Los textos en español traducían (cuando lo hacían) composés por compuestos.

Las definiciones dieciochescas de compuesto no incluían la necesidad de que las proporciones de sus partes constituyentes fuesen constantes. Y, sin embargo, se sabía que la clase de compuestos más estudiada, las sales neutras, estaban cada una de ellas compuesta por un ácido y una base que tenían que mezclarse en proporciones concretas “para saturarse mutuamente” (esto es, para crear un compuesto que no diese color al tornasol).

En 1754 Guillaume François de Rouelle describió una nueva clase de sales “neutras” que contenían un exceso de ácido , formaba cristales, y hacía que el tornasol se volviese rojo. El ácido adicional requerido para formar una sal de este tipo resultó que también estaba en una proporción definida con respecto al necesario para formar la sal neutra, tal y como hizo notar Torbern Olof Bergman en 1775, cuando incluyó las sales ácidas en su tabla de afinidades.

Antoine Laurent Lavoisier dedicó muchos esfuerzos a establecer las proporciones en peso del carbono y el oxígeno combinados en el “aire fijado” (más tarde gas del ácido carbónico, y hoy dióxido de carbono) y del “aire inflamable” (más tarde hidrógeno) y el oxígeno que formaban el agua. Después de demostrar que metales y no metales absorben oxígeno cuando arden o son calcinados, Lavoisier también determinó sus proporciones de combinación, y se dio cuenta de que algunos de ellos exhibían hasta cuatro grados de oxigenación. Este esfuerzo por determinar las proporciones lo llevó a cabo Lavoisier para implementar su forma de razonar de contable, basada en balances, de materia en este caso.

A finales del siglo XVIII no existían ideas precisas acerca de la naturaleza de los compuestos químicos que pudiesen explicar los datos experimentales acerca de la constancia de las proporciones. Claude Louis Berthollet comentaba en 1803 que la idea de que los compuestos consistían en ingredientes en proporciones definidas era una simple “hipótesis” basada en una distinción no fundamentada entre disoluciones y combinaciones. Berthollet creía que las sustancias actuaban químicamente sobre otras con una fuerza proporcional a sus respectivas afinidades y sus masas. En disolución las partículas se combinarían en cualquier proporción con la que estuviesen presentes. Si, sin embargo, una proporción concreta producía una combinación con máxima volatilidad o máxima cohesión, la combinación se separaría como una sustancia caracterizada por dicha proporción. Los gases presentarían “proporciones más uniformes que otras combinaciones” porque cuando sus constituyentes se combinan sufren una contracción mayor. De esta forma Berthollet fue el primero en aportar explicaciones derivadas a partir de una teoría general de la combinación química que daban algo de lógica a “las disposiciones y circunstancias que determinan las proporciones fijas de ciertas combinaciones”. Pero, al hacerlo, afirmó que las proporciones eran el resultado de condiciones especiales que “interrumpían” la acción química normal de una sustancia sobre otra.

En un debate histórico famoso por el civismo y el nivel de competencia de ambas partes, así como por la importancia de los asuntos que se trataban, Joseph Louis Proust puso en cuestión tanto la concepción general de Berthollet como la base experimental en la que apoyaba sus afirmaciones de que varias sales y óxidos pueden formarse en un rango continuo de proporciones. Proust hizo una distinción fundamental entre disoluciones, aleaciones y vidrios, por una parte, y “compuestos verdaderos” por otra. Un compuesto, afirmó, “es un producto privilegiado al que la naturaleza asigna proporciones fijas […] Las características de los compuestos verdaderos son tan fijas como las razones de sus elementos”. Si bien suministró un amplio abanico de pruebas experimentales a favor de las proporciones fijas de los compuestos químicos incluso para los casos dudosos, Proust fue incapaz de aportar una definición precisa de compuesto verdadero para diferenciarlos de una disolución u otras sustancias homogéneas de proporciones variables.

Al identificar los pesos relativos de los elementos como sus propiedad definitoria, John Dalton transformó el significado de “pesos de combinación”. Su determinación dejó de ser un fin en sí mismo, sino el medio por el que averiguar “el número de partículas elementales simples que constituyen una partícula compuesta, y el número de partículas menos compuestas que entran en la formación de una partícula más compuesta”. La doctrina de que los cuerpos compuestos consisten en pequeños números enteros de átomos hizo de sus proporciones definidas algo esencial en su definición y no un resultado de la experiencia analítica.

La evolución del conocimiento químico, especialmente de la composición detallada de los minerales, cristales y de los organismos vivos dejó la definición de Dalton restringida a un conjunto muy concreto de compuestos, los llamados daltónidos, para distinguirlos de los bertólidos. Hoy, la IUPAC (Gold Book, versión 2.3.3, 24/02/2014), con objeto de acomodar todo este conocimiento no habla de proporciones en su definición de sustancia química, de compuesto, sino de materia de composición constante caracterizada por las entidades que la constituyen (átomos, moléculas, fórmulas unidad) identificable por unas características físicas definidas (densidad, índice de refracción, puntos de fusión y ebullición, etc.).

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Esta anotación es una participación de Experientia docet en la Edición XXXIV del Carnaval de Química que organiza moles de química