Densidad y peso específico relativo

Densidad

La densidad designa a la masa o cantidad de materia de una sustancia contenida en una unidad de su volumen. Una sustancia densa es aquella que tiene una gran cantidad de materia en un volumen pequeño.

Donde:

δ: densidad.

m: masa

V: volumen.

En Química, la densidad de los sólidos y de los líquidos se expresa normalmente en gramos por centímetro cúbico (g/cm³). La densidad de los gases se expresa en gramos por litro (g/l).

Como el litro es una unidad de volumen que depende de la aceleración de la gravedad, es más correcto emplear decímetros cúbicos, así la densidad de gas se puede expresar como g/dm³ ≅ g/l.

En Química es una excepción, la unidad oficial para densidad según el SI es kg/m³.

Ejemplo:

Calcular la densidad de un cuerpo de 420 g de masa que ocupa un volumen de 52 cm³. Luego expresarlas en unidades del SI.

Datos:

m = 420 g

V = 52 cm³

Fórmula:

Solución:

Aplicamos la fórmula de densidad:

Reemplazamos por los datos y calculamos:

δ = 8,08 g/cm³

Convertimos las unidades al SI:

δ = 8.080 kg/m³

Densidad del agua

La densidad del agua a 4 °C es:

δₐ = 1 g/cm³

δₐ = 1.000 g/dm³

δₐ = 1.000 kg/m³

Peso específico relativo

El peso específico de un cuerpo es un número que designa la relación de la masa (o peso) de un cuerpo y la masa (o peso) de un volumen igual de la sustancia que se toma como patrón.

En sólidos y líquidos se adopta la densidad del agua como patrón, mientras que los gases la densidad patrón es la del aire.

El agua se toma a veces a 4 °C, la temperatura a la cual tiene su densidad máxima. En caso de que se utilice otra temperatura debe indicarse.

Como la densidad del agua no varía más de 0,5 % en todo el intervalo de temperaturas de 0 °C a 30 °C, el valor redondeado de δₐ = 1 g/cm³ puede utilizarse como normal para los cálculos de pesos específicos en que la sustancia experimental se pesa y compara con el agua a la temperatura ordinaria del laboratorio. Si se desea mayor exactitud, las sustancias deben definirse por su densidad mejor que por su peso específico.

ρᵣ: peso específico relativo (adimensional)

Si una pieza de aluminio pesa 2,7 veces lo que un volumen igual de agua, su peso específico relativo es 2,7 en cualquier sistema de unidades. Si este hecho se aplica al intervalo de temperaturas de 0 °C a 30 °C en que la densidad del agua es de 1 g/cm³, la densidad del aluminio es de 2,7 g/cm³.

Dentro de la precisión antes dicha, la densidad y el peso específico relativo de cualquier sustancia son numéricamente iguales si la densidad se expresa en g/cm³.

El peso específico relativo de una sustancia es el mismo en cualquier sistema de unidades ya que expresa el cociente de la masa de la sustancia dividida por la masa de un volumen igual de agua. Se expresa por un número puro sin unidades.

Ejemplo:

Calcular el peso específico relativo con los datos del ejemplo anterior.

Datos:

m = 420 g

V = 52 cm³

Fórmula:

Solución:

m: 420 g de sustancia ocupan 52 cm³.

Entonces: 52 cm³ de agua tiene una masa de 52 g (δₐ = 1 g/cm³).

Aplicamos la fórmula:

ρᵣ = 8,08

Tal como se explicó anteriormente, si la densidad es δ = 8,08 g/cm³ el peso específico relativo es numéricamente igual ρᵣ = 8,08, sin unidades.

El peso específico relativo también se puede expresar como la razón entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua a 4 °C.

Bibliografía:

Jerome L. Rosenberg. "Teoría y problemas de química general". Libros McGraw-Hill de México S. A. de C. V. México.

Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina