miniaturadeimagen|253x253px|The Alchemists (c.1757), de Pietro Longhi. Ca' Rezzonico, Venecia. La filosofía de la química es una rama de la filosofía de las ciencias, la cual considera como objetos de estudio la metodología y las suposiciones subyacentes a la propia disciplina química (como pueden ser la naturaleza de las sustancias químicas, el atomismo, el enlace químico y la síntesis), así como los aspectos filosóficos generales de la filosofía de las ciencias en los que ésta mantiene estrecha comunicación e pertinencia (como pueden el realismo científico, el reduccionismo, la explicación científica, los ciclos de la investigación científica y la modelización numérica o molecular).
Es una de las subdisciplinas más recientes de la filosofía de las ciencias, y sólo hace unas pocas décadas ha conseguido atraer la atención de la comunidad científica.
Historia izquierda|miniaturadeimagen|284x284px|La filosofía de la biología, al igual que la filosofía de la química, es otra de las disciplinas filósoficas que sólo recientemente ha ganado popularidad y adeptos. La filosofía de las ciencia en el , principalmente en la tradición anglosajona, ha descuidado la reflexión sobre la química. La obsesión por la física llevó a ignorar tanto a la filosofía de la química como a otras áreas científicas que eran objeto de reflexión filosófica (como fue el caso de la biología). Aunque la química ganó popularidad en el , la filosofía de la química tuvo pocas publicaciones en las primeras cinco décadas del .
Causas para este descuido incluyen la relación entre química y mecánica cuántica: el éxito de esta última llevó a considerar que la química puede ser reducida completamente a la física. Esto cuestiona la legitimidad de la filosofía de la química y afecta la autonomía de la química como disciplina. El realismo ingenuo también afectó la atención reflexiva del campo, considerando a la química como una forma física aplicada, no merecedora de análisis filosófico.
Factores adicionales que frenaron el desarrollo de la filosofía de la química son su asociación con la tecnología, las campañas anticientíficas y los problemas ambientales. Sin embargo, en la década de 1990 se produjo un cambio, especialmente en Reino Unido, Estados Unidos y Alemania, con la formación de grupos de trabajo interdisciplinarios entre químicos, filósofos e historiadores de la química. Se establecieron conferencias y simposios, y surgieron revistas y publicaciones que impulsaron la filosofía de la química como subdisciplina emergente:
Fundamentos de la filosofía de la química miniaturadeimagen|326x326px|Ejemplos de resonancia en las moléculas de ozono, benceno y el catión del grupo alilo. En cuanto se intenta definir la química y lo que estudia, surgen importantes cuestiones filosóficas. A menudo se asume que los átomos y las moléculas son las unidades fundamentales de la teoría química, pero las descripciones tradicionales de la estructura molecular y el enlace químico no explican las propiedades de muchas sustancias, como los metales, los complejos y la aromaticidad. miniaturadeimagen|283x283px|La metalografía permite al metalúrgico estudiar la microestructura de los metales. Los esencialistas han puesto sus esfuerzos en señalar a las microestructuras como las esencias de los ítems químicos.|izquierda Además, los químicos utilizan con frecuencia entidades químicas formales como las estructuras de resonancia para explicar la estructura y las reacciones de diferentes sustancias corpóreas. Estas herramientas explicativas utilizan el lenguaje y las representaciones gráficas de las moléculas para describir el comportamiento de sustancias químicas y reacciones químicas que en realidad no se comportan como moléculas directas.
Algunos químicos y filósofos de la química prefieren pensar en las sustancias, y no en las microestructuras, como las unidades fundamentales de estudio de la química. No siempre existe una correspondencia unívoca entre los métodos de clasificación de sustancias. Por ejemplo, muchas rocas existen como complejos minerales compuestos por múltiples iones que no se encuentran en proporciones fijas ni en relaciones espaciales entre sí.
Un problema filosófico relacionado es si la química es el estudio de las sustancias o de las reacciones. Los átomos están en perpetuo movimiento y, en las condiciones adecuadas, muchas sustancias químicas reaccionan espontáneamente para formar nuevos productos. Diversas variables ambientales contribuyen a las propiedades de una sustancia, como la temperatura y la presión, la proximidad a otras moléculas y la presencia de un campo magnético. He aquí el conflicto entre quienes ponen el acento en las sustancias y aquellos que ponen el énfasis en los procesos: "Los filósofos de la sustancia definen una reacción química como el cambio de ciertas sustancias, mientras que los filósofos del proceso definen una sustancia por sus reacciones químicas características".miniaturadeimagen|225x225px|Imágenes especulares de un aminoácido quiral. Al montar la palma de una mano sobre el dorso de la otra, se observa que no coinciden. izquierda|miniaturadeimagen|276x276px|Simetría molecular del agua. Los filósofos de la química discuten cuestiones de simetría y quiralidad en la naturaleza. Las moléculas orgánicas (basadas en el carbono) son aquellas que, con más frecuencia, no son superponibles con su imagen especular. Los aminoácidos, los ácidos nucleicos y los azúcares, todos los cuales se encuentran exclusivamente como un solo enantiómero en los organismos, son las unidades químicas básicas de la vida. Químicos, bioquímicos y biólogos debaten por igual los orígenes de esta homoquiralidad. Los filósofos debaten los hechos relativos al origen de este fenómeno, a saber, si surge de forma contingente, en medio de un entorno racémico sin vida o si intervinieron otros procesos. Algunos especulan que las respuestas solo pueden encontrarse en comparación con la vida extraterrestre, si es que alguna vez se encuentra. Otros filósofos se preguntan si existe un sesgo hacia la suposición de que la naturaleza es simétrica, lo que provoca una resistencia a cualquier prueba de lo contrario.
Otro asunto que compete (y compromete) los fundamentos de la química es determinar hasta qué punto la física (en concreto, la mecánica cuántica) explica los fenómenos químicos. La pregunta filosófica podría ser expresada de la siguiente manera: ¿Puede la química, de hecho, reducirse a la física, como muchos han supuesto, o existen lagunas inexplicables? Algunos autores, como Roald Hoffmann, han sugerido que existen una serie de dificultades en el programa reduccionista con conceptos como la aromaticidad, el pH, la reactividad y la nucleofilia.
Tópicos actuales en filosofía de la química De entre los temas de discusión e investigación en filosofía de la química, podemos destacar los siguientes:
Metafísica de las entidades químicas izquierda|miniaturadeimagen|194x194px|Estructura de la molécula de agua. Las discusiones metafísicas sobre entidades químicas abordan la naturaleza de conceptos como elemento, átomo, molécula, estructura y fase. La controversia gira en torno al estatus epistemológico y ontológico de estos conceptos, especialmente la estructura molecular.
La discusión inició con el artículo de R. G. Wooley Must a Molecule Have a Shape? (1978), en el que argumenta que la noción de estructura molecular es incompatible con la teoría cuántica y puede ser considerada una metáfora. Hans Primas también sostiene que la estructura molecular es una metáfora que no se alinea con la mecánica cuántica.
Sin embargo, otros, como Jeffry L. Ramsey, defienden una interpretación realista del concepto de estructura molecular, argumentando que es reductible ontológicamente, aunque de manera aproximada. La irrupción de la mecánica cuántica ha generado conflicto, ya que esta teoría no concuerda con la noción clásica de estructura, pero el concepto sigue siendo fundamental en la química. miniaturadeimagen|Paul Dirac es, históricamente, el principal responsable de divulgar la idea de la reductibilidad de la química a la física.
La relación entre química y física Históricamente, la física y la química provienen de tradiciones diferentes. La física moderna es una combinación del mecanicismo cartesiano y el corpuscularismo británico, mientras que la química deriva de la alquimia medieval, con un enfoque en aplicaciones prácticas. Hasta el , ambas disciplinas eran independientes en términos de objetivos y métodos.
La llegada de la mecánica cuántica cambió esta dinámica al sugerir que la química podía ser derivada completamente de la física. Sin embargo, algunos conceptos químicos fundamentales, como los enlaces y propiedades químicas específicas, no parecen ser reducibles a teorías físicas, lo que desafía la idea de una reducción completa.
Los filósofos de la química han debatido sobre la reducción ontológica y epistemológica. La reducción ontológica se refiere a la dependencia de entidades de un nivel sobre otro nivel, y la reducción epistemológica se relaciona con la deducción de ciertas teorías a partir de otras más fundamentales. Se ha argumentado que la química y la física pueden no ser completamente reducibles en ninguno de estos aspectos. Esto ha llevado a un cuestionamiento de la idea de que la química sea simplemente una rama de la física y ha generado discusiones sobre su autonomía ontológica y su metodológica.
El problema del realismo en química izquierda|miniaturadeimagen|271x271px|Representaciones 3D de Orbitales atómicos (arriba a la derecha) y moleculares (abajo a la derecha). A la izquierda se muestra el Diagrama de Moeller, gráfica mnemotécnica que ayuda a seguir la regla de Madelung a fin de construir la configuración electrónica (orden de llenado y ocupación de los orbitales, mostrado al pie de la figura) a partir del conocimiento del número atómico Z, siguiendo el Principio de Aufbau. El problema del realismo se da en relación con la existencia de los términos teóricos en química, especialmente en torno a los conceptos de orbital atómico y configuración electrónica. Se plantea si estos términos son entidades reales en el mundo químico o si son simplemente herramientas matemáticas de la mecánica cuántica. Aunque los químicos suelen considerar los orbitales como entidades reales, desde la perspectiva de la mecánica cuántica son representaciones matemáticas de probabilidades de encontrar electrones en ciertas regiones del espacio.
El debate filosófico se centra en si los orbitales son ficciones matemáticas o entidades con existencia real. Algunos argumentan que son herramientas útiles para el cálculo sin existencia real, mientras que otros defienden su utilidad en la química.
En 1999, se informó que los orbitales habían sido visualizados y fotografiados, lo que causó gran impacto en la comunidad científica. Sin embargo, algunos críticos, incluidos químicos y filósofos de la química, objetaron estas conclusiones, argumentando que la interpretación de las visualizaciones estaba equivocada y que los orbitales no pueden ser visualizados debido a su naturaleza cuántica. En lugar de orbitales, argumentaron que lo observable es la densidad de carga o electrones durante los experimentos. miniaturadeimagen|350x350px|Antiguo equipo utilizado en su día por el laboratorio del servicio de aduanas finlandés.
Autonomía disciplinar de la química