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- Este artículo trata sobre las unidades del SI en química.
- Primero veremos la definición y explicación de las unidades base y las unidades derivadas.
- Después nos centraremos en algunas de las unidades SI más importantes, abarcando las unidades SI de presión, masa, volumen y temperatura.
Definición de las unidades del SI para la química
Aunque a lo largo de los años se han utilizado diversos sistemas de unidades, en la actualidad el más utilizado es el Sistema Internacional de Unidades. La abreviatura SI procede del término francés Systeme International d'Unites. Por eso nos referimos a ellas como Unidades SI.
Unidades base
Hay 7 unidades base en el sistema SI. Cada una de ellas representa una magnitud física diferente.
Una unidad base es una unidad fundamental del sistema SI que se basa en una norma establecida y que puede utilizarse para derivar otras unidades.
Éstas se muestran en la siguiente Tabla 1:
Cantidad | Unidad | Símbolo |
Longitud | metro | m |
Tiempo | segundo | s |
Masa | kilogramo | kg |
Corriente eléctrica | amperio | A |
Temperatura | Kelvin | K |
Cantidad de una sustancia | mol | mol |
Intensidad luminosa | candela | cd |
Tabla 1: Magnitudes y unidades básicas del SI
La unidad candela (cd) procede de la palabra italiana que significa vela. Se refiere a la "potencia de la vela" que se utilizaba antiguamente, cuando las velas eran el principal medio de iluminación de las personas.
Unidades derivadas
Aparte de estas siete unidades básicas, hay otras magnitudes que están relacionadas con las siete unidades básicas y se derivan matemáticamente de ellas. Por eso las denominamos unidades derivadas.
Una unidad derivada es una unidad de medida derivada de las siete unidades básicas del sistema SI.
En la Tabla 2 se muestran algunos ejemplos comunes:
Cantidad | Unidad | Símbolo |
Superficie | Metro cuadrado | m2 |
Volumen | Metro cúbico | m3 |
Densidad | Kg por metro cúbico | kg m-3 |
Tabla 2: Magnitudes derivadas y sus unidades SI
Así pues, se ve claramente que las unidades derivadas se expresan en términos de unidades base. Esto significa que puedes calcular la relación de una unidad derivada utilizando las unidades base.
Para algunas magnitudes específicas que se utilizan habitualmente en química, se les han asignado símbolos especiales. Están ahí para simplificar los símbolos que representan las unidades. En este caso, utilizamos estos símbolos especiales como unidades del SI. Te familiarizarás con ellos a lo largo de tus estudios de química. Los más importantes se muestran en la Tabla 3:
Cantidad | Unidad | Explicación |
Fuerza | N | Newton= kg*m*s-2 |
Presión | Pa | Pascal = N*m-2 |
Energía | J | Joule= N*m |
Potencial eléctrico | V | Voltio= J/C |
Carga eléctrica | C | Coulomb = A*s |
Potencia | W | Vatio = J/s |
Tabla 3: Magnitudes comunes y sus símbolos especiales. Desglose de las explicaciones en sus unidades SI.
Unidades SI de presión en química
La presión atmosférica se mide habitualmente con un instrumento llamado barómetro. La unidad de presión derivada es el Pascal, que recibe su nombre de Blaise Pascal, matemático y físico francés.
Un Pascal (símbolo Pa) equivale a un Newton por metro cuadrado, como se muestra en la tabla anterior. Esto tiene sentido si se tiene en cuenta que la presión se define como la cantidad de fuerza aplicada sobre una superficie determinada dividida por el tamaño de la superficie.
Entonces, ¿por qué es importante conocer esto? A veces, ciertas medidas se toman en otras unidades, que eran o son más comunes, por ejemplo Celsius para las medidas de temperatura o mmHg para la presión. Al aplicar esas medidas a los cálculos será necesario convertirlas a sus unidades del SI. He aquí un ejemplo sencillo
En un día concreto, se midió que la presión atmosférica era de 780 mmHg. Calcula la presión en pascales.
Como la presión atmosférica estándar es de 760mmHg, que equivale a 101,3Pa, para convertir 780 mmHg a Pa, sólo tienes que hacer lo siguiente:
$$780mmHg\cdot \frac{101,3Pa}{760mmHg}=103,96Pa$$Que puede redondearse a 104 Pa.Unidad SI para la masa
La unidad SI para la masaes el kilogramo (símbolo kg). Un aspecto interesante del kilogramo es que es la única de las unidades básicas del SI cuyo nombre y símbolo incluyen un prefijo. El prefijo kilo significa 1000 ó103, lo que significa que 1 kg es 1 x103 gramos . 1 miligramo es 1 x 10-3 gramos, lo que significa que es 1 x 10-6 kg.
¿Por qué necesitas saber esto? Es importante saberlo porque será necesario convertir unidades como gramos o miligramos en kilogramos o viceversa en los cálculos de química.
Veamos un ejemplo práctico. Supongamos que te piden que conviertas la masa de un comprimido de Paracetamol de 220 mg en gramos. Tendrás que utilizar para el cálculo el factor de conversión indicado anteriormente. Así que, en este caso, tendrías que dividir 220 entre 1000 o, alternativamente, multiplicar 220 por 10-3:
220 mg = ?g
$$\frac{220mg}{1000}$$
o
$$220mg\cdot 10^{-3}=0,22g$$
Obtendrás la misma respuesta en ambos casos, es decir, 0,22 gramos. Sencillo, ¿verdad?
Intentemos ahora una conversión más compleja. En este caso, se te pide que conviertas 220mg a kg. Hay dos formas de hacerlo. Podrías convertir primero miligramos en gramos multiplicando por 10-3 y luego convertir gramos en kilogramos multiplicando de nuevo por 10-3.
$$220mg\cdot 10^{-3}=0,22g$$
$$0,22g\cdot 10^{-3}=2,2\cdot 10^{-4}kg$$
Como alternativa, puedes convertir mg a kg directamente multiplicando la cantidad en mg por 10-6. Esto te daría tu respuesta en kg$$. Esto te daría directamente tu respuesta en kg. En ambos casos, la respuesta que obtienes es 2,2 x 10-4 kg.
$$220mg\cdot 10^{-6}=2,2\cdot 10^{-4}kg$$
Unidad SI para el volumen
Launidad SI para el volumen es la unidad derivada metro cúbico (m3). Está relacionada con la unidad de uso común litro (L). Ambas pueden interconvertirse fácilmente mediante la siguiente relación:
1m3 = 1000 L
Como en química solemos trabajar con volúmenes inferiores a 1000 litros, es útil saber que 1 L = 1000 cm3y 1 L = 1000 mL.
Una vez más, solemos trabajar con volúmenes más pequeños que éste cuando realizamos experimentos en el laboratorio de química. Por eso solemos utilizar una unidad de volumen más pequeña, que es el mililitro, de símbolo mL. El uso de la L mayúscula no es un error, sino una práctica habitual y la forma correcta de escribir la unidad.
1 mL = 1cm3
Así que, básicamente, 1 L = 1000 mL = 1000 cm3
Una vez más, el factor de conversión es 1000. Por tanto, tienes que dividir tu volumen por 1000 para convertirlo a la unidad mayor, digamos de mL a L. Y tienes que multiplicar tu volumen por 1000 para convertirlo de la unidad mayor a la menor, por ejemplo de litros a mililitros.
Unidad SI de temperatura
La unidad del SI para la temperaturaes el Kelvin, representado por el símbolo K . Si recuerdas, ésta es también una de las siete unidades básicas del SI. Es muy útil conocer la relación entre el Kelvin y los grados Celsius(oC), ya que solemos estar más familiarizados con esta unidad de medida.
1 grado Celsius es un intervalo de 1 K. Concretamente, 0oC= 273,15 K
Así que, básicamente, todo lo que tienes que hacer para convertir la temperatura en grados Celsius a Kelvin es sumarle (¡no multiplicar!) 273.
Por ejemplo, tienes que resolver un problema de química en el que te dan la temperatura en oCpero te piden que hagas el cálculo y des tu respuesta en K. Esto significa que primero tienes que convertir la temperatura de grados Celsius a Kelvin. Si, por ejemplo, la temperatura dada es de 220oC, sólo tienes que hacer lo siguiente:
$$273 + 22 = 295 K$$
Es muy importante que tengas en cuenta en qué unidades te piden la respuesta y que no olvides este paso de la conversión.
Química en unidades del SI - Puntos clave
- Las unidades SI se refieren a un sistema internacional de unidades.
- Hay siete unidades básicas del SI. Son el metro (m), el kilogramo (kg), el segundo (s), el amperio (A), el Kelvin (K), el mol (mol) y la candela (cd).
- Aparte de estas unidades base, existen unidades derivadas. Se trata de otras magnitudes relacionadas con las siete unidades básicas y derivadas matemáticamente de ellas.
- A algunas magnitudes específicas que se utilizan habitualmente en química se les han asignado símbolos especiales, como el símbolo Pa para la presión.
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