Àngstrom

Un ångström o àngstrom (Å) és una unitat de longitud equivalent a 0,1 nanòmetres o 1 × 10⁻¹⁰ metres.^[1] Rep el seu nom en honor del físic suec Anders Jonas Ångström (1814 - 1874).

Àngstrom

Tipus	unitat de longitud i unitat derivada en UCUM
Unitat de	longitud
Caràcter Unicode	Å
Epònim	Anders Ångström
Conversions d'unitats
A unitats del SI	0 m
A unitats estàndard	1.000.000.000 nå

A la seva definició original, abans de ser redefinit en termes d'unitats del Sistema Internacional, un àngstrom equivalia a 1/6.438,4696 de la longitud d'ona de la ratlla roja de l'espectre d'emissió del cadmi en aire sec.^[2]

L'àngstrom no és una unitat del Sistema Internacional, i tampoc està inclosa entre les unitats que es poden utilitzar dins de la Unió Europea,^[3] tanmateix, durant un temps la seva utilització fou acceptada temporalment i es va incloure en la relació que el BIPM publica periòdicament. A la primera edició, de l'any 1970, l'àngstrom apareix a la taula d'unitats admeses temporalment,^[4] però el CIPM del 1978 ja va establir que no havia d'utilitzar-se en àmbits nous,^[5] a la darera edició on apareix és la vuitena, de l'any 2006,^[6] a la novena, de l'any 2019, ja no hi és.^[7] Aquesta unitat havia estat utilitzada habitualment per a mesurar distàncies o radis atòmics i longituds d'ona en espectroscòpia o les dimensions dels circuits integrat.

Equivalències:

1 Å = 10⁻¹⁰ m = 0,000 000 000 1 m

1 Å = 0,1 nanòmetres

1 Å = 100 picòmetres

1 Å = 100 000 femtòmetres

10¹⁰ Å = 10.000.000.000 Å = 1 m

Història

Retrat d'Anders Jonas Ångström.

En 1868, el físic suec Anders Jonas Ångström va crear un quadre de l'espectre de la llum solar, en el qual expressava les longituds d'ona de la radiació electromagnètica en l'espectre electromagnètic en múltiples d'una deumilionèsima de mil·límetre (o 10⁻⁷ de mm).^[8][9] El gràfic i la taula de longituds d'ona de l'espectre solar d'Ångström es van utilitzar àmpliament en la comunitat de física solar, que va adoptar la unitat i la va nomenar en el seu honor. Posteriorment, es va estendre als camps de l'espectroscòpia astronòmica, l'espectroscòpia atòmica, i després a altres ciències que s'ocupen de les estructures a escala atòmica.

Encara que es pretenia que correspongués a 10^-10 metres, aquesta definició no era prou precisa per als treballs d'espectroscòpia. Fins a 1960, el metre es definia com la distància entre dues ratlles en una barra d'aliatge de platí-iridi, conservada en l'Oficina Internacional de Pesos i mesures (BIPM) de París en un entorn acuradament controlat. La confiança en aquest material estàndard havia conduït a un error inicial d'aproximadament una part en 6.000 en les longituds d'ona tabulades. Ångström va prendre la precaució de fer acarar l'escombri patró que utilitzava amb un patró de París, però el metròleg Henri Tresca va informar que era tan incorrecta que els resultats corregits de Ångström tenien més errors que els no corregits.^[10]

Entre 1892 i 1895, Albert A. Michelson i Jean-René Benoît, treballant en el BIPM amb un equip especialment desenvolupat, van determinar que la longitud del metre patró internacional era igual a 1553163. Cinc vegades la longitud d'ona de la línia vermella de l'espectre d'emissió del vapor de cadmi excitat elèctricament.^[11] En 1907, la Unió Internacional per a la Cooperació en Recerques Solars (que posteriorment es va convertir en la Unió Astronòmica Internacional) va definir l'àngstrom internacional com exactament 1/6438.4696 de la longitud d'ona d'aquesta línia (en aire sec a 15 °C  (escala d'hidrogen) i una pressió de 760 mmHg per a un valor de l'acceleració de gravetat de 9.8067 m/s²).^[12]

Aquesta definició va ser aprovada en la setena Conferència General de Pesos i mesures (CGPM) en 1927, però la definició material del metre es va mantenir fins a 1960.^[13] Des de 1927 fins a 1960, l'àngstrom va continuar sent una unitat de longitud secundària per al seu ús en espectroscòpia, definida per separat del metre. En 1960, el mateix metre es va redefinir en termes espectroscòpics, la qual cosa va permetre redefinir l'àngstrom com exactament 0,1 nanòmetres.

Si bé encara s'utilitza àmpliament en física i química, l'àngstrom no és una part formal del Sistema Internacional d'Unitats (SI). La unitat més pròxima del SI és el nanòmetre (10⁻⁹ m). El Comitè Internacional de Pesos i mesures va desaconsellar oficialment el seu ús, i ni tan sols l'esmenta en la novena edició de la norma oficial (2019). L'àngstrom tampoc està inclòs en el catàleg d'unitats de mesura de la Unió Europea que poden utilitzar-se en el seu mercat interior.^[14]

Àngstrom asterisc

Després de la redefinició del metre en termes espectroscòpics, l'àngstrom es va redefinir formalment com 0,1 nanòmetres. No obstant això, durant un temps es va pensar que era necessària una unitat separada de grandària comparable definida directament en termes espectroscòpics. En 1965, J. A. Bearden va definir l′àngstrom asterisc (símbol: Å) com 0,202901 vegades la longitud d'ona de la línia de ${\textstyle \kappa _{\alpha 1}}$.^[15][16] Aquesta unitat auxiliar pretenia tenir una precisió de cinc parts per milió de la versió derivada del nou metre. Al cap de deu anys, la unitat s'havia considerat tant insuficient (amb precisions més pròximes a les quinze parts per milió) com a obsoleta a causa dels equips de mesurament de precisió més alta.^[17]

Símbol

Codificació d'Unicode. La tercera opció ja no s'utilitzarà.

El símbol de l'àngstrom és Å, lletra pertanyent a l'alfabet suec i inicial del cognom del físic suec Anders Jonas Ångström (1814-1874).

Per raons de compatibilitat, Unicode inclou el símbol formal U+212B Å angstrom sign (entitat HTML Å, Å, o Å), que està obsolet.^[18]

El símbol «àngstrom» es normalitza en U+00C5 Å latin capital letter a with ring above (entitat HTML Å, Å, o Å).^[19] El consorci Unicode recomana utilitzar aquest últim.^[18]

Abans de la composició tipogràfica digital, l'àngstrom (o «unitat àngstrom») s'escrivia a vegades com «U. A.». Aquest ús és evident en l'article de Bragg sobre l'estructura del gel,^[20] que dona les constants de xarxa dels eixos «c» i «a» com 4,52 U. A. i 7,34 U. A., respectivament.

Ambiguament, l'abreviatura «a. u.» també pot referir-se a la unitat atòmica de longitud, el radi de Bohr (d'al voltant de 0,53 Å) a la molt major UA (unitat astronòmica), que és la distància mitjana entre la Terra i el Sol (d'al voltant de 150 milions de quilòmetres).^[21][22][23]

L'àngstrom i el sistema internacional de mesures

Exemple sobre com els radis atòmics teòrics calculats en àngstroms es tracen com una funció del nombre atòmic.

L'àngstrom no és una unitat del sistema internacional de mesures. No obstant això, és considerada com una de les unitats útils per a respondre a necessitats específiques d'uns certs camps científics tècnics. La publicació El Sistema Internacional d'Unitats (SI) de l'Oficina Internacional de Pesos i mesures, editat pel Centre Espanyol de Metrologia, disponible electrònicament, la inclou en la taula 8 («Altres unitats no pertanyents al SI»), i diu:^[24]

«

L'àngstrom s'utilitza àmpliament en la cristal·lografia de positrons en química analítica perquè tots els enllaços químics es troben en el rang d'1 a 6 àngstroms. No obstant això, l'àngstrom no ha estat sancionat oficialment pel CIPM ni per la CGPM.

»

i sobre el seu ús adverteix que unes certes unitats no pertanyents al SI encara apareixen en publicacions científiques, tècniques i comercials i que continuaran en ús durant molts anys. No obstant això, també assenyala que els científics han de tenir la llibertat d'utilitzar a vegades aquestes unitats si ho consideressin convenient, encara que la inclusió de tals unitats en els seus textos no implica la recomanació del seu ús.