Ángstrom: historia, usos y equivalencias
El ángstrom es una unidad de longitud que sirve para expresar la distancia lineal entre dos puntos; sobre todo, entre dos núcleos atómicos. Equivale a 10-8 cm o 10-10 m, menos de la mil millonésima parte de un metro. Por lo tanto, es una unidad utilizada para dimensiones muy pequeñas. Viene representada por la letra del alfabeto sueco Å, en honor del físico Ander Jonas Ångström (imagen inferior), quien introdujo esta unidad en el curso de sus investigaciones.
El ángstrom encuentra uso en diversos campos de la física y química. Al ser una medida de longitud tan pequeña, resulta de invaluable exactitud y comodidad en las mediciones de proporciones atómicas; tales como el radio atómico, las longitudes de enlace, y las longitudes de onda del espectro electromagnético.
A pesar de que en muchos de sus usos es relegada por unidades del SI, como el nanómetro y picómetro, todavía está vigente en áreas tales como la cristalografía, y en los estudios de las estructuras moleculares.
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Anders Jonas Ångström nació en Lödgo, localidad sueca, el 13 de agosto de 1814, y murió en Uppsala (Suecia), el 21 de junio de 1874. Desarrolló su investigación científica en el campo de la física y de la astronomía. Se le considera uno de los pioneros en el estudio de la espectroscopía.
Ångström investigó la conducción del calor y la relación entre la conductividad eléctrica y la conductividad térmica.
Mediante el uso de la espectroscopía, pudo estudiar las radiaciones electromagnéticas de diferentes cuerpos celestes, descubriendo que el sol estaba hecho de hidrógeno (y otros elementos sufriendo reacciones nucleares).
A Ångström se le debe la elaboración de un mapa del espectro solar. Este mapa fue elaborado con tal detalle que comprende un millar de líneas espectrales, en el que empleó una nueva unidad: Å. Posteriormente, el uso de esta unidad se generalizó, nombrándose en honor de la persona que la introdujo.
En el año de 1867, Ångström examinó el espectro de las radiaciones electromagnéticas de las auroras boreales, descubriendo la presencia de una línea brillante en la región verde-amarilla de la luz visible.
En 1907, se usó el Å para definir la longitud de onda de una línea roja que emite el cadmio, siendo su valor de 6.438,47 Å.
Ångström consideró conveniente la introducción de la unidad para expresar las diferentes longitudes de onda que componen el espectro de la luz solar; especialmente, el de la región de la luz visible.
Cuando se hace incidir un rayo de luz solar sobre un prisma, la luz emergente se descompone en un espectro continuo de colores, que va desde el violeta hasta el rojo; pasando por el índigo, el verde, amarillo y anaranjado.
Los colores son una expresión de las diferentes longitudes presentes en la luz visible, comprendidas aproximadamente entre 4.000 Å y 7.000 Å.
Cuando se observa un arcoíris, se puede detallar que está compuesto por diferentes colores. Estos representan las diferentes longitudes de onda que forman la luz visible, siendo esta descompuesta por las gotas de agua que atraviesa la luz visible.
Aunque las diferentes longitudes de onda (λ) que forman el espectro de la luz solar se expresan en Å, también es bastante común su expresión en nanómetros (nm) o milimicras que equivalen a 10-9 m.
Aunque se ha usado la unidad Å en numerosas investigaciones y publicaciones de las revistas científicas y en libros de textos, no aparece registrada en el Sistema Internacional de Unidades (SI).
Junto con el Å, hay otras unidades, que no aparecen registradas en el SI; sin embargo, siguen siendo utilizadas en publicaciones de diferente índole, científicas y comerciales.
La unidad Å es utilizada para expresar la dimensión del radio de los átomos. El radio de un átomo es obtenido, midiendo la distancia entre los núcleos de dos átomos continuos e idénticos. Esta distancia es igual a 2 r, por lo que el radio atómico (r) es la mitad de ella.
El radio de los átomos oscila alrededor de 1 Å, por lo que es conveniente el uso de la unidad. Esto minimiza los errores que se puedan cometer con el uso de otras unidades, ya que no es necesario utilizar potencias de 10 con exponentes negativos o de cifras con gran cantidad de decimales.
Por ejemplo, se cuenta con los siguientes radios atómicos expresados en ángstroms:
-Cloro (Cl), tiene un radio atómico de 1 Å
-Litio (Li), 1,52 Å
-Boro (B), 0,85 Å
-Carbono (C), 0,77 Å
-Oxígeno (O), 0,73 Å
-Fósforo (P), 1,10 Å
-Azufre (S), 1,03 Å
-Nitrógeno (N), 0,75 Å;
-Flúor (F), 0,72 Å
-Bromo (Br), 1,14 Å
-Yodo (I), 1,33 Å.
Aunque existen elementos químicos con un radio atómico mayor a 2 Å, entre ellos:
-Rubidio (Rb) 2,48 Å
-Estroncio (Sr) 2,15 Å
-Cesio (Cs) 2.65 Å.
Picómetro vs ángstrom
Es usual en los textos de química encontrar los radios atómicos expresados en picómetros (ppm), los cuales son cien veces más pequeños que un ángstrom. La diferencia está simplemente en multiplicar por 100 los radios atómicos anteriores; por ejemplo, el radio atómico del carbono es 0,77 Å o 770 ppm.
También se usa el Å para expresar el tamaño de una molécula y el espacio entre los planos de un átomo en las estructuras cristalinas. Debido a esto el Å es usado en la física de los estados sólidos, química y cristalografía.
Además, es utilizado en la microscopía electrónica para señalar el tamaño de las estructuras microscópicas.
La unidad Å se emplea en los estudios de cristalografía que utilizan como base los rayos X, ya que estos tienen una longitud de onda comprendida entre 1 y 10 Å.
El Å se utiliza en los estudios de cristalografía de los positrones en la química analítica, ya que todos los enlaces químicos se encuentran en la gama de 1 a 6 Å.
El Å es utilizado para expresar las longitudes de onda (λ) de las radiaciones electromagnéticas, especialmente de la región de la luz visible. Por ejemplo, al color verde le corresponde una longitud de onda de 4.770 Å, y al color rojo una longitud de onda de 6.231 Å.
Mientras, la radiación ultravioleta, cercana a la luz visible, le corresponde una longitud de onda de 3.543 Å.
Las radiaciones electromagnéticas tienen varios componentes, entre ellos: energía (E), frecuencia (f) y longitud de onda (λ). La longitud de onda es inversamente proporcional a la energía y a la frecuencia de la radiación electromagnética.
Por lo tanto, mientras mayor sea la longitud de onda de una radiación electromagnética menor será su frecuencia y su energía.
Para finalizar, se tiene a disposición unas equivalencias del Å con diferentes unidades, las cuales pueden utilizarse como factores de conversión:
-10-10 metro/Å
-10-8 centímetro/Å
-10-7 milímetro/ Å
-10-4 micrómetro (micra)/ Å.
-0,10 milimicra (nanómetro)/ Å.
-100 picómetro/ Å.
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