Mediciones química

Mediciones

Introducción

La química estudia las transformaciones permanentes de las substancias y los cambios de energía que las acompañan. Uno de sus objetivos es explicar en forma breve y sencilla, el comportamiento de la materia en los fenómenos y cómo se verifican. Por esta razón el vocabulario químico procura emplear palabras con un solo significado y las observaciones sobre las transformaciones químicas tienden a expresarse cuantitativamente. Las propiedades químicas (capacidad para transformaciones permanentes) se miden siempre que es posible; por lo que es necesario: (a), que las propiedades estén definidas con exactitud (v.gr.: longitud, la mínima distancia entre dos puntos); (b), que se cuente con un patrón, norma o estándar (el metro, barra de platino) y (c), un medio o instrumento de comparación (v.gr.: regla o balanza). Mediante operaciones matemáticas con las medidas es posible obtener valiosa información cuantitativa sobre los fenómenos químicos. Las medidas pueden ser escalares y vectoriales. Las medidas escalares se caracterizan por un número y una unidad. El número compara la medida con respecto a un patrón o estándar y la unidad identifica al patrón, v.gr.,: 13 metros (13 es el número de veces que la magnitud es diferente del patrón y metro es la unidad que identifica al patrón). Las mediciones vectoriales, además del número y unidad incluyen la dirección. Sus conversiones requieren operaciones matemáticas especiales: el llamado cálculo vectorial (ver Apéndice).

Magnitud es todo aquello susceptible de ser medido, ya se trate de una propiedad o de un fenómeno. Medición es la comparación de una magnitud con otra que se toma como término de comparación siempre que sea de la misma especie, a la que se denomina unidad.

Para hacer una medición es indispensable:

a) determinar la especie (metros, gramos, etc.) de la magnitud que va a medirse
b) seleccionar la magnitud de la misma especie que va a tomarse como unidad.

Sistemas de unidades
Así se llama a un conjunto de unidades interrelacionadas por medio de las leyes de la física, las que para este propósito deben ser independientes entre sí, y deben de poderse expresar cuantitativamente. Esto permite fijar arbitrariamente unas cuantas unidades fundamentales, tales como: longitud, masa y tiempo, de las que derivan las demás unidades derivadas, tales como fuerza, energía, densidad, etc. A las unidades fundamentales y sus derivadas se han añadido cuatro unidades auxiliares, también establecidas en forma arbitraria, que son independientes de las unidades fundamentales: la temperatura, (potencial calorífico), la cantidad de calor (calorías); el voltaje (potencial eléctrico) y el amperaje (cantidad de electricidad).

Las unidades fundamentales escogidas son una longitud, una masa y un tiempo (en los llamados sistemas absolutos usados en la ciencia), o bien una longitud, una fuerza y un tiempo (en los sistemas gravitacionales, utilizados en las actividades comerciales).

Unidades del sistema métrico decimal. (c.g.s. o MA.S.).

a) Longitud

El metro, es la distancia que hay, a la temperatura del hielo fundente, entre las dos rayas grabadas cerca de los extremos de una barra de platino-iridio, llamada metro-patrón . También se le ha definido como una magnitud 1553 164.13 veces mayor que la longitud de onda de la raya roja del espectro de emisión del cadmio . El centímetro es la centísima parte del metro.

La masa, mide la cantidad de materia en un sistema, es decir una porción del universo aislada para su estudio, sujeto a cambios físicos o químicos no nucleares; la cantidad de materia permanece constante (sólo si la masa se convierte en energía o viceversa podrá haber una alteración v.gr.: reacciones nucleares por fisión o fusión). El peso es la masa acelerada por la fuerza de la gravedad. El tiempo, es una noción intuitiva que no puede definirse.

b) Fuerza

El kilogramo peso, es la fuerza necesaria para soportar contra la gravedad la masa de un kilogramo patrón (un decímetro cúbico de agua) en un lugar en donde la aceleración debida a la gravedad sea 980.665 cm x seg-2".

c) Tiempo

El segundo, que es la ochenta y seis mil cuatrocientosava parte del día solar medio.

Unidades del sistema gravitacional inglés

a) Longitud, pie (foot)

El pie (foot), es la tercera parte de una yarda, siendo ésta la distancia, a 62°F de temperatura, entre las dos rayas trazadas en las incrustaciones de oro que tiene la barra de bronce usada como patrón.

b) Fuerza, libra peso (pound)

La libra peso, (pound), es el peso, en Londres, de una masa de platino empleada como patrón.

c) Tiempo, segundo

El segundo es la ,misma unidad empleada en el sistema métrico decimal. /I5 -

El sistema métrico decimal es oficial en todos los países con excepción de los anglosajones, aunque en trabajos científicos también en estos países se usa el sistema métrico decimal, llamado frecuentemente sistema c.g.s. [centímetro (longitud) - gramo (masa) - segundo (tiempo)] o m.k.s. (metro-kilogramo-segundo). El sistema inglés también es usado en algunos campos de la ingeniería y sus unidades de referencia son el pie, (foot) longitud; la libra, (pound) masa, y el segundo, (tiempo) (f.p.s.).

Unidades auxiliares en el sistema c.g.s.

a) Temperatura

El grado centígrado o de Celsius (°C) es la centésima parte del intervalo que hay entre el punto de fusiéa del hielo (llamado grado cero) y el punto de ebullición del agua destilada (llamado grado cien) a una presión de 760 mm de Hg (mercurio). Empiezan a contarse desde el llamado cero absoluto es decir la condición ideal en la cual las moléculas de un cuerpo se consideran inmóviles.

0° C = 273.18°K y 100° C = 373.18°K

b) Calor

La caloría pequeña (cal.), definida como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua destilada de 1-1.5° a 15.5°C. La caloría grande o kilo caloría (kcal) es igual a 100 calorías pequeñas.

En el sistema inglés pulgada-libra-segundo (inch-pound-sec.).

a) Temperatura

El grado Fahrenheit (°F), es la ciento ochentava parte (1/180) del intervalo que hay entre el punto de fusión del hielo (32°F) y el punto de ebullición del agua destilada (212°F); por lo que 0°C = 32°F y 100°C = 212°F.

b) Calor

La unidad térmica británica (Btu) es la ciento ochentava parte del calor necesario para elevar la temperatura de una libra de agua destilada de 32 a 212°F.

Además del manejo apropiado de las unidades de medida, el estudiante debe familiarizarse con la conversión de medidas de un sistema a otro.

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