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Partes por millón para niños

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Archivo:Image-Olympic Pool Munich 1972, color adj
Las partes por millón pueden ser usadas para hacer un análisis químico del agua de esta piscina ubicada en Múnich

Partes por millón (ppm) es una unidad de medida con la que se mide la concentración. Determina un rango de tolerancia. Se refiere a la cantidad de unidades de una determinada sustancia (agente, etc.) que hay por cada millón de unidades del conjunto.

En el ámbito de la ciencia e ingeniería, la notación partes por es un conjunto de pseudounidades utilizadas para describir valores pequeños de cantidades adimensionales misceláneas, p. fracción molar o fracción de masa. Dado que estas fracciones son medidas de cantidad por cantidad, son números puros sin unidades de medida asociadas. Los de uso común son partes por millón ('ppm, 10−6), partes por mil millones' (ppb, 10−9), partes por trillón (ppt, 10−12) y partes por cuatrillón (ppq, 10−15). Esta notación no es parte del sistema Sistema Internacional de Unidades (SI) y su significado es ambiguo.

Características

Es un concepto homólogo al de porcentaje, solo que en este caso no es partes por ciento sino por millón (tanto por mil).

Fórmulas generales en masa

ppm = \frac{\text{Masa del componente (g)}}{\mbox{Masa total de disolución (g})}\cdot10^{6}

Alternativamente, usando el kilogramo como referencia:

ppm = \frac{\mbox{miligramos de soluto (mg)}}{\mbox{kilogramo de disolución (kg})}

Usando microgramo como referencia:

ppm = \frac{\mbox{microgramo de soluto (µg)}}{\mbox{gramo de disolución (g})}

Fórmulas generales en volumen

ppm = \frac{\mbox{miligramos de soluto (mg)}}{\mbox{litro de disolución (L})}

Similarmente, usando microgramo como referencia:

ppm = \frac{\mbox{microgramo de soluto (µg)}}{\mbox{mililitro de disolución (ml})}

Se puede usar ppmm (con m extra al final) para cuando se trate de partes en masa, o ppmv según se trate de partes en volumen.

De hecho, se podría tomar la siguiente equivalencia:

10 000 ppm = 1 %

Es decir que 10 000 ppm equivalen al uno por ciento. De lo anterior, se puede deducir que esta unidad es usada de manera análoga al porcentaje pero para concentraciones o valores mucho más bajos. Por ejemplo, cuando se habla de concentraciones de contaminantesen el agua o aire, disoluciones con muy bajas concentraciones o cantidad de partículas de polvo en un ambiente, entre otros.

Uso

El uso de ppm como unidad agiliza la comunicación, entre una señal determinada con cierto porcentaje. Por ejemplo, en un millón de granos de arroz, si se pintara uno de negro, este grano representaría una (1) parte por millón la cual se abrevia como «ppm». Algunos casos:

  • Análisis químico del agua: las ppm se refiere a mg de analito por litro de agua; mg/L (equivalente a ug/mL). Por ejemplo: Cloruros = 20 ppm equivale a 20 mg/L como Cl- que quiere decir, veinte miligramos de ion cloruro por litro de agua.
  • Contaminantes del aire: ppm se refiere a partes de vapor o gas por cada millón de partes de aire contaminado; cm³/m³. Otra forma de expresarlo es en mg/m³, de lo que surge un factor de conversión que depende de las propiedades físicas de cada contaminante. Por ejemplo, para el benceno el factor de conversión es 1 ppm = 3,19 mg/m³.
  • Análisis de trazas en minerales; ppm se refiere a g de analito por tonelada de mineral; g/t o mg/kg
  • Estadística: ppm significa un caso cada un millón de casos de la población en estudio.
  • Tolerancia: ppm significa una incertidumbre de un millonésimo de la medición.

Al igual que cuando se usa porcentaje puede ser necesario aclarar si son partes en volumen, en masa o peso, si se refieren a base seca, etc.

Críticas al uso de la expresión "partes por"

Aunque la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (una organización internacional de normalización conocida también por sus iniciales en idioma francés BIPM) reconoce el uso de la notación "partes por", la misma no es formalmente parte del Sistema Internacional de Unidades (SI). Es preciso tener en cuenta que aunque "porcentaje" (%) no es formalmente parte del SI, tanto el BIPM como la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) adoptan la posición de que "en expresiones matemáticas, el símbolo % (porcentaje) reconocido internacionalmente puede usarse con el SI para representar el número 0.01" para cantidades adimensionales. Según la IUPAP, "una fuente continua de molestia para los puristas de las unidades ha sido el uso continuado de porcentaje, ppm, ppb y ppt". Aunque las expresiones compatibles con SI deben utilizarse como alternativa, la notación de "partes por" sigue siendo ampliamente utilizada en las disciplinas técnicas. Los principales problemas con la notación de partes por se exponen a continuación.

Escalas numéricas larga y corta

Dado que los nombres de números que comienzan con la palabra "billón" tienen valores diferentes en diferentes países, el BIPM sugiere evitar el uso de "ppb" y "ppt" para evitar malos entendidos. El National Institute of Standards and Technology (NIST) de Estados Unidos adopta una posición inflexible, indicando que "los términos que son dependientes del idioma [...] no es aceptable sean utilizados con el SI para expresar los valores de cantidades".

Fracción de masa - fracción molar - fracción de volumen

Otro problema de la notación de "partes por" es que puede referirse a fracción de masa, fracción de mol o fracción de volumen. Dado que normalmente no se indica qué cantidad se utiliza, es mejor escribir la unidad como kg/kg, mol/mol o m3/m3 (aunque todos son adimensionales). 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 de aproximadamente 4,7 para el gas de efecto invernadero CFC-11 en el aire. Para la fracción de volumen, el sufijo "V" o "v" a veces se agrega a la notación de partes por (por ejemplo, ppmV, ppbv, pptv). Desafortunadamente, ppbv y pptv también se usan a menudo para fracciones molares (que es idéntica a la fracción de volumen solo para gases ideales).

Para distinguir la fracción de masa de la fracción de volumen o la fracción molar, a veces se agrega la letra "w" (que significa "peso"- "weight" en inglés) a la abreviatura (por ejemplo, ppmw, ppbw).

El uso de la notación de "partes por" por lo general es 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 u otros) es correcto y que otros usos son incorrectos. Esta suposición a veces los lleva 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 a menudo usan volumen/volumen, mientras que los ingenieros químicos pueden usar masa/masa así como volumen/volumen. Muchas publicaciones académicas de excelente nivel no especifican su uso de la notación

Véase también

Kids robot.svg En inglés: Parts per million Facts for Kids

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