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, per respondre a aquesta pregunta li 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 el valor final que 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, carboni, nitrogen, oxígen, sodi, magnesi o 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 sintetizades, generada a partir de literatura científica i altres fonts. Actualment (agost 2026) conté més de 290 milions de substàncies diferents incloent compostos orgànics i inorgànics i es millora contínuament amb noves substàncies que els químics van sintetizant. Hem de pensar que cadascuna d'aquestes 290 milions de molècules diferents, tenen diferents propietats fisicoquímiques i, conseqüentment, algunes presenten propietats que les 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 la indústria textil, 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 166400 milions de molècules de 17 àtoms. Només molècules de 17 àtoms! Imagineu si sumo les de 18, 19, 20, etc. El número 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 parla 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. Pel 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 número s'enfila a 366000 isòmers! En el cas de n = 167, C₁₆₇H₃₃₆, el número total d'isòmers és de més de 10⁸⁰!! Suposem que els 700.000 químics que es considera que hi ha a l'Índia aconseguíssin sintetizar 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-ne la meitat dels 10⁸⁰ isòmers.

Figura 2. Els dos isòmers estructurals amb fórmula C₄H₁₀.

Es a dir, només restringint-nos a dos elements, C i H, el número 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 número final de molècules sintetizables és totalment inabestable. Podem afirmar doncs que la química té la molècula necessària per solucionar qualsevol dels problemes que pugui tenir la humanitat, però al ser l'espai químic infinit no és gens fàcil arribar a trobar-la.