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volumen a volumen) (Porcentaje
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molar) (Concentración
normal) (Peso
equivalente y factor equivalente) (Concentración
molal) (Fracción
molar) (Conversiones
entre unidades de concentración líquidas)
(Unidades
de concentración en gases) (Conversiones
de unidades de concentración gaseosas)
(Cambios
de concentración subcríticos) (Alícuotas,
destilaciones y mezclas) (Referencias
bibliográficas)
Una traza es una sustancia química cuya concentración (u otra medida de cantidad) es muy baja (una "cantidad traza"). La definición exacta depende del campo de estudio, sin embargo, dado nuestro contexto analizaremos solo el significado en química analítica. Un elemento traza es aquel cuya concentración promedio es inferior a 100 partes por millón (ppm) o inferior a 100 microgramos por gramo. Por tradición las concentraciones traza se expresan en la notación partes por. En ciencia e ingeniería, la notación partes por es un conjunto de pseudounidades para describir pequeños valores de cantidades adimensionales diversas, como la fracción de masa w, la fracción de volumen ϕ o la concentración masa a volumen γ. Dado que estas fracciones son medidas de cantidad por cantidad, son números puros sin unidades de medida asociadas, aun cuando las primeras tienen pseudounidades asociadas como %.
No existe variable aconsejada ya que la IUPAC no reconoce la
notación partes por como una unidad formal. Pero en este curso emplearemos la
notación ppyz, donde pp es partes por y es el nombre de la
potencia y z la unidad de
concentración afectada, por ejemplo, el porcentaje en masa cuyo nombre real
sería partes por ciento en fracción de masa sería ppcw.
Asimiento que estamos trabajando con las partes por de la
fracción de masas, tendremos las siguientes definiciones para las potencias,
que distinguiremos en definiciones no-ambiguas y definiciones ambiguas. Las
definiciones no-ambiguas son las mismas en todos los idiomas, siendo: ppcw “partes por ciento en fracción de
masa” cuya potencia es 102; y ppmw
“partes por millón en fracción de masa” cuya potencia es 106.
Las definiciones ambiguas cambian con el idioma. Debido a la
ambigüedad lingüística, la notación de concentración de trazas no hace parte
del sistema internacional de unidades y medidas, pero es muy empleada en
ciencias biológicas. Lo más conveniente, y aunque hiera nuestro orgullo
lingüístico es asumir como correctas las definiciones inglesas, dado que la
mayoría de la bibliografía científica se escribe en ese idioma: ppbw “partes por billón en fracción de
masa” cuya potencia es 109; y pptw
“partes por trillón en fracción de masa” cuya potencia es 1012.
Otro problema con la concentración de traza, es que no
especifica sobre que fracción adimensional se hace el cálculo, pudiendo hacerse
con fracciones de masa w, fracciones de
volumen ϕ, y concentración de masas γ. Para agregar más problemas a esta
notación, es común que, por ejemplo, partes por ciento en fracción de volumen
se exprese como ppcV y no como ppcϕ.
Ahora teniendo en cuenta que definiremos la concentración de
traza con base a la fracción de masas, w
vista en la sección anterior, lo que sigue es ofrecer una sola fórmula para
todas las concentraciones de traza, que propondremos como la notación ppyz donde y se reemplazará por millón, billón o trillón, asumiendo
definiciones inglesas para medidas superiores al millón y z
por la fracción. Miremos para la fracción de masa w.
(18)
La característica más interesante de la notación partes por
es que sin importar la combinación de potencias, dividir partes por de lo que sea entre 10 a la lo que sea, será igual a la fracción de
masas. Por lo que para partes por ciento tendremos:
(19)
Y para partes por millón:
(20)
La concentración de traza se considera adimensional, pero dado que diferentes concentraciones de traza pueden tomar diferentes fracciones para definirse, se aconseja señalar las unidades base, por ejemplo, para una fracción de masas sería g/g, lo que la diferenciaría de una fracción de volúmenes ml/ml. Debido a que estamos haciendo inicialmente estos cálculos a través de la fracción de masas, a la notación de traza para esa fracción de agregaremos el símbolo de fracciones de masas. Por ejemplo, para partes por millón calculado a través de masa de soluto y masa de solvente la llamaremos ppmw.
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