Sístema métrico decimal.
La medición ha sido siempre de vital importancia para el progreso de la sociedad en la Ciencia y muchos otros campos como la agricultura, el comercio, la navegación…
Las distintas civilizaciones han empleado siempre un patrón para poder realizar sus mediciones e intercambios comerciales. Al principio, muchas de estas unidades de medida se basaban en elementos conocidos como partes del cuerpo humano (Pies, codos, palmos…) El problema es que no son unidades fijas y aunque se pretendía que tuvieran unos valores concretos, al final variaban de unos lugares a otros.
Para el comercio este hecho presentaba importantes inconvenientes a la hora de llegar a acuerdos comerciales.
Con el paso del tiempo, la proliferación de nuevas unidades de medida en los distintos países además de la variabilidad y poca reproducibilidad de las ya existentes, dificultaron aún más las transacciones comerciales y otros aspectos ya mencionados como la navegación y las publicaciones de hallazgos científicos con unas unidades determinadas.
Por este motivo se planteó la conveniencia de crear un sistema de unidades de medida común, fijo, estable y fácilmente reproducible.
En la época previa a la revolución francesa y durante este periodo, se desarrolló lo que conocemos como el sistema métrico decimal. Lavoisier y otros científicos de la época trabajan en estas nuevas unidades de medida. Las primeras en ser definidas son el metro y el kilogramo. Para definir el metro, se realizan estudios sobre el meridiano que pasa par Barcelona (Montjuic) hasta Dunkerque. Un metro será la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre.
Para medir la masa se escoge el kilogramo y no el gramo por considerarse este último demasiado pequeño. Finalmente se realizan sus patrones en platino y se guardan.
Derivado del metro, se desarrollan las unidades de superficie, capacidad y volumen.
En 1795 se convierte en ley y se hace obligatorio en Francia. Aunque al principio la mayoría de los países salvo Francia rechazan su uso, a lo largo del siglo XIX se va adoptando en una parte importante de los países europeos y varios países americanos.
Actualmente su uso está muy extendido y es el precursor del Sistema Internacional de Unidades.
Como su propio nombre indica, es un sistema de unidades en los que sus múltiplos y submúltiplos están relacionados por múltiplos y submúltiplos de 10. Por ejemplo: 1 metro equivale a 10 decímetros, 100 centímetros y 1000 milímetros.
A continuación se expone una tabla con los múltiplos y submúltiplos más comunes:
Actividad
Realiza los siguientes cambios de unidades al sistema métrico decimal empleando factores de conversión:
2 dg 100 cm2 40 cm3 0,095 mm 3,75.108 mm3
Lavoisier y la ley de conservación de la masa.
Sin duda, uno de los científicos más importantes de este periodo entre estos siglos es Antoine -Laurent Lavoisier . En el apartado del sistema métrico decimal ya hemos visto que contribuyó a su elaboración, pero su mayor logro fue demostrar que en una reacción química ordinaria, la masa antes y después de la citada reacción química debe permanecer inalterada, de manera que la cantidad de sustancia de los reactivos, sustancias reaccionantes, debe ser exactamente la masa de los productos, sustancias resultado de la reacción química.
Aunque hoy en día pueda parecer trivial esta ley, la historia de la Ciencia nos demuestra que esto no fue así. Como resultado de experimentos llevados a cabo de forma poco adecuada, se generaron teorías erróneas como la del flogisto.
El flogisto era una sustancia hipotética e imponderable presente en las sustancias combustibles. Es decir, aquellas sustancias con flogisto podrían arder. Esta sustancia se perdía en el transcurso de la combustión con lo que la masa entre reactivos y productos variaba. Sin embargo esta teoría presentaba lagunas e inconsistencias.
Lavoisier en su libro” Réflexions sur le phlogistique” demostró que el flogisto no existía y que la variación de masa en este tipo de reacciones se debía a la participación en la reacción del oxígeno del aire. Para demostrarlo, realizó diversos experimentos realizados anteriormente sobre oxidación de metales, en vasijas cerradas. Con minuciosas y precisas medidas demostró que la masa que parecía ganar ciertos metales era la misma que perdía el aire que había dentro de la vasija cerrada. Es decir, el oxígeno había “pasado” del aire al metal. Sin embargo, la masa total en la oxidación permanecía constante durante la reacción química.
En 1775 Lavoisier enuncia la conocida ley de conservación de la masa: “La masa ni se crea ni se destruye, solo se transforma” o enunciada de otra manera: En una reacción química ordinaria la masa permanece constante”.
Esta ley es una de las más importantes de la química y se cumple siempre a excepción de las reacciones nucleares.
Caso práctico
LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MASA Y GASES.
Para comprobar la ley de conservación de la masa vamos a realizar una reacción química en atmósfera abierta y cerrada.
La reacción es la producida por bicarbonato de sodio con vinagre, aunque en realidad es una parte del vinagre (ácido acético) el que reacciona con el bicarbonato:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + CO2 + H2O
La primera vez que observamos la reacción química lo hacemos en un vaso de precipitados. Medimos la masa en una balanza antes y después de la reacción química, dejando el vaso de precipitados en la balanza todo el tiempo para poder comprobar si hay variación en la masa de los reactivos y productos.
A continuación colocamos el bicarbonato en un globo y el vinagre en una botella. Colocamos el globo en la boca de la botella y bien sellado de manera que el bicarbonato quede en el globo y el vinagre en la botella pero sin mezclarse aún y medimos su masa. Después vaciamos el bicarbonato en el globo sobre el vinagre dentro de la botella. Al igual que en el caso anterior realizamos la experiencia encima de la báscula todo el tiempo y vemos si hay variación de masa o no en este caso.
Como se puede observar en la reacción química, uno de los productos es el CO2. Su mayor masa molecular con respecto al aire hace que cuando se genera descienda con respecto al aire. Esto permite que apague una vela si se acerca el vaso a la vela y volcamos el dióxido de carbono sobre ésta.
¿Qué tipo de reacción se produce entre el vinagre y el bicarbonato? ¿Por qué el CO2 apaga la vela?
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