Componentes de una medición

Regresar al índice [Unidades y medidas]

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.

Pulsa en [Figura: Cantidades químicas vs físicas] para la descripción de la imagen.

Valor

El valor absoluto indica cuántas veces se repite un estándar utilizado para medir una propiedad física. Por ejemplo, si decidimos que la altura de Juanita es nuestro estándar, podemos expresar cuántas veces cabe Juanita en un objeto más alto, o cuántas veces un objeto más pequeño cabe en Juanita. Es importante notar que un valor absoluto puede expresarse con unidades o sin ellas, y que esta elección es en gran medida convencional. En el ejemplo anterior, podríamos tratar la altura de Juanita como un referente informal y expresar solo una proporción adimensional; así, si Pepe mide el doble, la relación sería 2:1. En cambio, si definimos explícitamente a Juanita como unidad de medida, diríamos que la estatura de Pepe es de 2 juanitas, utilizando ahora una unidad dimensional clara.

Otra característica esencial de los valores absolutos es que, como su nombre lo indica, son independientes de dirección y sentido. En la práctica se representan como números positivos, pero más precisamente se trata de magnitudes sin signo, ya que no describen orientación ni cambio, sino únicamente cantidad.

Unidad

Las unidades de medida son patrones o estándares de repetición que permiten comparar cuantitativamente una propiedad física. Pueden clasificarse en unidades fundamentales, que definen magnitudes básicas como longitud, masa o tiempo, y unidades derivadas, que surgen de la combinación algebraica de las fundamentales para describir magnitudes más complejas, como velocidad, fuerza o presión. Estas unidades proporcionan un lenguaje común que hace posible comunicar resultados de manera clara, reproducible y verificable en distintos contextos científicos.

Las unidades pueden ser formales, establecidas por organismos internacionales como el Sistema Internacional de Unidades, o informales, definidas de acuerdo con los propósitos específicos de una investigación. Las primeras buscan universalidad y precisión, mientras que las segundas pueden responder a necesidades prácticas o conceptuales particulares, siempre que se mantenga la coherencia interna del sistema de medición. En ambos casos, la función esencial de la unidad es la misma: servir como referente estable para interpretar y comparar valores numéricos asociados a una magnitud física.

Identidad

La identidad en una medición se refiere específicamente a qué se está midiendo. 

Pulsa en [Figura: Identidad química y medición] para la descripción de la imagen.

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.

La identidad química puede representarse de distintas formas según el lenguaje químico que se emplee. En términos generales, puede indicarse mediante un nombre —común o sistemático—, una fórmula química, que utiliza los símbolos de los elementos junto con los subíndices que indican el número de átomos, o mediante códigos, que pueden ser abreviaturas de nombres o identificadores arbitrarios usados en contextos comerciales o de registro. En algunos casos, también se añade información adicional, como el estado de agregación (sólido, líquido, gaseoso) o si la sustancia se encuentra pura o en disolución. En este curso, las identidades químicas se presentarán en texto azul para facilitar su reconocimiento.

Dirección

 La dirección representa la desviación de un objeto con respecto a una dirección estándar elegida como referencia o patrón. Habitualmente se expresa como el ángulo de desviación entre el plano imaginario de movimiento y el plano de referencia. Es fundamental no confundir la dirección con el sentido del movimiento, ya que la dirección describe la orientación geométrica del desplazamiento, mientras que el sentido —que se abordará posteriormente— indica hacia dónde ocurre ese desplazamiento dentro de la dirección definida.

Así como la identidad es un rasgo esencial de la medición química, la dirección es un componente propio de la medición física, generalmente asociada a campos cinéticos que describen un espacio de movimiento. En este marco, la dirección no depende del objeto en sí, sino del sistema de referencia adoptado, lo que permite comparar y describir movimientos de manera consistente dentro de un mismo espacio físico.

Sentido

Es la orientación de una magnitud a lo largo de un eje previamente definido. Es una propiedad binaria y polar que indica hacia cuál de los dos sentidos posibles de una misma dirección se manifiesta una magnitud. Por eso, el sentido se representa mediante un signo algebraico (+ o −) y solo existe una vez que la dirección ya ha sido fijada. El aumento o la disminución son consecuencias interpretativas del sentido cuando se compara el estado de un sistema con un estado de referencia, pero no constituyen el sentido en sí mismo.

Pulsa en [Figura: Dirección y sentido] para la descripción de la imagen.

Esta distinción es crucial fuera de la cinética. En procesos que no son movimientos geométricos, como la transferencia de calor, la corriente eléctrica o el avance de una reacción química, el sentido indica la orientación del flujo o del proceso respecto a una convención establecida, no un desplazamiento espacial. En química, por ejemplo, asignar sentido positivo a la formación y sentido negativo al consumo es una convención formal, análoga a la elección de ejes en física. Cuando el análisis no requiere distinguir orientaciones —como en la estequiometría básica— se trabaja con la magnitud absoluta; sin embargo, en química avanzada, cinética, equilibrio y transporte, el sentido se vuelve indispensable para describir correctamente la evolución orientada de los sistemas.

Clasificación de magnitudes según su naturaleza matemática

Teniendo en cuenta los componentes de una medición —valor absoluto, unidad, identidad, dirección y sentido—, las cantidades físicas pueden clasificarse en vectores y escalares. Los vectores son aquellas magnitudes que poseen, como mínimo, valor absoluto y dirección, dentro de la cual queda definido un sentido que indica la orientación concreta de la magnitud. En contraste, los escalares son magnitudes que carecen de dirección, independientemente de que puedan o no incorporar un signo algebraico.

Dentro del conjunto de los escalares pueden distinguirse dos subtipos. Por un lado, los escalares absolutos, que no admiten sentido y se operan necesariamente como valores no negativos, ya que por definición física no pueden tomar valores menores que cero; un ejemplo correcto es la temperatura absoluta, para la cual los valores negativos están prohibidos por las leyes fundamentales.

Por otro lado, existen escalares con sentido, que incorporan signos algebraicos con significado físico —como ocurre con la masa de reacción, la cantidad de sustancia reaccionada o las variaciones de energía—, y cuya interpretación depende de una convención (por ejemplo, formación frente a consumo). Estos escalares no son vectores, ya que el signo no corresponde a una dirección geométrica, sino únicamente a un sentido definido dentro del modelo, lo que explica las dificultades conceptuales que aparecen, por ejemplo, en la cinética química al interpretar masas o cantidades “negativas”.

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.