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.
Figura
1. La
notación +40 g NaCl(s) en química mide una masa de precipitado. El signo
(+) indica la síntesis o aparición de la sustancia. 40 es el
valor o veces que se repite la unidad g que denota masa, y NaCl
sólido su identidad química. A diferencia de la física, en química los
signos poseen sentido o dirección química: (+) indica síntesis,
y (-) descomposición, crucial para interpretar transformaciones.
Valor
El valor en cualquier medición es fundamentalmente el
número arábigo que se utiliza para cuantificar una magnitud
específica. Sin embargo, por sí solo, este número es una medida abstracta
que carece de significado físico intrínseco. Su sentido y
utilidad se materializan únicamente al asociarse con una unidad. Al
hacerlo, el número se transforma en un múltiplo que indica cuántas
veces se repite una referencia estándar, es decir, la unidad misma. Esta
relación es conceptualmente simple: por ejemplo, si imaginamos que el gramo
fuera una botella, decir "4 g" equivaldría a tener cuatro
botellitas iguales, concretando la cantidad de masa.
Esta necesidad de la unidad es crucial para la claridad
y la especificidad en la vida cotidiana y la ciencia. Considere una receta
de cocina que simplemente indica “200”; sin información adicional, esta
cifra resulta completamente ambigua, ya que es imposible saber si se
refiere a 200 gramos, 200 mililitros o 200 unidades de
algún ingrediente. De manera similar, en un experimento, un termómetro que
marca “25” solo adquiere significado al acompañarse de la unidad
adecuada, como grados Celsius (°C). Solo entonces “25°C”
comunica una temperatura específica del ambiente, transformando un
número abstracto en una medida interpretable y útil.
Unidad
La unidad es el patrón, estándar u objeto
de referencia que otorga significado físico a un valor numérico
en cualquier medición. Sin una unidad, un número es meramente una abstracción
matemática. Estos patrones pueden ser el resultado de acuerdos
internacionales, diseñados para ser universales y precisos, como lo
fue el antiguo IPK (Kilogramo Internacional Prototipo). Este era un cilindro
concreto y real de platino-iridio, meticulosamente almacenado en una bóveda
en Sèvres, Francia, sirviendo como la referencia material de lo que un
kilogramo debía ser a nivel global. Su existencia física subrayaba la
importancia de un estándar tangible para la consistencia de las
mediciones.
Alternativamente, una unidad puede ser una entidad
arbitraria o más contextual. Por ejemplo, para medir masas,
podríamos hipotéticamente usar "la masa de Juanito" como nuestra
unidad base, y determinar cuántos "juanitos de masa" tiene un curso
completo de estudiantes. Aunque este ejemplo es caprichoso, ilustra que la
esencia de la unidad reside en su función como medio de comparación.
Es el estándar contra el cual se mide cualquier otra cantidad de la
misma magnitud, permitiendo expresar esa cantidad en términos de cuántas veces
contiene o es contenida por la unidad de referencia, concretando así el acto de
la medición.
Identidad
La identidad en una medición se refiere específicamente
a qué se está midiendo. A diferencia de la física, donde a menudo se
enfatiza la cantidad de una magnitud sin importar el objeto, en química
es esencial especificar la sustancia. Esto se debe a que diferentes
materiales pueden poseer propiedades muy distintas y comportamientos
únicos, incluso cuando se miden con la misma unidad. Por ejemplo, en un
laboratorio químico, simplemente decir “12 g” resulta insuficiente. Es vital
precisar si se trata de “12 g de agua” o “12 g de sal”.
Aunque ambos valores numéricos utilizan la misma unidad (gramos), las propiedades
físicas y químicas de estas sustancias —como su densidad, punto de
ebullición o reactividad— son radicalmente diferentes y pueden alterar
drásticamente el resultado o la interpretación de una reacción o experimento.
Esta necesidad de la identidad es también crucial en
campos aplicados como la ingeniería de materiales. Por ejemplo, al medir
la densidad, que se expresa comúnmente en “g/cm³”, el valor numérico por
sí solo no describe completamente el material. Sin embargo, al especificar
la identidad del material —como decir “2.7 g/cm³ para el aluminio”—,
se aclara la naturaleza de la sustancia medida. Esta especificación es esencial
no solo para comprender sus características fundamentales, sino también para determinar
su aplicabilidad en diversos contextos estructurales, industriales o
tecnológicos, ya que las propiedades específicas del aluminio son diferentes a
las de otros materiales con densidades similares.
Dirección
La dirección es un componente crucial que emerge en mediciones
vectoriales o en aquellas comparativas donde el signo
(positivo o negativo) y el sentido adquieren una relevancia fundamental.
Se aplica en situaciones donde la orientación o el cambio en una
magnitud son determinantes para su correcta interpretación. En física,
por ejemplo, al analizar el desplazamiento, se expresa que un objeto se
mueve “+5 m” si se desplaza en una dirección positiva (como hacia
el este), o “-5 m” si su movimiento ocurre en la dirección opuesta
(hacia el oeste). La dirección es, por tanto, esencial para
comprender plenamente el movimiento y para determinar el vector resultante
cuando se combinan múltiples desplazamientos, ya que el orden y la orientación
de estos influyen directamente en el resultado final.
En otros contextos, la dirección puede interpretarse
como una ganancia o pérdida. En estudios sobre cambios de masa o
energía, si se registra la variación en el peso de un organismo, el
resultado puede ser “+0.5 kg” (indicando una ganancia de masa) o
“-0.5 kg” (reflejando una pérdida de masa). Esta lógica de signo
es comparable en ciertos análisis químicos, donde la dirección
puede señalar la extensión de una reacción reversible o la
formación/consumo de una sustancia.
De lo anterior, el sentido de una cantidad en química
—análogo a la dirección de un vector— se define por su signo: (+) indica
la síntesis o formación de una sustancia, mientras que (-) denota
su descomposición o consumo. Cuando no nos interesa ninguno de esos
sentidos específicos, hablamos de su magnitud o valor absoluto.
Por ejemplo, en la estequiometría básica, generalmente solo se calculan
valores absolutos. No obstante, en la química avanzada y la
investigación, esta dirección química (o 'vectorialidad química') es
indispensable para comprender cabalmente las transformaciones de las
sustancias.
Asimismo, en el ámbito de la electricidad, la
corriente se mide en amperios; en circuitos de corriente alterna, la dirección
de la corriente varía constantemente con el tiempo. Aquí, más allá del
valor numérico, es crucial entender cómo varía la dirección, lo que a
menudo implica el análisis de fases o la descomposición en
componentes vectoriales en configuraciones de circuitos más complejos.
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.
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