Unidades de Traza

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La traza, o medida de traza, es una forma especializada de expresar concentraciones extremadamente pequeñas, empleando símbolos convencionales como alternativa a la notación científica. Dado que las fracciones son inherentemente adimensionales, no disponen de una unidad base sobre la cual aplicar los prefijos modificadores del SI (como milli, micro o nano). Por ello, en lugar de prefijos, se recurre a símbolos especiales ampliamente aceptados. Por ejemplo, en lugar de utilizar el prefijo "centi", se emplea el símbolo "%" (por ciento); y en lugar de "micro", se usa "ppm" (partes por millón), junto con otros equivalentes como "ppb" (partes por mil millones) o "ppt" (partes por billón).

Figura 1. [Inez Fung] es una científica nacida en Hong Kong, reconocida por estudiar el clima, la atmósfera y el ciclo del carbono. Su trabajo une química atmosférica, modelos matemáticos y datos globales para explicar cómo circula el CO₂ entre aire, océanos, suelos y vegetación. Sus investigaciones ayudan a comprender gases de efecto invernadero, calentamiento global y respuestas futuras del sistema Tierra.

En la literatura científica y técnica, estas formas son comunes cuando se requiere expresar cantidades muy pequeñas de una sustancia presente en una muestra, como trazas de contaminantes, impurezas o elementos residuales. Aunque no forman parte del sistema internacional de unidades, su uso está tan extendido que constituyen una convención práctica para representar niveles que, de otro modo, requerirían cifras largas o notación científica compleja. Estas expresiones son, en esencia, fracciones multiplicadas por potencias de diez, y su interpretación depende del contexto químico en el que se aplican.

La notación de traza es muy popular, especialmente en contextos de concentraciones extremadamente bajas, como en química analítica y análisis ambiental. Sin embargo, en la comunicación científica, no se aconseja debido a la ambigüedad que puede surgir con los términos "billón" y "trillón", que varían según el sistema numérico utilizado (estadounidense y europeo). Por esta razón, se recomienda utilizar notación científica, ya que es equivalente pero libre de ambigüedades y más precisa, evitando confusiones sobre las órdenes de magnitud.

Otra ambigüedad común es que, generalmente, se cree que la notación de traza afecta únicamente a la masa. Sin embargo, como se muestra en la tabla, esta notación se puede adaptar a cualquier unidad de concentración, sustituyendo el término "unidad" por la unidad dimensional correspondiente, como gramos, litros, o moles, según lo requiera el operario. Un detalle a tener en cuenta es que, a concentraciones muy bajas, estas distintas magnitudes se hacen semejantes en términos absolutos debido al nivel de magnitud y se interconvierten 1:1 de forma poco sensible o inválida desde el formalismo matemático, pero resulta práctico y directo desde el punto de vista ingenieril.

Las concentraciones de traza son una herramienta útil para expresar cantidades extremadamente pequeñas de una sustancia, especialmente en contextos como la química ambiental, la biotecnología y la industria farmacéutica. Sin embargo, su uso presenta ciertos desafíos, como la ambigüedad derivada de las distintas interpretaciones de unidades como billón y trillón, así como la inconsistencia al aplicar la notación a diferentes unidades de concentración. Aunque esta notación es práctica en muchos casos, especialmente en entornos ingenieriles, en la comunicación científica se recomienda el uso de notación científica para evitar malentendidos. Al comprender y aplicar correctamente estos sistemas, se logra una comunicación más precisa y estandarizada, lo que favorece la interpretación de los resultados en diversos campos de la ciencia y la tecnología.

[Fórmulas. Unidades de traza] Factor marcado [1] Porcentaje o partes por ciento.  [2] Partes por millón [3] Partes por billón imperial o inglés o billón corto [4] Partes por trillón imperial o inglés, trillón corto o billón largo Álgebra simbólica [1] Porcentaje o partes por ciento. [2] Partes por millón [3] Partes por billón imperial o inglés o billón corto [4] Partes por trillón imperial o inglés, trillón corto o billón largo Demostraciones Los axiomas no se demuestran

Miremos un ejemplo.

Ejemplo 1. En una muestra de aire seco tomada cerca de una vía de TransMilenio en Colombia, se detectan 0.000035 g de PM2.5. El PM2.5 corresponde a material particulado fino, formado por partículas sólidas o gotículas líquidas suspendidas en el aire, con diámetro igual o menor que 2.5 μm; por su pequeño tamaño, puede penetrar profundamente en el sistema respiratorio. La masa total de aire seco analizada es de 1200 g. Calcule la fracción de masa de PM2.5 en la unidad de traza adecuada, expresada como ppb en masa, y compárela con el límite guía de seguridad de la Organización Mundial de la Salud, equivalente en este caso a 12.5 ppb en masa para PM2.5 en aire seco. Etapa analítica. Usaremos partes por billón inglés o billón corto dado por [Fórmulas. Unidades de traza] junto con el [Axioma de fracción de masas]. Etapa numérica por factor marcado. Etapa numérica por álgebra simbólica. Demostración aritmética Conclusión El aire de las troncales de Bogotá tiene un nivel de 29 ppb de partículas contaminantes, superior a las recomendaciones de la OMS de 12.5

Figura 2. [Frederick Soddy] fue un químico británico clave en el estudio de la radioactividad, el átomo y los elementos. Trabajó con Rutherford en la transformación radiactiva y ayudó a explicar la desintegración nuclear, la vida media y los isótopos. Recibió el Nobel de Química en 1921. También reflexionó sobre energía, economía, sostenibilidad y límites físicos de la sociedad.

Referencias

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