Electronvoltio
Unidad ajena al SI admitida para su uso · magnitud: energía
01 · Definición
El electronvoltio nació en los laboratorios de aceleradores: contar la energía de las partículas en julios es tan incómodo como medir en micras la distancia entre dos ciudades.
Un electronvoltio es la energía que adquiere un electrón al recorrer una diferencia de potencial de un voltio. La definición se convierte de inmediato en número: la carga del electrón por el voltio da 1,602 176 634·10⁻¹⁹ julios — valor exacto desde 2019, porque la carga elemental quedó fijada por la definición del amperio. La unidad cubre toda la física de las escalas pequeñas: la energía de enlace de una molécula son unos pocos electronvoltios, un cuanto de rayos X son decenas de kiloelectronvoltios, un protón del Gran Colisionador de Hadrones son siete teraelectronvoltios.
La energía de un fotón en electronvoltios es 1240 dividido por la longitud de onda en nanómetros. La luz verde de 550 nm son 2,25 eV, y todo lo visible cabe entre 1,65 y 3,26 eV. Un solo número sustituye a la constante de Planck en el bolsillo.
02 · Conversión
Escriba una energía: la ficha la convierte
El electronvoltio es la única unidad que se traduce cómodamente a cuatro escalas a la vez: energía, temperatura, longitud de onda y masa. Los físicos usan las cuatro como sinónimos: «una transición de dos electronvoltios» y «una línea en 620 nanómetros» describen lo mismo.
Por E = mc² el electronvoltio pasa a ser también medida de masa. El electrón pesa 511 keV/c², el protón 938 MeV/c², el bosón de Higgs 125 GeV/c². En física de partículas suele omitirse la división por c².
| Unidad | Nombre | Valor | Dónde se encuentra |
|---|---|---|---|
| eV | electronvoltio | 1 | enlaces moleculares, espectros atómicos |
| meV | milielectronvoltio | 1000 | vibraciones de la red, ruido térmico |
| keV | kiloelectronvoltio | 0,001 | rayos X, capas internas |
| MeV | megaelectronvoltio | 1·10⁻⁶ | transiciones nucleares, masas de partículas |
| GeV | gigaelectronvoltio | 1·10⁻⁹ | colisionadores, la masa del protón |
| TeV | teraelectronvoltio | 1·10⁻¹² | el límite de los aceleradores, rayos cósmicos |
Una misma línea se lee de cuatro maneras: como energía, como longitud de onda de un fotón, como temperatura kT y como masa en eV/c². Los físicos las usan como sinónimos.
03 · Órdenes de magnitud
del ruido térmico a los rayos cósmicosenlace químico y luz visible
04 · Instrumentos de medida
Con qué se miden los electronvoltios
Descompone la radiación según la energía de sus cuantos. Un detector de germanio distingue las líneas con precisión de un kiloelectronvoltio.
La energía del haz la fija la tensión total que la partícula ha recorrido: de ahí tomó su nombre la unidad. El LHC acelera un protón hasta 7 TeV.
Mide la energía de los electrones arrancados por la luz: la diferencia entre el cuanto y la energía cinética da la energía de enlace en la sustancia.
Absorbe la partícula entera y mide la energía liberada en gigaelectronvoltios. Así se halló el bosón de Higgs en 125 GeV.
05 · Reglas de escritura
e minúscula, V mayúscula, el prefijo delante de ambas
El símbolo se escribe seguido: keV, MeV, GeV — el prefijo va delante de toda la unidad, no entre sus letras. Una E mayúscula significaría exa; una v minúscula, nada. En el texto corrido se admite la grafía local del nombre, pero en fórmulas y tablas es preferible el símbolo latino.
En física de partículas rige un sistema en el que c = 1, y la masa se escribe simplemente en GeV sin dividir por el cuadrado de la velocidad de la luz. Fuera de ese campo no cabe omitir el c²: eV y eV/c² son magnitudes distintas.
06 · Unidades vecinas
El electronvoltio está en la juntura de tres unidades del SI: la carga del electrón pone el factor, el voltio da la definición, el julio el resultado. Por las constantes de Planck y de Boltzmann se convierte en frecuencia y en temperatura.
manda en la aceleración
e · V
1,602·10⁻¹⁹
A 300 K la energía térmica kT vale 25,9 meV: ese valor fija la escala de los procesos térmicos en electrónica y en química.
07 · Sección histórica
Vecinas en las escalas atómicas
La unidad de energía del sistema CGS. Para las escalas atómicas resultó demasiado grande: el electronvoltio es seiscientas mil millones de veces menor que el ergio.
La energía de ionización del hidrógeno: 13,6 eV. Los espectros atómicos se siguen contando en rydbergs y en centímetros inversos.
La unidad atómica de energía, el doble del rydberg. Los cálculos de moléculas se llevan justamente en ella: así desaparecen todas las constantes de las ecuaciones.
Energía de enlace referida al mol de sustancia. La bioquímica y la química orgánica se aferran a ella; la física pasó a los electronvoltios.
Una unidad ajena al SI que en 2019 se volvió más exacta que el julio
Antes de la reforma del SI el electronvoltio era aproximado: su valor dependía de la carga medida del electrón y se afinaba con cada nuevo experimento. En 2019 la carga elemental quedó fijada por definición —exactamente 1,602 176 634·10⁻¹⁹ culombios— y el factor de conversión de electronvoltios a julios pasó a ser un número exacto, sin incertidumbre. Se dio una situación curiosa: una unidad ajena al SI, que el SI apenas «admite para su uso», está ahora ligada al julio con rigor absoluto, mientras que muchas magnitudes dentro del propio sistema se miden con exactitud finita.
Catálogo · unidades de medida
Una ficha para cada magnitud
Siete unidades básicas del SI, veintidós derivadas con nombre propio y las unidades ajenas al sistema sin las que no se apañan ni la técnica ni la vida diaria. Cada una, una hoja aparte: definición, conversión, instrumentos, reglas de escritura. En 5 idiomas.
Unidades ajenas al SI
abrir la ficha del electronvoltioUnidades básicas del SI
en terracota, las que están detrás del electronvoltioUnidades derivadas del SI con nombre propio
veintidós fichasIdioma de la ficha
5 idiomas. El símbolo eV y las fórmulas no se traducen: son iguales en todos los idiomas; se traducen la prosa, los ejemplos y las reglas de escritura propias de cada escritura.