CONCEPTOS BÁSICOS. Unidades de medida. Preparación de soluciones

Transcripción

1 CONCEPTOS BÁSICOS Unidades de medida Unidades básicas del SI Unidades derivadas del SI de uso común Prefijos para múltiplos y submúltiplos decimales Unidades de uso común no propias del SI Preparación de soluciones Cálculos básicos Diluciones

2 UNIDADES DE MEDIDA Unidades básicas del Sistema Internacional de Pesas y Medidas (SI) Versión ampliada del Sistema Métrico Decimal Consta de siete unidades básicas independientes para cuantificar diferentes magnitudes físicas Magnitud física Nombre de la Símbolo unidad Longitud metro m Masa kilogramo kg Tiempo segundo s Corriente eléctrica amperio A Temperatura kelvin K Intensidad luminosa candela cd Cantidad de sustancia mol mol

3 UNIDADES DE MEDIDA Unidades derivadas del SI de uso común Dos o más unidades básicas pueden combinarse (dividirse o multiplicarse) para generar unidades SI derivadas Algunas recibieron el nombre de científicos destacados en el tema a que se refieren Magnitud física Área Nombre de la unidad metro cuadrado Símbolo m 2 Unidades (operación) m x m Volumen metro cúbico m 3 m x m x m Velocidad metro por m/s m : s segundo Potencia vatio (Watt) W J : s Voltaje voltio (Volt) V W : A Resistencia ohmio (Ohm) V : A Temperatura Celsius Concentración de sustancia grado Celsius 0 C K 273,16 mol por metro cúbico mol/m 3 mol : m 3

4 UNIDADES DE MEDIDA Prefijos utilizados en el SI Unidades básicas o derivadas pueden resultar muy grandes o muy pequeñas para representar una magnitud. Se admiten entonces prefijos para formar múltiplos o submúltiplos decimales de las unidades del SI Múltiplos Prefijo Factor Símbolo Deca 10 1 da Hecto 10 2 h Kilo 10 3 k Mega 10 6 M Giga 10 9 G Tera T Peta P Exa E Zetta Z Yotta Y Submúltiplos Prefijo Factor Símbolo Deci 10 1 d Centi 10 2 c Mili 10 3 m Micro 10 6 Nano 10 9 n Pico p Femto f Ato a Zepto z Yocto y

5 UNIDADES DE MEDIDA Unidades de uso común no propias del SI Debido a su uso generalizado hay determinadas unidades que han tenido que ser aceptadas por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas Magnitud física Unidad Símbolo Valor en unidad SI Tiempo Día d s Hora h 3600 s Minuto min 60 s Volumen Litro I o L 10 3 m 3 Masa Tonelada t 1000 kg Dalton Da 1,66 x Kg Área Hectárea ha 10 4 m 2 Longitud Ångström Å 0,1 nm (10 10 m) Energía Caloría cal 1,1868 J

6 Algunas reglas para expresar magnitudes con símbolos del SI Símbolos siempre en singular. Ejemplo 4 kg y no 4 kgs. El nombre completo de una unidad se indica en plural si es necesario. Ejemplo: 4 kilogramos. Los prefijos no deben usarse solos, sino con la unidad que modifican. Ejemplo: 14 gigabytes y no 14 gigas. No es necesario usar el punto después de un símbolo. Ejemplo: 4 kg de masa y no 4 kg. de masa. Dejar siempre un espacio entre el número que indica la cantidad y el símbolo de la unidad. Ejemplo: 5 s y no 5s. Los puntos o comas se utilizan para los números decimales. Ejemplo: ,45 o pero no ,45 Siempre se coloca un cero a la izquierda de la coma o el punto decimal para los números menores de uno. Ejemplo: 0.45 o 0,45 y no.38 o,38 Los símbolos de las unidades que contienen varias magnitudes no deben mezclarse con la información que se da sobra las mismas. Ejemplo: la concentración de glucosa es 6 g/l y no la concentración es de 6 g de glucosa/l. Al indicar una cantidad de una magnitud tenemos que indicarlo todo en letras o todo en símbolos pero no mezclarlos. Ejemplo: 6 gramos por litro o 6 g/l son correctos. Pero 6 gramos/l, 6 g/litro, 6 gramos/litro o 6 g por l son incorrectos. Las cantidades se expresarán en números y con los símbolos de las unidades. Ejemplo: la diferencia de potencial es de 250 V y no 250 voltios.

7 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Cálculos Básicos La concentración de una sustancia (soluto) en una solución de disolvente debería expresarse en: mol/l si conocemos su peso molecular masa por litro (por ejemplo g/l) si no conocemos su peso molecular Debido a su uso generalizado se aceptan otras formas de expresar la concentración Molaridad: expresa concentración de una sustancia en número de moles de la misma por litro de solución. Se simboliza como M (ej. 2M NaOH). Debería sustituirse por mol/l Porcentaje: expresa concentración de una sustancia en número de partes de soluto por 100 partes de la solución. Puede ser: Peso por unidad de peso (p/p): la proporción de soluto en gramos por 100 g de solución. Ejemplo: NaOH al 10% (p/p) en agua tendría 10 g de NaOH y (100-10)=90 g de agua Volumen por unidad de volumen (v/v). Similar al anterior pero expresado en unidades de volumen. Ejemplo: HCl al 5% (v/v) tendría 5 ml HCl y (100-5)=95 ml de agua Peso por unidad de volumen (p/v): la proporción de soluto en gramos por 100 ml de solución. Ejemplo: NaCl al 1% (p/v) tendría 1 g de NaCl y ajustaríamos el volumen final de la disolución resultante a 100 ml.

8 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Cálculo de Molaridad. Ejemplo 1 Preparar 1.5 l de una solución de NaOH 0.1 M. Calcular cuántos gramos de NaOH se deben pesar 1. Se necesita conocer el peso molecular del NaOH: 40 g/mol M significa una concentración de 0.1 mol/l 3. Prepararemos 1.5 l que contendrán 0.1x1.5=0.15 mol 4. En gramos equivale a 40 g/mol x 0.15 mol = 6 g 5. Pesaremos 6 g de NaOH 6. Disolveremos en algo menos de 1.5 l de agua (aprox. 1.4 l) 7. Ajustaremos el volumen final a 1.5 l después de disolver Precaución: al calcular el peso molecular es necesario tener en cuenta el agua de hidratación que contienen algunos compuestos. Lo mejor es disponer del peso molecular que indica el envase

9 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Diluciones. Ejemplo 2 Preparar 500 ml de una solución de H 2 SO M. Calcular cuántos gramos de H 2 SO 4 se deben pesar Muchos ácidos y algunas bases se suministran en forma de disoluciones concentradas que deben diluirse para obtener una disolución de una determinada concentración. Seguiríamos los siguientes pasos. 1. Se necesita conocer la concentración del H 2 SO 4 concentrado, usualmente 18 mol/l. 2. Prepararemos 500 ml de una concentración 0.1 mol/l. 3. Aplicaremos la ecuación más usada para preparar diluciones: V 1 x C 1 =V 2 x C 2, donde V se refiere a volúmenes y C a concentraciones. En nuestro caso: 500 x 0.1=V 2 x 18 De donde V 2 =2.777 ml 4. La viscosidad del H 2 SO 4 impide una medida cómoda y/o exacta de ml. Por ello es mejor pesar lo que corresponda a partir de la densidad. 5. Conocemos la densidad del H 2 SO 4 concentrado: 1.84 g/ml. Por tanto ml equivalen a x 1.84 =5.11 g que pesaremos. 6. Añadiremos agua hasta completar los 500 ml de disolución. En resumen, a partir de una disolución concentrada de 18 mol/l hemos realizado una dilución de la misma hasta 0.1 mol/l. El factor de dilución, esto es, el número de veces que se diluyó la disolución concentrada, sería 18 / 0.1=180

10 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Diluciones seriadas. Ejemplo 3 Realizamos diluciones seriadas cuando aplicamos el mismo factor de dilución a varias diluciones, obteniéndose cada una de ellas a partir de la anterior. Por ejemplo, para determinar la concentración de una enzima en una muestra problema, podemos diluir esta 1/10. La resultante vuelve a diluirse 1/10 y así sucesivamente Muestra ml de muestra indicada Disolvente (ml) D1 1 de D0 9 1/10 Factor de dilución D2 1 de D1 9 1/10 x 1/10 = 1/100 D3 1 de D2 9 1/10 x 1/100 = 1/1000 D4 1 de D3 9 1/10 x 1/1000 = 1/10000 D5 1 de D4 9 1/10 x 1/10000 = 1/100000