Medidas físicas vs medidas químicas

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Cuando examines los textos de física y química te darás cuenta de que existe una diferencia fundamental entre cómo se entienden y presentan las mediciones. Para la física, el objeto medido —su identidad específica— es, en muchos casos, irrelevante. Por ello, los símbolos utilizados en las fórmulas físicas excluyen esa identidad. En cambio, en química, una medición debe contar con una identidad clara y explícita del objeto o sustancia involucrada. Esto se debe a que, en química, la naturaleza de la sustancia afecta sus propiedades y comportamientos, lo cual es crucial para el análisis y la aplicación de la medición.

Para entender esto de forma más clara, analizaremos los cuatro componentes esenciales de una medición: valor, unidad, identidad y dirección, proporcionando ejemplos prácticos en cada caso.

1. Valor
El valor es el número arábigo que se utiliza para representar la cantidad de una magnitud. Este número, por sí solo, no tiene significado físico; es una medida abstracta que adquiere sentido únicamente al asociarse con una unidad. Imagina que en una receta de cocina se indica “200”. Sin información adicional, no sabemos si se trata de 200 gramos, 200 mililitros o 200 unidades de algún ingrediente. Solo el número no permite deducir su aplicación. En un experimento, un termómetro marca “25”. Este “25” se vuelve significativo únicamente cuando se acompaña de la unidad adecuada, como grados Celsius ($\color{Purple}\textbf{°C}$), ya que “25°C” indica la temperatura del ambiente.

2. Unidad
La unidad es el patrón o estándar que confiere significado físico al valor numérico. Es el marco de referencia que permite comparar y reproducir mediciones. Si decimos “70 kg”, el “kg” (kilogramo) nos indica que se trata de una medición de masa. Sin embargo, si solo se dijera “70”, el valor carecería de contexto físico. En la medición de la longitud, escribir “5 m” (metros) informa que se está cuantificando una distancia en una escala determinada, mientras que “5” sin unidad no nos permite determinar si se trata de metros, centímetros o incluso kilómetros.

3. Identidad
La identidad se refiere a qué se está midiendo específicamente. Mientras que en física a menudo se hace énfasis en la cantidad independientemente del objeto, en química es esencial especificar la sustancia, ya que diferentes materiales pueden tener propiedades muy distintas aun cuando comparten la misma unidad. En un laboratorio químico, decir “12 g” no es suficiente. Es vital precisar si se trata de “12 g de $\ce{\color{#006cda}CO2}$ o “12 g de $\ce{\color{#006cda}NO2}$”. Aunque ambos números usan la misma unidad (gramos), las propiedades y el comportamiento de estas sustancias son diferentes y pueden afectar el resultado de una reacción o experimento. En la ingeniería de materiales, se podría medir la densidad expresada en “g/cm³”. Sin embargo, al especificar la identidad del material, por ejemplo, “2.7 g/cm³ para el aluminio”, se aclara la naturaleza de la sustancia medida, lo que es esencial para determinar su aplicabilidad en diferentes contextos estructurales.

Figura 1. Representación de un término químico para la medición de una masa de precipitado, teniendo sentido (+) lo que indica que la masa de la sustancia aparece en el precipitado, con un valor de 24 g que indica la magnitud de la masa, y de NaCl indicando su identidad.

4. Dirección
La dirección es el componente que aparece en mediciones vectoriales o en aquellas comparativas en las que el signo (positivo o negativo) y el sentido son relevantes. Se aplica en situaciones donde la orientación o el cambio en una magnitud es fundamental. En física, al analizar el desplazamiento, se dice que un objeto se mueve “+5 m” si se desplaza en una dirección positiva (por ejemplo, hacia el este) o “-5 m” si se mueve en la dirección opuesta (hacia el oeste). La dirección es esencial para comprender el movimiento y determinar el vector resultante cuando se combinan varios desplazamientos. En estudios sobre cambios de masa o energía, la dirección puede interpretarse en términos de ganancia o pérdida. Por ejemplo, si se registra la variación en el peso de un organismo, el resultado puede ser “+0,5 kg” (ganancia de masa) o “-0,5 kg” (pérdida de masa). Esto es comparable en ciertos análisis químicos donde la dirección indica la extensión de una reacción reversible. En el ámbito de la electricidad, la corriente se mide en amperios y, en circuitos de corriente alterna, la dirección de la corriente varía con el tiempo. Aquí, además del valor (por ejemplo, 10 A), es crucial entender cómo varía la dirección, lo que puede involucrar el análisis de fases o la descomposición en componentes vectoriales en circuitos complejos.

Magnitud vs vector
De lo anterior, la diferencia entre magnitud y vector se clarifica si observamos que la medida de una magnitud se compone de un valor y una unidad y, en algunas ocasiones, se enriquece con la identidad del objeto medido, cuando es indispensable especificar exactamente de qué se está hablando. Un vector, en cambio, incluye los mismos elementos —valor, unidad e identidad— pero añade la dirección, elemento que permite entender no solo cuánto se mide o qué se mide, sino hacia dónde se orienta ese cambio o movimiento.

Cuasivectores químicos
En el ámbito de la química, muchas de las cantidades físicas se tratan, por definición, como magnitudes, por ejemplo, la masa, que se expresa en términos de valor y unidad sin la necesidad de incorporar dirección. Sin embargo, en ciertos contextos, la dinámica de una reacción química puede conferir a estas cantidades propiedades similares a un vector. Esto ocurre cuando se analiza la aparición o síntesis de una sustancia, considerada como una reacción con una tendencia (positiva) frente a la desaparición o eliminación de la misma, que se interpreta con una tendencia opuesta (negativa).

A estos comportamientos, en los que el cambio de la sustancia tiene un “sentido” de aumento o disminución, se les puede denominar cuasivectores, ya que adoptan una característica direccional en la evolución de la reacción, sin llegar a ser vectores en el sentido clásico de la física. Así se evidencia que, aunque en química tradicionalmente tratamos con magnitudes, en ciertas circunstancias la dinámica de las reacciones puede justificar la consideración de direccionalidad, aproximándose a un concepto vectorial adaptado a la naturaleza de los procesos químicos.

Referencias
García, J. L. G. (2025). Dimensional Analysis in Chemistry Textbooks 1900-2020 and an Algebraic Alternative.  Educación Química 2025, 36 (1) , 82-108. https://doi.org/10.22201/fq.18708404e.2025.1.88260
Kozub, P., Yilmaz, N., Deineko, Z., & Kozub, S. (2024). Using the vector approach for problems of chemical stoichiometry.
Kozub, P., Yilmaz, N., Kozub, S., Lukianova, V., & Martyniuk, M. (2024). Mathematical aspects of using the vector approach for balancing chemical reactions.