L'abecedari de l'Univers: Com 118 lletres creen un llibre infinit

Amb només set notes, quatre alteracions (sostingut, bemoll, doble sostingut i doble bemoll), diferents ritmes i duracions, es compon la cançó de l’estiu. No només la cançó de cada estiu, sinó totes les cançons que ha compost la humanitat. I quantes n’ha compost? Com que ho desconec i no sé on podria trobar la resposta que respongués a aquesta qüestió, ho vaig preguntar a Gemini. I això va ser el que em va contestar:

Desconec la validesa de l’estimació feta per Gemini, però sorprèn el pes que li dona a la música prehistòrica i que el valor final sigui de l’ordre de mil milions. 

Els químics per sintetitzar noves molècules disposem de 118 elements (Figura 1). D’aquests, 28 són elements artificials, difícils d’obtenir, de manera que, a la pràctica, tenim 90 elements a disposició. D’aquests 90, alguns com l’hidrogen, el carboni, el nitrogen, l'oxigen, el sodi, el magnesi o el calci són molt abundants i n’hi ha uns quants que són més difícils de trobar. Igual que amb les cançons, ens podem preguntar: quantes molècules s’han sintetitzat amb aquests 90 elements de la taula periòdica? La resposta la podem trobar al CAS REGISTRY que és la base de dades de substàncies químiques sintetitzades, generada a partir de literatura científica i altres fonts. Actualment (agost 2026) conté més de 290 milions de substàncies diferents, incloent-hi compostos orgànics i inorgànics, i es millora contínuament amb noves substàncies que els químics van sintetitzant. Hem de pensar que cadascun d’aquests 290 milions de molècules té diferents propietats fisicoquímiques i, conseqüentment, algunes presenten propietats que els permet ser utilitzades com a fàrmacs, altres com a fertilitzants, pesticides, aromes, conservants, o en perfums, pintures, adhesius, colorants, resines, detergents, gels, escumes, i també per a nous materials per a la indústria tèxtil, de l’automòbil, de mòbils, aeronàutica, informàtica, etc.

Figura 1. Taula periòdica dels elements del Departament de Química de la Universitat de Girona.

Un podria pensar que amb 290 milions de substàncies sintetitzades els químics podrien tenir poc marge per sintetitzar noves molècules. Res més lluny de la realitat. I com a mostra dos exemples:

1. Es calcula que només amb C, N, O , S, H i els halògens (F, Cl, Br, I, At) es poden construir seguint les regles habituals de la química 166.400 milions de molècules de 17 àtoms. Només molècules de 17 àtoms! Imagineu si sumo les de 18, 19, 20, etc. El nombre final és tan gran que es pot considerar infinit.
2. Considerem ara els hidrocarburs, que són molècules formades únicament per només dos àtoms diferents, C i H. I centrem-nos en els hidrocarburs saturats de fórmula general C_nH_2n+2, amb n = 1, 2, 3...  Un exemple és el butà, n = 4, C₄H₁₀, que molts de nosaltres tenim emmagatzemat en bombones a casa. Hi ha dues molècules amb la mateixa fórmula C₄H₁₀: són el n-butà i el 2-metilpropà (Figura 2). Aquestes dues molècules tenen la mateixa fórmula molecular (el mateix nombre i tipus d’àtoms), però els seus àtoms estan connectats en un ordre diferent (diferent enllaçament o unió entre ells) i tenen diferents propietats (punt de fusió, punt d’ebullició, calor de combustió, acidesa, etc.). En aquests casos es diu que el n-butà i el 2-metilpropà són isòmers estructurals. Com a curiositat, les bombones de butà de casa tenen un 60% de n-butà, un 30% de 2-metilpropà i un 9-10% de propà i traces d’algunes altres substàncies. Per al següent membre de la sèrie dels hidrocarburs saturats, amb n = 5, tenim 3 possibles isòmers estructurals, però amb n = 10 ja tenim 75 isòmers diferents i amb n = 20 el nombre s’enfila a 366.000 isòmers! En el cas de n = 167, C₁₆₇H₃₃₆, el nombre total d’isòmers és de més de 10⁸⁰!! Suposem que els 700.000 químics que es considera que hi ha a l’Índia aconseguissin sintetitzar un isòmer del C₁₆₇H₃₃₆ diferent cada segon. En aquestes condicions, la humanitat s’haurà extingit molt abans que els químics de l’Índia arribin a preparar la meitat dels 10⁸⁰ isòmers.

Figura 2. Els dos isòmers estructurals amb fórmula C₄H₁₀.

És a dir, només restringint-nos a dos elements, C i H, el nombre total de molècules diferents que podem sintetitzar supera per molt la capacitat de síntesi que tenen els químics en l’actualitat. Només amb C i H, hem de considerar que a efectes pràctics l’espai químic és infinit. Per descomptat, si tenim en compte tots els 90 elements disponibles, el nombre final de molècules sintetitzables és totalment inabastable. Podem afirmar, doncs, que la química té la molècula necessària per solucionar qualsevol dels problemes que pugui tenir la humanitat, però, com que l’espai químic és infinit, no és gens fàcil arribar a trobar-la.