Densidad de la materia

Te explicamos qué es la densidad y qué tipos de densidad existen. Ejemplos de la densidad absoluta de distintas sustancias.

¿Qué es la densidad de la materia?

La densidad es una magnitud escalar, de uso frecuente en la física y la química, que se refiere a la cantidad de masa presente en un cuerpo o una sustancia determinados por unidad de volumen. Suele representarse mediante el símbolo ρ.

Dos cuerpos o sustancias del mismo exacto tamaño y proporciones pueden presentar densidades distintas, y esto se mide a través de la densidad media, que es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa en el espacio, de acuerdo a la siguiente fórmula:

donde m es la masa y V el volumen, por lo que la unidad de medición de la densidad en el Sistema Internacional será el kilogramo por metro cúbico (kg/m³) o unidades de medidas equivalentes.

Las variaciones de temperatura y presión inciden sobre la medición de la densidad de una sustancia.

La densidad de la materia se asocia a menudo con la historia del filósofo griego Arquímedes, a quien supuestamente encargaron la tarea de determinar si la corona del rey había sido forjada usando oro puro o si había sido hecha de una aleación con otros metales.

Durante un baño de inmersión, Arquímedes se dio cuenta de que podía calcular el volumen de la corona sumergiéndola en agua y midiendo el desplazamiento del líquido, sin tener que fundirla o romperla. Luego podía pesar la corona (para tener su masa) y determinar, usando la fórmula que arriba detallamos, la densidad de la corona. Comparó los valores de la densidad calculada de la corona con la densidad del oro puro (que es una constante), y supo de esta forma si se trataba de oro puro o de una aleación, pues la densidad del oro habría variado al mezclarlo con otros metales.

Ver también: Peso específico

Tipos de densidad

Existen varios tipos de densidad de la materia:

• Densidad absoluta. Por lo general, hablamos de densidad absoluta cuando empleamos el término densidad, y es una magnitud intensiva calculada, como dijimos arriba, a partir del volumen y la masa. Sus unidades de medida en el SI son el (kg/m³).
• Densidad relativa. Este otro tipo, en cambio, surge de la comparación entre la densidad de la sustancia en cuestión y alguna otra que le sirve de referente, por lo que se trata de una magnitud adimensional (sin unidades). Para los líquidos y sólidos, se emplea la densidad del agua como referente (a 1atm y 4 °C), mientras que para los gases se emplea la del aire (a 1atm y 0 °C). Se calcula de la siguiente forma:
  
  donde 𝛒r es la densidad relativa, 𝛒 es la densidad absoluta y 𝛒0 es la densidad de la sustancia de referencia.
• Densidad aparente. Se aplica a materiales heterogéneos, así como a los porosos, cuya mezcla incide en la densidad (siendo menor que si se compactase cada elemento por separado). De allí que este tipo de densidad no dependa de la naturaleza de la materia, sino del modo en que se encuentre dispuesta. Por ejemplo, si tenemos un material hidratado su densidad aparente será:
  
  donde 𝛒_a es la densidad aparente del material, mh es la masa del material secado y V0 es el volumen del material hidratado, es decir, sin secar.

Ejemplos de densidad

Algunos ejemplos de la densidad absoluta de distintos elementos y sustancias (expresados en sus unidades apropiadas) pueden ser:

• Magnesio (Mg). 1,738 g/cm³
• Calcio (Ca). 1,54 g/cm³
• Hierro (Fe). 7,874 g/cm³
• Molibdeno (Mo). 10,22 g/cm³
• Plata (Ag). 10,5 g/cm³
• Oro (Au). 19,3 g/cm³
• Iridio (Ir). 22,562 g/cm³
• Dubnio (Db). 29,3 g/cm³
• Bohrio (Bh). 37,1 g/cm³
• Agua (H2O). 1 g/cm³
• Aceite. 0,92 g/cm³
• Aire. 1,225 kg/m³