Conceptos Clave en Ciencias, Medición y Bioseguridad

Introducción a las Magnitudes Físicas

Todo lo que podemos medir es una magnitud.

Magnitudes Fundamentales

Son aquellas que se definen por sí mismas y no dependen de otras. Las principales son: longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente, temperatura, intensidad luminosa y cantidad de sustancia.

Magnitudes Derivadas

Se obtienen a partir de las magnitudes fundamentales. Ejemplos incluyen: áreas, volumen, velocidad, aceleración, fuerza y presión.

Magnitudes Escalares y Vectoriales

• Magnitudes Escalares: Son aquellas que se representan con una cantidad, es decir, con un solo número (valor numérico y unidad). Ejemplos: masa, tiempo, temperatura.
• Magnitudes Vectoriales: Son aquellas que, además de ser representadas por una cantidad, definen su dirección y su sentido.

Componentes de una Magnitud Vectorial

• Módulo: Es el valor numérico de la magnitud.
• Sentido: Muestra hacia dónde se dirige la magnitud.
• Dirección: Corresponde a la recta sobre la que actúa la magnitud.

Unidades de Medida y Notación

Prefijos del Sistema Internacional

Los prefijos se utilizan para expresar múltiplos y submúltiplos de las unidades. Algunos ejemplos son:

T (Tera), G (Giga), M (Mega), k (kilo), h (hecto), da (deca), d (deci), c (centi), m (mili), µ (micro), n (nano), p (pico).

Notación Científica

Se utiliza para expresar de forma sencilla y rápida cantidades muy grandes o muy pequeñas.

Errores en la Medición

En cualquier proceso de medición, pueden surgir diferentes tipos de errores:

• Errores Instrumentales: Se deben a fallos o limitaciones de los aparatos de medición.
• Errores Personales: Se deben a fallos que comete el operador durante la medición.
• Errores de Método: Son debidos a la adopción de un método o procedimiento inadecuado.

Cálculo de Errores

• Error Absoluto (Ea): Será la diferencia entre el valor medido y el valor real (o valor medio en una serie de mediciones).

  Ea = |Va - Ve| (donde Va es el valor medido y Ve es el valor esperado o real).

• Error Relativo (Er): Indica la proporción del error cometido respecto al valor real.

  Er = (Ea / Ve) * 100%

Conversiones de Temperatura

Fórmulas para la conversión entre diferentes escalas de temperatura:

• De Celsius a Kelvin: Tk = Tc + 273.15
• De Celsius a Fahrenheit: Tf = (1.8 * Tc) + 32
• De Kelvin a Celsius: Tc = Tk - 273.15
• De Fahrenheit a Celsius: Tc = (Tf - 32) / 1.8
• De Kelvin a Fahrenheit: Tf = (Tk - 273.15) * 1.8 + 32
• De Fahrenheit a Kelvin: Tk = (Tf - 32) / 1.8 + 273.15

(Nota: Se han corregido y estandarizado las fórmulas proporcionadas).

Propiedades de la Materia y Equipos de Laboratorio

Masa y Volumen

• Masa: Es la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Se mide en kilogramos (kg).
• Volumen: Es la cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. Se mide en metros cúbicos (m³).

Instrumentos de Medición de Volumen

• Pipeta Graduada: Generalmente para volúmenes pequeños, como 10 ml.
• Matraz Aforado: Para preparar disoluciones con volúmenes exactos, como 100 ml y 1000 ml.
• Probeta Graduada: Para medir volúmenes aproximados, como 10 ml y 100 ml.

Termómetros de Contacto

Están en contacto directo con el cuerpo o sustancia a medir. Funcionan por:

• Dilatación: El líquido interior se dilata (aumenta de volumen) cuanto mayor es la temperatura.
• Resistencia: Miden cambios en la resistencia eléctrica de un material con la temperatura.

Clasificación y Separación de Sustancias

Sustancias Puras

Están formadas por un solo tipo de materia.

• Sustancias Elementales: Compuestas por un solo elemento químico. Ejemplo: Oro (Au).
• Compuestos Químicos: Unión de dos o más elementos químicos en proporciones fijas. Ejemplo: Agua (H₂O).

Mezclas

Unión de dos o más sustancias que no reaccionan químicamente entre sí.

• Mezclas Heterogéneas: Se pueden distinguir sus componentes a simple vista o con un microscopio. Ejemplo: Granito.
• Mezclas Homogéneas (Disoluciones): No es posible distinguir sus componentes, ya que forman una fase única. Ejemplos: Sal en agua, azúcar en el café.
• Aleaciones: Mezclas sólidas donde intervienen dos o más metales. Ejemplo: Latón.

Técnicas de Separación de Mezclas

Para Mezclas Heterogéneas

• Cribado o Tamizado: Separación de sólidos de diferente tamaño.
• Filtración: Separación de un sólido insoluble de un líquido.
• Separación Magnética: Para separar componentes con propiedades magnéticas.
• Decantación: Separación de líquidos inmiscibles o de un sólido de un líquido por diferencia de densidad.
• Centrifugación: Acelera la decantación por fuerza centrífuga.

Para Mezclas Homogéneas

• Cristalización: Separación de un sólido disuelto en un líquido por evaporación del disolvente.
• Destilación: Separación de líquidos con diferentes puntos de ebullición o de un sólido disuelto en un líquido.
• Cromatografía: Separación de componentes de una mezcla basándose en su diferente afinidad por una fase estacionaria y una fase móvil.

Componentes de una Disolución

• Soluto: Es la sustancia que se disuelve en otra.
• Disolvente: Es la sustancia en la que se disuelve el soluto.

Técnicas de Laboratorio y Aplicaciones

Procesos Histológicos

Pasos para la preparación de muestras para estudio microscópico:

1. Fijación: Preservación de la estructura celular y tisular.
2. Inclusión: Inmersión de la muestra en un medio sólido para facilitar el corte.
3. Corte: Obtención de secciones finas de la muestra.
4. Teñido: Aplicación de colorantes para visualizar estructuras específicas.
5. Montaje: Colocación de la muestra en un portaobjetos con un medio de montaje.

Aplicaciones de la Ciencia

• Análisis de Suelos y Petrográfico: Estudio de la composición y propiedades de suelos y rocas.
• Industria Alimentaria: Garantía de seguridad sanitaria y calidad en los alimentos.
• Agricultura: Control de plagas y mejora de cultivos.
• Sanidad Humana: Desarrollo de vacunas y tratamientos.
• Sanidad Animal: Tratamientos y curas del ganado.
• Industria Farmacéutica: Producción de antibióticos y antivirales.
• Cosmética: Desarrollo de productos cosméticos.

Higiene, Desinfección y Esterilización

Conceptos Clave

• Limpiar: Reducir la suciedad y la grasa por medios físicos o químicos (ej. escobas, aspiradoras).
• Desinfectar: Destruir, inactivar o frenar el crecimiento de microorganismos que puedan causar enfermedades.
• Esterilizar: Eliminar todo tipo de microorganismos (patógenos y no patógenos), así como sus esporas.

Higiene en Entornos Específicos

• La Cocina:
  • Lavarse bien las manos.
  • No mezclar carnes y pescados sin cocinar con alimentos listos para el consumo.
  • Limpiar y desinfectar las superficies.
  • Lavar los utensilios de cocina.
  • Tener cuidado con los trapos (fuente de contaminación).
• El Baño:
  • Desinfección de inodoros.
  • Ventilar adecuadamente.
• Peluquerías: Desinfectar peines, tijeras y cepillos para prevenir la transmisión de piojos.
• Saunas: Higiene para prevenir hongos.
• Tatuajes: Esterilizar todo tipo de materiales que entren en contacto con la piel.
• Centros de Estética: Utilizar agujas desechables y desinfectar toallas.

Métodos de Esterilización

Calor Seco

• Estufas: Temperaturas de 170-180°C durante dos horas.
• Calcinación: Para materiales metálicos, a muy altas temperaturas.
• Incineración: Para desechos contaminantes, mediante combustión.

Calor Húmedo

• Es más eficaz que el calor seco. Se realiza en autoclaves (vapor a presión).

Radiación

• Para materiales que no soportan el calor. Se utilizan rayos X o gamma.

Filtración

• Para líquidos y gases, reteniendo microorganismos.

Frío (Conservación)

• Refrigeración: Entre 2°C y 8°C.
• Congelación: A -18°C o menos.
• Ultracongelación: Congelación rápida a -40°C o temperaturas inferiores.

Calor (Conservación de Alimentos)

• Pasteurización: Calentamiento a 80°C (aproximadamente) para reducir microorganismos.
• Ebullición: Calentamiento a 100°C.
• Esterilización: Calentamiento a 120°C para eliminar todos los microorganismos.
• Uperización (UHT): Calentamiento a temperaturas muy altas (aprox. 140°C) por un corto tiempo.

Deshidratación

Eliminación de agua para inhibir el crecimiento microbiano.

• Secado: Ejemplos: jamón serrano y ahumado.
• Liofilización: Eliminación de agua por sublimación en vacío.

Aditivos (Conservación)

• Sal: Salazón (ej. bacalao).
• Azúcar: Mermeladas.
• Vinagre: Encurtidos (ej. guindillas).
• Aditivos Químicos: Conservantes autorizados.

Ciencia Aplicada a la Sanidad

La ciencia contribuye significativamente a la sanidad a través de:

• Técnicas de análisis (diagnóstico).
• Microscopías (estudio de tejidos y microorganismos).
• Desarrollo de prótesis.
• Avances en trasplantes de órganos y tejidos.