domingo, 15 de noviembre de 2009

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

La magnitud de cualquier cantidad puede ser medida solamente con relación a un tamaño de unidad específica que ha sido definida para esa cantidad. Solamente los números que pueden ser escritos sin definir las unidades son los logaritmos, y la razón de cantidades que son medidas en unidades idénticas.
En cálculos que implican varias cantidades medidas, es esencial que todas estén expresadas en unidades consistentes mutuamente; por ejemplo unidades basadas en el mismo sistema fundamental de medidas. El sistema que formalmente fue el más utilizado en trabajos químicos y biológicos es el sistema centímetro-gramo-segundo (cgs), pero ahora ha sido adoptado para todo trabajo científico el Sistème International d’ Unités, conocido por sus iniciales como SI. Esta es una forma convenida internacionalmente del sistema de medida metro-kilogramo-segundo (mks) el cual tiene siete cantidades físicas básicas: longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura termodinámica, cantidad de sustancia e intensidad luminosa. Las unidades del SI de estas cantidades físicas son respectivamente: metro (m), kilogramo (kg), segundo (s), ampere (A), kelvin (K), mol (mol) y candela (cd).
El tamaño de cada una de estas unidades básicas está definido como una constante estándar convenida internacionalmente, y estas a su vez son empleadas para construir una variedad de unidades derivadas.
Las cantidades físicas derivadas y sus unidades SI derivadas más relevantes en estudios químicos y biológicos se enlistan a continuación: Energía (joule, J), Fuerza (newton, N), Presión (pascal, Pa; equivale a N m-2), y Potencia (watt, W; equivale a J s-1).
SELECCIÓN DE UNIDADES
Para ciertos propósitos, las unidades SI básicas y derivadas pueden ser inconvenientemente grandes o demasiado pequeñas. En estas circunstancias, puedes usar las unidades secundariamente modificadas. El tamaño de cualquier unidad secundaria será definido como un múltiplo de la unidad básica o de la derivada. Para obtener el rango conveniente de las unidades secundarias de una unidad básica o de una derivada esta es multiplicada por diferentes potencias de 10. El tamaño de la unidad secundaria es además indicado por la unión de un prefijo al nombre de la unidad básica o de la derivada. Estos prefijos indican la potencia de 10 a la cual ha sido multiplicada la unidad básica o la derivada.
PREFIJOS USADOS EN EL SI

Fracción PrefijoSímbolo Múltiplo Prefijo Símbolo
10exp-1 deci d 10 deca da
10exp-2 centi c 10exp2 hecto h
10exp-3 mili m 10exp3 kilo k
10exp-6 micro u 10exp6 mega M
10exp-9 nano n 10exp9 giga G
10exp-12 pico p 10exp12 tera T
10exp-15 femto f
10exp-18 atto a

CONVENCIONES SI
Los símbolos consistirán de letras mayúsculas cuando las unidades que representan son nombres de personas, aún cuando los nombres de estas unidades se escriban con minúsculas iniciales. Por ejemplo: una fuerza de 50 newton = 50 N
Los símbolos serán escritos solamente en forma singular. Por ejemplo: 2.4 mol, no 2.4 moles
No deberás insertar puntos después de los símbolos (a menos que se termine una frase). Por ejemplo: seis miligramos de NaCl = 6 mg NaCl, no 6 mg. NaCl
Cuando combines dos o más símbolos de unidades para crear una unidad derivada deja un espacio entre ellas. Por ejemplo: 1 C = 1 A s
No dejes espacio entre un prefijo (que indica potencia de 10) y el símbolo al cual se aplica. Esta regla es muy importante para evitar confusiones entre m (que significa mili) y m (que significa metro). Por ejemplo: un milisegundo = 1 ms; un metro por segundo = 1 m s-1
No debes usar prefijos compuestos; usa solamente un prefijo multiplicativo. Por ejemplo: 10exp-9 m = 1 nm, no 1 mμm
Una combinación de prefijo y símbolo para una unidad se considera como un símbolo simple. Entonces cuando una unidad modificada es elevada a una potencia de 10 la potencia se aplica a la unidad completa incluyendo el prefijo. Por ejemplo: 1 litro = 1 dm3 = 1 (dm)3 = 10exp-3 m3, no 10exp-1 m3. Así 1 cm3 = 1 (cm)3 = 10exp-6 m3, no 10exp-2 m3. Por lo que 1 cm3 = 10exp-3 dm3
El signo decimal puede ser tanto un punto sobre la línea o una coma sobre la línea.
Para facilitar la lectura, los dígitos deben arreglase en grupos de tres a partir del signo decimal. Debido a que la coma puede emplearse como un signo decimal, la coma no debe usarse para separar grupos de miles y millones. Por ejemplo: se escribe 1 352 670.47, no 1,352,670.47 .
Se prefiere el uso de índices negativos antes que el uso de la diagonal cuando se escriben símbolos en unidades recíprocas. Por ejemplo: se prefiere escribir N m-2 antes que N/m2 .
La diagonal no deberá usarse más de una vez en cualquier unidad. Por ejemplo: la constante molar de los gases = 8.314 J K-1 mol-1, no 8.314 J /K /mol.
Es conveniente usar la diagonal (a) para la división de una cantidad física entre cualquier otra cantidad física, por ejemplo PV/RT, o (b) para la división de una cantidad física entre su unidad, por ejemplo R /J K-1 mol-1 = 8.314.
Se recomienda que el signo de grado sea omitido cuando se anotan temperaturas en unidades SI (kelvin). Por ejemplo: el punto de fusión del agua es 273.15 K, no 273.15 °K.
ADOPCIÓN DEL SI
Volumen
La unidad SI de volumen es el metro cúbico, m3. La vieja definición del litro fue abolida en 1964, y el litro fue redefinido como exactamente igual a un decímetro cúbico, dm3. Pero, aunque se reconoce que el litro permanece en el uso común, se recomienda que tanto el litro como el mililitro no sean utilizado en trabajos científicos exactos, y sus respectivos volúmenes sean representados como las fracciones correspondientes de un metro cúbico; por ejemplo: 1 litro (símbolo, L) = 1 dm3 = 10exp-3 m3; 1 mililitro (símbolo, mL) = 1 cm3 = 10exp-6 m3
Masa
La unidad SI básica de la masa es el kilogramo, kg. Esto significa, que las reglas SI para el uso de prefijos le confieren un estatus especial sobre el gramo. Por ejemplo: 10exp-6 kg no pueden escribirse como un 1 µkg pero pueden escribirse apropiadamente como 1 mg.
Cantidad de sustancia
La unidad SI básica es el mol, simbolizada como mol. El mol es definido como la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas unidades elementales como átomos hay en 0.012 g de carbono 12. Las unidades elementales deben especificarse y pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones, protones, etc, o un grupo específico de estas entidades.
Los 0.012 kg de carbono 12 contienen el número de Avogadro (6.022 52 x 10exp23) de átomos de carbono, que es el número de unidades elementales (de una clase específica) que contiene un mol. Por ejemplo: 1 mol de electrones tiene una masa de 5.486 x 10exp-7 kg y llevan una carga eléctrica negativa igual a 96 487 C.
Concentración
Anteriormente, la molalidad (símbolo, m) fue usada para indicar el número de moles de soluto en 1000 g de solvente. Afortunadamente, es fácil convertir en unidades SI básicas; ya que el término de una solución 1 molal tiene una concentración de 1 mol kg-1. Debido a que el símbolo m (por molalidad) puede confundirse con m (metro), el símbolo m de molalidad fue cambiado a mol kg-1.
Es difícil determinar la unidad SI apropiada para expresar concentraciones en términos de mol/unidad de volumen. Anteriormente, la molaridad (símbolo, M) se usó para indicar la cantidad de soluto (en moles) disueltos en un litro de solución. Así, una solución 1 M fue definida como una concentración de 10exp3 mol m-3 = 1 kmol m-3 =1 mol dm-3.
Debido a que el símbolo M es también empleado en el SI para representar el prefijo mega, el término molaridad y su representación por el símbolo M deberán abandonarse a favor de kmol m-3 o mol dm-3. Durante el periodo de transición puede seguirse usando la expresión de la concentración de reactivos en M. 1 M = 1 mol dm-3 = 1 mol L-1.
Fuerza
La unidad SI derivada de fuerza es el newton, N. La dina (= 10exp-5 N) empieza a entrar en desuso.
Presión
La unidad SI derivada de presión es el pascal, Pa. La presión puede expresarse tanto en Pa o en N m-2 (1 Pa = 1 N m-2). Las otras unidades de presión son obsoletas y deberán ser abandonadas: 1 lbf/pulg2 = 6 894.76 Pa; 1 mm Hg = 133.322 Pa; 1 milibar = 100 Pa; 1 atm = 101 325 Pa = 101 325 N m-2.
Energía
La unidad SI derivada de energía es el joule, J. Todas las otras unidades de energía deben abandonarse: 1 erg = 10exp-7 J ; 1 litro-atm = 101.328 J; 1 caloría termoquímica = 4.184 J.
Temperatura
La unidad SI de temperatura es el kelvin, K (1 K = 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua). La escala Celsius puede utilizarse para propósitos cotidianos o domésticos pero debe descontinuarse para trabajos científicos exactos. Así, 0 °C = 273.15 K. Por ejemplo, 25°C = 298.15 K.
NOTA: Para facilitar la lectura, se indica como "exp" la potencia a la cual debe elevarse la base 10. En otros casos, como potencias de unidades el número queda del mismo tamaño, esperando que no cause confusiones. No olviden que "k" (minúscula) es prefijo que significa mil, y la "K" (mayúscula) es símbolo de kelvin.

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