Teorema de la Molecularidad Universal:
Restitución Física y Terminológica del Concepto de Molécula
Scolari, Mauricio Hernán Joel ORCID: https://orcid.org/0009-0007-4707-310X
Recibido: 16 Noviembre 2025. Aceptado: 19 Noviembre 2025. Publicado. 20
Noviembre 2025
Se presenta la
formulación y demostración del Teorema de la Molecularidad Universal, el cual
establece que todo sistema ligado de partículas con energía de enlace positiva
posee una masa total menor que la suma de las masas de sus componentes libres,
en concordancia con la equivalencia relativista (E = mc²). Este hecho empírico
demuestra que la propiedad de “molecularidad” es universal e independiente del
tipo de interacción que vincula el sistema. A partir de ello, se argumenta que
la definición actual de la IUPAC contradice la evidencia física y debe ser
corregida. Se plantea la necesidad de restituir el concepto de molécula a su
sentido físico universal y relegar la definición operativa de la IUPAC al
estatus de caso particular.
El concepto de
“molécula” ha experimentado transformaciones históricas desde su origen latino,
pasando por los aportes de Haüy en cristalografía y Avogadro en química, hasta
llegar a la definición operativa moderna de la IUPAC. Sin embargo, esta
definición restringida no se fundamenta en principios físicos, sino en
convenciones prácticas dentro del ámbito de la química.
El Teorema de la Molecularidad Universal demuestra que la propiedad que define
un sistema ligado —el defecto de masa asociado a la energía de enlace— es
universal en la naturaleza e independiente del tipo de interacción
(electromagnética, fuerte, débil o gravitatoria). Esto implica que la
definición actual de la IUPAC es insuficiente para describir el fenómeno físico
de la molecularidad.
La presente investigación fundamenta la necesidad de restituir el concepto de
molécula a su sentido físico universal, demostrando la contradicción entre la
evidencia científica y la convención terminológica vigente.
2.1. Análisis lógico
y terminológico
Se realizó un examen crítico entre hechos empíricos verificables relacionados
con energía de enlace y defecto de masa, y las convenciones terminológicas
institucionales, como la definición IUPAC del término “molécula”. El método
consistió en contrastar ambos planos para identificar incoherencias lógicas.
2.2. Formulación matemática general
Para demostrar la universalidad de la molecularidad, se consideró un sistema de
N partículas con masas en reposo mi. La masa del sistema ligado se obtuvo
mediante:
E_sistema = Σ mi c² − E_bind
m_sistema = Σ mi − E_bind / c²
Lo cual demuestra que todo sistema ligado presenta m_sistema < Σ mi si E_bind > 0.
2.3. Ejemplificación cuantitativa
Se incorporaron valores experimentales de energías de enlace y defectos de masa
en sistemas representativos: átomos, moléculas químicas, núcleos y sistemas
subnucleares. Los datos provienen de constantes CODATA y literatura estándar
(Atkins, Krane, Penrose).
3.1. Demostración del
Teorema de la Molecularidad Universal
El análisis matemático confirmó que todo sistema ligado presenta un defecto de
masa, lo cual constituye la firma universal de la molecularidad. Este resultado
es independiente del número de partículas, del tipo de interacción, del estado
físico y de la escala del sistema.
3.2. Confirmación empírica
Tabla representativa:
Átomo de H: 13.598 eV → Δm = 2.42 × 10⁻³⁵ kg
Clúster Ar₂: 10⁻³ eV → Δm = 1.78 × 10⁻³⁹ kg
Núcleo de ⁴He: 28.3 MeV → Δm = 5.04 × 10⁻²⁹ kg
3.3. Comparación entre definiciones
La definición universal describe todo sistema ligado con energía de enlace
positiva. La definición IUPAC, en cambio, restringe el término a entidades
covalentes neutras, excluyendo átomos, iones y núcleos que cumplen la condición
física universal, lo cual constituye una inconsistencia lógica.
Los resultados
evidencian que la propiedad definitoria de un sistema ligado —el defecto de
masa— es inherente bajo las leyes físicas conocidas. Por lo tanto, el concepto
de molécula debe corresponder a esta universalidad.
La definición IUPAC restringe el término a entidades covalentes neutras,
contradiciendo el uso histórico, la evidencia empírica y el principio lógico de
inclusión conceptual. Esta incoherencia afecta la enseñanza, el razonamiento
lógico y la interoperabilidad entre disciplinas.
La solución propuesta es restituir el término “molécula” como categoría
universal física, y denominar “molécula IUPAC” o “UCE” al caso particular
operativo, actualizando el Gold Book para reflejar ambas definiciones.
• Todo sistema ligado
presenta defecto de masa, lo cual demuestra la molecularidad universal.
• La definición IUPAC no refleja esta realidad física.
• Es necesario restituir el término molécula a su sentido físico universal.
• Debe reclasificarse la definición de la IUPAC como caso particular.
• La corrección terminológica es esencial para mantener coherencia
disciplinaria y rigor científico.
[1] P. Atkins and J. de Paula, Physical
Chemistry, Oxford Univ. Press, 2014.
[2] A. Avogadro, 'Essay on a manner of
determining the relative masses...', 1811.
[3] A. Einstein, 'Ist
die Trägheit eines Körpers...', Ann. Phys., 1905.
[4] R. J. Haüy,
Traité de Minéralogie, 1795.
[5] IUPAC, Gold Book, definition of molecule.
[6] K. S. Krane, Introductory Nuclear
Physics, Wiley, 1987.
[7] R. Penrose, The Road to Reality, Knopf,
2004.
[8] CODATA, Recommended values of physical
constants.