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Química · Unidad 1 — Naturaleza de la química y sistemas materiales

Densidad

La densidad es la propiedad que conecta lo que se mide fácil —un volumen— con lo que las fórmulas piden —una masa—. En química se usa todo el cuatrimestre como puente, no como tema.

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La explicación

La definición y sus tres despejes

δ = m / V   ·   m = δ · V   ·   V = m / δ

Conviene no memorizar los tres: memorizar el primero y despejar. Lo que sí conviene tener automatizado es qué unidades tiene cada uno, porque ahí es donde se cuela el error.

Las unidades deciden si la cuenta está bien planteada

Antes de reemplazar, mirá si las unidades se cancelan:

g/cm³ × cm³ = g ✔     g ÷ g/cm³ = cm³ ✔

Si al hacer la cuenta te quedan unidades raras —g²/cm³, por ejemplo—, multiplicaste donde había que dividir. Este control atrapa el error antes de que salga el número, y es más rápido que revisar la cuenta.

Es una propiedad intensiva

La densidad no depende de cuánto material haya. Una gota de agua y una pileta tienen la misma densidad. La masa y el volumen sí dependen del tamaño —son extensivas— pero su cociente no.

Por eso la densidad sirve para identificar una sustancia: es una especie de huella, mientras que la masa no dice nada sobre qué es.

Flota o se hunde

δ del cuerpo < δ del líquido → flota
δ del cuerpo > δ del líquido → se hunde

Con el agua a 1,00 g/cm³ de referencia, el hielo (0,92) flota y el hierro (7,9) se hunde. Es el mismo criterio que vas a reencontrar en hidrostática.

La trampa de las mezclas

Al mezclar dos líquidos, la densidad de la mezcla no es el promedio de las dos densidades, salvo que los volúmenes sean iguales. Hay que hacer la cuenta completa:

δmezcla = (m₁ + m₂) / (V₁ + V₂)

Promediar es el atajo que más se cobra ejercicios, porque con volúmenes distintos da otro número y no se nota que está mal.

Un ejercicio resuelto, paso a paso

Se mezclan 100 cm³ de etanol (δ = 0,789 g/cm³) con 300 cm³ de agua (δ = 1,00 g/cm³). Suponiendo que los volúmenes se suman, calculá la densidad de la mezcla. ¿Da lo mismo que promediar las dos densidades?

Las masas, una por una. La densidad es el puente de volumen a masa:

metanol = 0,789 g/cm³ × 100 cm³ = 78,9 g
magua = 1,00 g/cm³ × 300 cm³ = 300 g

Los totales. Se suman por separado: las masas con las masas, los volúmenes con los volúmenes.

mtotal = 78,9 + 300 = 378,9 g   ·   Vtotal = 400 cm³

La densidad de la mezcla es el cociente de los totales, no otra cosa:

δ = 378,9 g / 400 cm³ = 0,947 g/cm³

¿Y promediando? Daría (0,789 + 1,00)/2 = 0,895 g/cm³, que no es lo mismo.

Por qué el promedio falla. Promediar trata a los dos líquidos como si aportaran igual, y acá el agua aporta el triple de volumen. El resultado correcto tiene que quedar más cerca del agua, que es la que manda: 0,947 está cerca de 1,00, y 0,895 está en el medio. Ese razonamiento sirve de control aunque no recuerdes la fórmula.

Con volúmenes iguales el promedio sí habría dado bien, y por eso el error pasa desapercibido tantas veces.

Dónde se cae la mayoría

Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.

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