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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.
Miremos
un ejemplo.
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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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