Kilataje - Brisia

El quilate es un término que se utiliza de dos maneras distintas:

1. Quilate de gemología: Unidad de masa usada, fundamentalmente, para pesar gemas y perlas. En este sentido, un quilate representó históricamente la centésima cuadragésima (1/140) parte de una onza, pero actualmente representa un peso de 200 miligramos (0,2 gramos) en el sistema métrico decimal.
2. Quilate de orfebrería: Designa la ley (pureza) de los metales utilizados en las joyas. En este sentido, un quilate de un metal precioso representa la vigésima cuarta (1/24) parte de la masa total de la aleación que la compone (aproximadamente el 4,167%). Por ejemplo, si una joya hecha con oro es de 18 quilates, su aleación está hecha de 18/24 (ó 3/4) partes de oro y tiene una pureza del 75%; mientras que una pieza de 24 quilates está hecha de 24/24 partes de oro y por lo tanto es de oro puro.

El quilate también se llama quilate métrico, y carat en inglés.

El término proviene de la antigua palabra griega keration (κεράτιον), que significa algarrobo, porque las semillas de este fruto eran utilizadas en la antigüedad para pesar joyas y gemas debido a la supuesta uniformidad del peso entre semillas. Cuando los árabes adoptaron esta unidad de masa el nombre se deformó a quirat y ésta deformó a quilate al saltar al español.

La ortografía «kilate» es incorrecta y no aceptada por la Real Academia Española, al no estar relacionada la palabra con el elemento compositivo kilo

Constante de equilibrio - LEONARDO

Constante de equilibrio, constante que equivale al producto de las concentraciones de las sustancias formadas en una reacción química reversible en la que se ha alcanzado el equilibrio, dividido entre el producto de las concentraciones de las sustancias que reaccionan, elevada cada una a un exponente igual al coeficiente que precede a su respectiva fórmula en la ecuación química ajustada.

Sea la reacción reversible entre los reactivos A y B para dar los productos de reacción C y D, según:

aA + bB ⇄ cC + dD
siendo A, B, C y D especies químicas cualesquiera y [A], [B], [C] y [D] sus concentraciones respectivas expresadas en mol/litro.

La velocidad de la reacción directa, v, es directamente proporcional al producto de las concentraciones de los reactivos, elevada cada una a un exponente igual al coeficiente del reactivo en la reacción:

v = k [A]^a · [B]^b
donde k es la constante de velocidad de la reacción de A con B a una temperatura determinada.

La velocidad de la reacción inversa, v ’, es, de forma análoga:

v ’= k’ [C]^c · [D]^d

Cuando se alcanza el equilibrio, la velocidad de las dos reacciones es la misma y, por tanto:

donde K_c es la constante de equilibrio, que depende únicamente de la temperatura.

En reacciones entre gases se utilizan las presiones parciales en lugar de las concentraciones molares, y la constante de equilibrio se denomina K_p.

En las reacciones heterogéneas, las sustancias sólidas no aparecen en la expresión de la constante de equilibrio, ya que no influyen en las constantes de velocidad. Por ejemplo, en la reacción:

FeO(s) + CO(g) ⇄ Fe(s) + CO₂(g)
la constante de equilibrio K_c = [CO₂]/[CO], y

Velocidad de reacción

Velocidad de reacción, cantidad de sustancia que se transforma en una reacción química en la unidad de tiempo. Las reacciones químicas tienen lugar a muy distintas velocidades. El desgaste de los edificios y estatuas provocado por la lluvia ácida es muy lento, pero las reacciones que se producen en la explosión de los fuegos artificiales son muy rápidas. La mayoría de las reacciones tienen lugar a una velocidad intermedia entre la de la erosión de la piedra y la de los fuegos artificiales, que es casi instantánea.

En química es muy importante conocer la velocidad a la que ocurren las reacciones y por qué tienen lugar a esa velocidad. Para muchos procesos industriales y para actividades como la conservación de los edificios resulta muy conveniente la aceleración de ciertas reacciones y la ralentización de otras.

Las reacciones químicas que se producen en el cuerpo humano tendrían lugar a velocidades extremadamente lentas en ausencia de ayuda. Sin embargo, en el cuerpo existen miles de proteínas especiales llamadas enzimas, que aceleran estas reacciones millones de veces. Estas enzimas son catalizadores biológicos. Sin ellas, los humanos y otros organismos vivos no podrían sobrevivir.

Un campo de investigación crucial es la búsqueda de catalizadores para procesos industriales. Por ejemplo, sin un catalizador, la conversión del nitrógeno y el hidrógeno en amoníaco en el proceso Haber sería demasiado lenta para ser útil. Un catalizador de hierro acelera la reacción lo suficiente como para que el proceso sea económicamente rentable.

Las velocidades de reacción se ven alteradas también por otros factores. Si se calientan las sustancias reaccionantes (reactivos), normalmente aumenta la velocidad de reacción; si se enfrían, la reacción se ralentiza. Para reaccionar, las partículas de las sustancias deben chocar entre sí. El calor les proporciona más energía para moverse y, por tanto, aumenta la probabilidad de colisión. Además, cuando las partículas chocan, la probabilidad de que reaccionen aumenta cuanto más rápidamente se muevan. El enfriamiento tiene el efecto contrario. Por ejemplo, cuando se mezclan el tiosulfato de sodio y el ácido clorhídrico diluido, la mezcla se enturbia a medida que precipita azufre sólido. Si se calienta la mezcla, ésta se enturbia más rápidamente. Si se enfría, tarda más en aparecer la turbidez.

Si se aumenta la concentración de los reactivos (cantidad disuelta en un volumen de disolución) el efecto puede ser similar al de calentar porque, cuantas más partículas haya presentes, más probable es una colisión y, por tanto, mayor la velocidad de la reacción.

El tamaño de las partículas también afecta a la velocidad de reacción. Las virutas de mármol se disuelven en ácido clorhídrico más lentamente que la misma cantidad de mármol molido; esto se debe a que en el primer caso hay menor superficie expuesta al ataque del ácido.

Iones hidronio - LEONARDO

pH, término que indica la concentración de iones hidrógeno en una disolución. Se trata de una medida de la acidez de la disolución. El término (del francés pouvoir hydrogène, 'poder del hidrógeno') se define como el logaritmo de la concentración de iones hidrógeno, H⁺, cambiado de signo:

pH = -log [H⁺]
donde [H⁺] es la concentración de iones hidrógeno en moles por litro. Debido a que los iones H⁺ se asocian con las moléculas de agua para formar iones hidronio, H₃O⁺ (véase Ácidos y bases), el pH también se expresa a menudo en términos de concentración de iones hidronio.

En agua pura a 25 °C de temperatura, existen cantidades iguales de iones H₃O⁺ y de iones hidróxido (OH^-); la concentración de cada uno es 10^-7 moles/litro. Por lo tanto, el pH del agua pura es -log (10^-7), que equivale a 7. Sin embargo, al añadirle un ácido al agua, se forma un exceso de iones H₃O⁺; en consecuencia, su concentración puede variar entre 10^-6 y 10^-1 moles/litro, dependiendo de la fuerza y de la cantidad de ácido. Así, las disoluciones ácidas tienen un pH que varía desde 6 (ácido débil) hasta 1 (ácido fuerte). En cambio, una disolución básica tiene una concentración baja de iones H₃O⁺ y un exceso de iones OH^-, y el pH varía desde 8 (base débil) hasta 14 (base fuerte).

El pH de una disolución puede medirse mediante una valoración, que consiste en la neutralización del ácido (o base) con una cantidad determinada de base (o ácido) de concentración conocida, en presencia de un indicador (un compuesto cuyo color varía con el pH). También se puede determinar midiendo el potencial eléctrico que se origina en ciertos electrodos especiales sumergidos en la disolución (véase Análisis químico).

Ion

Ion, partícula que se forma cuando un átomo neutro o un grupo de átomos ganan o pierden uno o más electrones. Un átomo que pierde un electrón forma un ion de carga positiva, llamado catión; un átomo que gana un electrón forma un ion de carga negativa, llamado anión. Los átomos pueden transformarse en iones por radiación de ondas electromagnéticas con la suficiente energía. Este tipo de radiación recibe el nombre de radiación de ionización. Véase Ionización.

Logaritmo - LEONARDO

Logaritmo

Logaritmo, en matemáticas, es el exponente o potencia a la que un número fijo, llamado base, se ha de elevar para dar un número dado. Por ejemplo, en la expresión 10² = 100, el logaritmo de 100 en base 10 es 2. Esto se escribe como log₁₀ 100 = 2. Los logaritmos fueron originalmente inventados para simplificar los procedimientos aritméticos de multiplicación, división, potencias y extracción de raíces, pero actualmente tienen muchas aplicaciones tanto en las matemáticas puras como en las aplicadas.

Las primeras tablas de logaritmos fueron publicadas por separado por el matemático escocés John Napier en 1614 y por el suizo Justus Byrgius en 1620. La primera tabla de logaritmos comunes (los de base 10) fue compilada por el matemático inglés Henry Briggs. A menudo se utiliza un sistema de logaritmos en los que la base es el número trascendente e; son los llamados logaritmos naturales, logaritmos neperianos o simplemente neperianos, y normalmente se escriben como "ln" en vez de "log_e".

Un antilogaritmo es la base elevada a la potencia del número dado. Por ejemplo, el antilogaritmo de 2 en base 10 es 10² = 100.

El uso de los logaritmos se puede entender más fácilmente utilizando una serie de potencias del número 2: 2¹, 2², 2³, 2⁴, 2⁵ y 2⁶, que son la sucesión 2, 4, 8, 16, 32 y 64. Los exponentes 1, 2, 3, 4, 5 y 6 son los logaritmos en base 2 de estos números. Para multiplicar dos números de esta sucesión, basta con sumar los logaritmos de los números y después calcular el antilogaritmo de la suma, que es igual a la base elevada a la suma. Usando este procedimiento, para multiplicar 16 por 4, primero vemos que los logaritmos de 16 y 4 son 4 y 2 respectivamente, la suma de los logaritmos 4 y 2 es 6, y el antilogaritmo de 6 es 64, el producto buscado. Para dividir, se restan los logaritmos. Así, para dividir 32 por 8, se resta 3 de 5, que da 2 que es el logaritmo del cociente, 4.

Para elevar un número a una potencia cualquiera, se multiplica el logaritmo del número por la potencia deseada y se calcula el antilogaritmo. De esta manera, para hallar 4³: log₂ 4 = 2, 3 × 2 = 6, antilog 6 = 64, que es 4 a la tercera potencia. La extracción de raíces se calcula dividiendo el logaritmo del radicando por la raíz. Para calcular la raíz quinta de 32: log₂ 32 = 5, 5 : 5 = 1, antilog 1 = 2, que es la raíz quinta de 32.

El principal problema al construir una tabla de logaritmos es conseguir que los intervalos entre dos valores sucesivos sean lo suficientemente pequeños. En los ejemplos anteriores los valores eran las potencias 2, 4, 8,..., que están bastante alejados entre sí, por lo que no son útiles para multiplicar números grandes. Usando procedimientos matemáticos avanzados, se puede calcular el logaritmo de cualquier número en cualquier base, y existen tablas de logaritmos muy detalladas. Un logaritmo está formado por un número entero y una fracción decimal, llamados característica y mantisa respectivamente. En el sistema de los logaritmos comunes—base 10— el logaritmo de 7 tiene característica 0 y mantisa 84510 (con cinco cifras decimales correctas) por lo que se escribe 0,84510. El logaritmo de 70 es 1,84510; el logaritmo de 700 es 2,84510. El logaritmo del número 0,7 es -0,15490, que se escribe a veces como 9,84510 - 10 para simplificar los cálculos. Hoy en día las tablas de logaritmos han sido sustituidas por calculadoras y ordenadores con funciones logarítmicas.

Masa Molar - LEONARDO

MASA MOLAR

Masa molar, masa de un mol de partículas. La masa molar, M, de una sustancia es la masa en gramos de un mol de esa sustancia. Se expresa en g/mol.

La masa molar en los átomos es la masa atómica relativa expresada en g/mol. La masa molar de un compuesto es igual a la masa molecular relativa, o peso molecular, expresada en g/mol (véase Molécula). Los números que indican la masa molar y la masa molecular coinciden porque se eligió como factor de conversión entre la unidad de masa atómica y el gramo el inverso de la constante de Avogadro.

La medida de la masa de un volumen conocido en estado gaseoso es el cauce más práctico para hallar la masa molar de una sustancia, por lo que se utiliza este procedimiento siempre que la sustancia se pueda vaporizar sin descomponerse. Pero la mayor parte de las sustancias son sólidos que no pueden vaporizarse y su masa molar se determina utilizando métodos que aprovechan las propiedades coligativas (punto de ebullición, punto de solidificación y presión osmótica) de las disoluciones. Estas propiedades, al depender del número de moléculas de soluto contenidas en una masa de disolvente, permiten hallar la masa molar del soluto disuelto.