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Notación de partes por

Soluciones acuosas de fluoresceína , diluidas de 10.000 a 1 partes por millón en intervalos de dilución de 10 veces. A 1 ppm la solución es de un amarillo muy pálido. A medida que aumenta la concentración, el color se vuelve amarillo más vibrante, luego naranja y las 10.000 ppm finales adquieren un color rojo intenso.

En ciencia e ingeniería , la notación de partes por es un conjunto de pseudounidades para describir valores pequeños de cantidades diversas adimensionales , por ejemplo, fracción molar o fracción de masa . Dado que estas fracciones son medidas de cantidad por cantidad, son números puros sin unidades de medida asociadas . Se utilizan comúnmente partes por millón ( ppm , 10 −6 ), partes por mil millones ( ppb , 10 −9 ), partes por billón ( ppt , 10 −12 ) y partes por cuatrillón ( ppq , 10-15 ) . Esta notación no forma parte del Sistema Internacional de Unidades (SI) y su significado es ambiguo.

Aplicaciones

La notación de partes por se utiliza a menudo para describir soluciones diluidas en química , por ejemplo, la abundancia relativa de minerales disueltos o contaminantes en el agua . La cantidad "1 ppm" se puede utilizar para una fracción de masa si un contaminante transmitido por el agua está presente en una millonésima de gramo por gramo de solución de muestra. Cuando se trabaja con soluciones acuosas , es común suponer que la densidad del agua es 1,00 g/mL. Por tanto, es habitual equiparar 1 kilogramo de agua con 1 L de agua. En consecuencia, 1 ppm corresponde a 1 mg/L y 1 ppb corresponde a 1 μg/L.

De manera similar, la notación de partes por también se utiliza en física e ingeniería para expresar el valor de diversos fenómenos proporcionales. Por ejemplo, una aleación de metal especial podría expandirse 1,2  micrómetros por metro de longitud por cada grado Celsius y esto se expresaría como " α = 1,2 ppm/°C". La notación de partes por también se emplea para indicar el cambio, la estabilidad o la incertidumbre en las mediciones. Por ejemplo, la precisión de las mediciones de distancias topográficas cuando se utiliza un telémetro láser podría ser de 1 milímetro por kilómetro de distancia; esto podría expresarse como " Precisión  = 1 ppm". [a]

Las notaciones de partes por son todas cantidades adimensionales: en expresiones matemáticas, las unidades de medida siempre se cancelan. En fracciones como "2 nanómetros por metro" (2 n m / m = 2 nano = 2×10 −9 = 2 ppb = 2 ×0,000 000 001 ), por lo que los cocientes son coeficientes numéricos puroscon valores positivos menores o iguales a 1. Cuando se utilizan notaciones de partes por, incluido el símbolo de porcentaje (%), en prosa regular (a diferencia de expresiones matemáticas), todavía son cantidades adimensionales de números puros. Sin embargo, generalmente toman el significado literal de "partes por" de una relación comparativa (por ejemplo, "2 ppb" generalmente se interpretaría como "dos partes en mil millones de partes"). [1]

Las notaciones de partes por pueden expresarse en términos de cualquier unidad de la misma medida. Por ejemplo, el coeficiente de expansión de alguna aleación de latón , α = 18,7 ppm/°C, puede expresarse como 18,7 ( μm / m )/°C, o como 18,7 (μ in / in )/°C; el valor numérico que representa una proporción relativa no cambia con la adopción de una unidad de longitud diferente. [b] De manera similar, una bomba dosificadora que inyecta una sustancia química traza en la línea de proceso principal a un caudal proporcional Q p = 12 ppm, lo hace a una velocidad que puede expresarse en una variedad de unidades volumétricas, incluidos 125 μ L / L , 125 μ gal / gal , 125 cm 3 / m 3 , etc.

En la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), el desplazamiento químico suele expresarse en ppm. Representa la diferencia de una frecuencia medida en partes por millón con respecto a la frecuencia de referencia. La frecuencia de referencia depende del campo magnético del instrumento y del elemento que se está midiendo. Suele expresarse en MHz . Los desplazamientos químicos típicos rara vez superan unos pocos cientos de Hz de la frecuencia de referencia, por lo que los desplazamientos químicos se expresan convenientemente en ppm ( Hz /MHz). La notación de partes por da una cantidad adimensional que no depende de la intensidad del campo del instrumento.

Expresiones de partes por

Visualización de 1%, 1‰, 1‱, 1 pcm y 1 ppm como fracciones del bloque grande (versión más grande)

Crítica

Aunque la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (una organización internacional de normalización conocida también por sus iniciales en francés BIPM) reconoce el uso de la notación de partes por, no forma parte formalmente del Sistema Internacional de Unidades (SI). [1] Tenga en cuenta que aunque " por ciento " (%) no es formalmente parte del SI, tanto el BIPM como la Organización Internacional de Normalización (ISO) adoptan la posición de que "en expresiones matemáticas, el símbolo internacionalmente reconocido % (por ciento) puede Se puede utilizar con el SI para representar el número 0,01" para cantidades adimensionales. [1] [4] Según IUPAP , "una fuente continua de molestia para los puristas de las unidades ha sido el uso continuo de porcentaje, ppm, ppb y ppt". [5] Aunque como alternativa deberían utilizarse expresiones compatibles con el SI, la notación de partes por sigue siendo ampliamente utilizada en disciplinas técnicas. Los principales problemas con la notación de partes por se exponen a continuación.

Escalas largas y cortas

Debido a que los números nombrados que comienzan con " mil millones " tienen diferentes valores en diferentes países, el BIPM sugiere evitar el uso de "ppb" y "ppt" para evitar malentendidos. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. adopta una posición estricta y afirma que "los términos que dependen del idioma [...] no son aceptables para su uso con el SI para expresar los valores de cantidades". [6]

Mil contra billones

Aunque "ppt" normalmente significa "partes por billón", en ocasiones significa "partes por mil". A menos que el significado de "ppt" se defina explícitamente, debe determinarse a partir del contexto. [ cita necesaria ]

Fracción de masa versus fracción molar versus fracción de volumen

Otro problema de la notación de partes por es que puede referirse a fracción de masa , fracción molar o fracción de volumen . Como normalmente no se indica qué cantidad se utiliza, es mejor escribir las unidades, como kg/kg, mol/mol o m 3 /m 3 , aunque todas sean adimensionales. [7] La ​​diferencia es bastante significativa cuando se trata de gases, y es muy importante especificar qué cantidad se está utilizando. Por ejemplo, el factor de conversión entre una fracción de masa de 1 ppb y una fracción molar de 1 ppb es aproximadamente 4,7 para el gas de efecto invernadero CFC-11 en el aire. Para la fracción de volumen, a veces se añade el sufijo "V" o "v" a la notación de partes por (por ejemplo, ppmV, ppbv, pptv). [8] [9] Sin embargo, ppbv y pptv también se utilizan a menudo para fracciones molares (que es idéntica a la fracción en volumen sólo para gases ideales).

Para distinguir la fracción de masa de la fracción de volumen o la fracción molar, a veces se añade la letra "w" (que significa "peso") a la abreviatura (por ejemplo, ppmw, ppbw). [10]

El uso de la notación de partes por es generalmente bastante fijo dentro de cada rama específica de la ciencia, pero a menudo de una manera que es inconsistente con su uso en otras ramas, lo que lleva a algunos investigadores a suponer que su propio uso (masa/masa, mol/ mol, volumen/volumen, masa/volumen u otros) es correcto y que otros usos son incorrectos. Esta suposición les lleva a veces a no especificar los detalles de su propio uso en sus publicaciones y, por lo tanto, otros pueden malinterpretar sus resultados. Por ejemplo, los electroquímicos suelen utilizar volumen/volumen, mientras que los ingenieros químicos pueden utilizar masa/masa así como volumen/volumen, mientras que los químicos , el campo de la seguridad laboral y el campo del límite de exposición permisible (por ejemplo, límite de exposición permitido al gas en el aire ) pueden utilizar masa/volumen. Desafortunadamente, muchas publicaciones académicas de excelente nivel no especifican el uso de la notación de partes por, lo que irrita a algunos lectores, especialmente aquellos que no son expertos en los campos particulares de esas publicaciones, porque las partes por notación, sin especificar qué significa, puede significar cualquier cosa. [ cita necesaria ]

Expresiones compatibles con SI

En el cuadro siguiente se muestran las unidades compatibles con SI que se pueden utilizar como alternativas. Las expresiones que el BIPM no reconoce explícitamente como adecuadas para denotar cantidades adimensionales con el SI están marcadas con ! .

Tenga en cuenta que las notaciones en la columna "Unidades SI" de arriba son en su mayor parte cantidades adimensionales ; es decir, las unidades de medida se factorizan en expresiones como "1 nm/m" (1 n m / m  = 1 × 10 −9 ), por lo que las proporciones son coeficientes de números puros con valores inferiores a 1.

Uno (unidad adimensional propuesta)

Debido a la naturaleza engorrosa de expresar ciertas cantidades adimensionales según las pautas del SI, la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAP) propuso en 1999 la adopción del nombre especial "uno" (símbolo: U) para representar el número 1 en cantidades adimensionales. . [5] En 2004, un informe al Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) afirmó que la respuesta a la propuesta de la ONU "había sido casi enteramente negativa", y el principal proponente "recomendó abandonar la idea". [12] Hasta la fecha, la uno no ha sido adoptada por ninguna organización de normalización .

Notas a pie de página

  1. ^ Esta es una explicación simplificada. Los telémetros láser suelen tener una "granularidad" de medición de uno a diez milímetros; por lo tanto, la especificación completa para la precisión de la medición de distancias podría decir lo siguiente: "Precisión ±(1 mm + 1 ppm)". En consecuencia, una medición de distancia de sólo unos pocos metros todavía tendría una precisión de ±1 mm en este ejemplo.
  2. ^ En el caso particular del coeficiente de expansión térmica, el cambio a pulgadas (una de las unidades habituales en EE. UU. ) suele ir acompañado de un cambio a grados Fahrenheit . Dado que un intervalo de temperatura del tamaño de Fahrenheit es sólo 5 /9En el caso de un intervalo de tamaño Celsius, el valor normalmente se expresa como 10,4 (μ pulg / pulg )/°F en lugar de 18,7 (μ pulg / pulg )/°C.

Ver también

Referencias

  1. ^ abc "Declaración de valores de cantidades adimensionales o cantidades de dimensión uno". BIPM . § 5.3.7.
  2. ^ "Puntos básicos (BPS)". Instituto de Finanzas Corporativas .
  3. ^ Las mediciones de dioxinas se realizan habitualmente en un nivel inferior a ppq. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) actualmente establece un límite estricto de 30 ppq para dioxinas en el agua potable, pero alguna vez recomendó un límite voluntario de 0,013 ppq. Además, los contaminantes radiactivos en el agua potable, que se cuantifican midiendo su radiación, a menudo se informan en términos de ppq; 0.013 ppq equivale al grosor de una hoja de papel versus un recorrido de146.000 viajes alrededor del mundo. 
  4. ^ Cantidades y unidades . Parte 0: Principios generales , ISO 31-0:1992.
  5. ^ ab Petley, Brian W. (septiembre de 1998). "Informe sobre las actividades recientes del comité en nombre de la IUPAP a la Asamblea General de la IUPAP de 1999". Archivado desde el original el 15 de agosto de 2017 . Consultado el 15 de agosto de 2017 .
  6. ^ NIST: Reglas y convenciones de estilo para expresar valores de cantidades: 7.10.3 ppm, ppb y ppt .
  7. ^ Schwartz, SE; Warneck, P. (1995). "Unidades para uso en química atmosférica (Recomendaciones IUPAC 1995)" (PDF) . Química Pura y Aplicada . 67 (8–9): 1377–1406. doi :10.1351/pac199567081377. S2CID  7029702.
  8. ^ "Herramientas en línea de la EPA para el cálculo de la evaluación del sitio: conversión de unidades de aire interior". Agencia de Protección Ambiental .
  9. ^ Beychok, Milton R. (2005). "Fórmulas y conversiones de modelos de dispersión de aire". Fundamentos de la dispersión de gases de chimenea (4ª ed.). Milton R. Beychok. ISBN 0964458802.
  10. ^ "Unidades". Introducción a la ingeniería verde. Universidad de Virginia . 23 de agosto de 2012.
  11. ^ Según el folleto SI de BIPM, sección 5.3.7, "Cuando se utiliza [el símbolo de porcentaje], un espacio separa el número y el símbolo %". Esta práctica no ha sido bien adoptada con respecto al símbolo %, es contraria al Manual de estilo de Wikipedia y no se observa aquí.
  12. ^ Comité Consultivo de Unidades (13 y 14 de mayo de 2004). "Informe de la 16ª reunión (13 y 14 de mayo de 2004) al Comité Internacional de Pesas y Medidas de la Oficina Internacional de Pesas y Medidas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 10 de marzo de 2014.

enlaces externos

Busque ppm , ppb , ppt o ppq en Wikcionario, el diccionario gratuito.