Manual de Química General

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Debe quedar muy claro que la fuerza de nuestras leyes, hipótesis y teorías están directamente relacionadas con la calidad y cantidad de datos que hemos recopilado. Esto deja algunas preguntas interesantes.

- ¿Cuál es la mejor forma de expresar los datos para que puedan ser fácilmente entendidos?

- ¿Qué tan exactas son las mediciones experimentales?

- ¿Qué tan repetitivos y reproducibles son los datos y el método utilizado?

- ¿Cuántos datos deben recopilarse para que una ley sea formulada o para poder hacer una conclusión?

- ¿Cuál es la mejor forma de presentar los datos y qué orientación y relaciones deben hacerse?

Cada una de estas preguntas debe plantearse antes de efectuar un trabajo experimental.

NOTACIÓN CIENTÍFICA

Los datos numéricos obtenidos en las mediciones químicas pueden caer en un amplio rango de valores.

La masa de una molécula de oxígeno es 0.000000000000000000000053 g. El número de moléculas de oxígeno en un mol es 602,000,000,000,000,000,000,000. Ninguno de esos números es particularmente conveniente para trabajar con ellos, contienen muchos ceros. Observamos que en Química no siempre es conveniente expresar las mediciones usando números "planos”.

Los químicos a menudo utilizan diferentes formas para escribir números muy grandes o muy pequeños, una de ellas es la Notación Científica. En notación científica los números se escriben a.aaa x 10x, como potencia de diez. El número a.aaa se llama coeficiente y x es llamado el exponente.

Considera el número 1000. Este número es el producto de 10 x 10 x 10 y por lo tanto puede escribirse como 1 x 103.

Observa que esto puede hacerse más fácilmente (y no involucra factores) moviendo el punto decimal al final del número tres lugares a la izquierda hasta obtener un número entre 1 y 9. El número de lugares movidos hacia la izquierda del punto decimal es el valor del exponente x.

Entonces podemos expresar en notación científica los siguientes números:

145 = 1.45 x 102

95,134 = 9.5134 x 104

3,567,000 = 3.567 x 106

Si el número es menor que 1, se requiere mover el punto decimal a la derecha hasta encontrar un número entre 1 y 9. El número de lugares que se movió el punto decimal a la derecha es el valor negativo del exponente. Por ejemplo el número 0.0015 es 1.5 x 10-3.

La regla es, cuando el punto decimal se mueve a la izquierda, el exponente avanza por cada uno de los lugares movidos, si el punto decimal se mueve a la derecha, el exponente retrocede por cada uno de los lugares movidos.

Cuando sumamos o sustraemos números en notación científica, todos los números deben tener la misma potencia y exponente. Supón que deseamos sumar el número 3.51 x 103 y 1.2 x 102. Debemos escribir a ambos en la misma potencia, entonces debemos cambiar el 3.51 x 103 a 35.1 x 102, moviendo el punto decimal un lugar a la derecha o bien, escribir 1.2 x 102 como 0.12 x 103 moviendo el punto decimal un lugar a la izquierda.

Seleccionando la segunda opción:

3.51 x 103

+ 0.12 x 103

3.63 x 103

Observa que el número es sumado o restado, el exponente permanece igual.

Cuando multiplicamos números en notación científica, los coeficientes se multiplican y los exponentes se suman. Entonces cuando 2 x 105 se multiplica por 3 x 103 el resultado es 6 x 108. De manera similar, cuando dividimos números en notación científica, los coeficientes se dividen y los exponentes se restan. Entonces cuando 9 x 106 es dividido por 3 x 102, el resultado es 3 x 104.

EXACTITUD, PRECISIÓN E INCERTIDUMBRE

Exactitud se define como el valor determinado experimentalmente más cercano al valor real. Supón que se midió la masa de un objeto de 1.00 g y los valores obtenidos fueron 0.98, 0.99, 0.98, 1.01 y 1.00. Sus valores podrían considerarse como razonablemente exactos, tanto como se acerquen al valor real de 1.00 g.

Existe una incertidumbre asociada con cualquier medición, debido al cuidado con el cual se calibraron los aparatos medidores y como se tomaron las lecturas.

Típicamente, la incertidumbre es ± 0.5 en el último dígito calibrado. Algunas lecturas de material de vidrio pueden estimarse con una incertidumbre algo más pequeña.

DISPOSITIVO DE MEDICIÓN INCERTIDUMBRE

Balanza (de triple brazo) ±0.05 g

Balanza analítica ±0.00005 g

Probeta graduada de 100 mL ±0.5 mL

Probeta graduada de 10 mL ±0.05 mL

Bureta de 25 mL ±0.02 mL

Matraz volumétrico de 25 mL ±0.02 mL

Pipeta de 1 mL graduada en centésimos ±0.002 mL

Precisión se refiere a que tan reproducible es una medición. Supón que tuviste mucho cuidado en medir 10 veces la longitud de un objeto en particular con una regla, y en cada ocasión obtuviste el resultado de 3.45 cm. El valor 3.45 cm puede ser considerado como de gran precisión.

Considera los siguientes datos, obtenidos por los estudiantes A, B y C, quienes pesaron el mismo objeto 12 veces:

Estudiante A

Estudiante B

Estudiante C

2.03

1.95

2.01

2.01

1.99

2.00

2.04

2.08

2.02

2.02

2.11