Densidad
La densidad es la masa de una sustancia por unidad de volumen y permite identificar materiales y predecir si flotan o se hunden.
La densidad es la magnitud que relaciona la masa de una sustancia con el volumen que ocupa. Es una propiedad específica de cada material, y por eso sirve para identificar sustancias, predecir si un objeto flotará o se hundirá y comprobar la pureza de una muestra.
¿Qué es la densidad?
La densidad (ρ, letra griega «ro») indica cuánta masa hay contenida en cada unidad de volumen. Se calcula dividiendo la masa entre el volumen:
En el Sistema Internacional se mide en kilogramos por metro cúbico (kg/m³). En química se usan más el gramo por centímetro cúbico (g/cm³), idéntico al g/mL, y el gramo por litro (g/L), habitual en gases. La equivalencia útil es 1 g/cm³ = 1000 kg/m³.
La densidad es una propiedad intensiva: no depende de la cantidad de materia. Un gramo de hierro y una tonelada de hierro tienen la misma densidad, 7,87 g/cm³, aunque sus masas sean muy distintas. En cambio, sí varía con la temperatura y, en los gases, también con la presión. Puedes ampliar el concepto en densidad de la materia.
Densidades de sustancias comunes
| Sustancia | Densidad aproximada | Estado y condiciones |
|---|---|---|
| Aire | 1,2 kg/m³ | Gas, 20 °C y 1 atm |
| Etanol | 0,789 g/cm³ | Líquido, 20 °C |
| Hielo | 0,917 g/cm³ | Sólido, 0 °C |
| Agua | 1,000 g/cm³ | Líquido, 4 °C (a 20 °C, 0,998 g/cm³) |
| Aluminio | 2,70 g/cm³ | Sólido |
| Hierro | 7,87 g/cm³ | Sólido |
| Cobre | 8,96 g/cm³ | Sólido |
| Plomo | 11,34 g/cm³ | Sólido |
| Mercurio | 13,5 g/cm³ | Líquido, 20 °C |
| Oro | 19,3 g/cm³ | Sólido |
El elemento más denso conocido en condiciones normales es el osmio, con unos 22,6 g/cm³.
Factores que influyen en la densidad
Temperatura
Al calentar una sustancia, sus partículas se separan algo más y el volumen aumenta, de modo que la densidad disminuye. Por eso el aire caliente asciende. El agua es una excepción llamativa: alcanza su máxima densidad a unos 4 °C, y al congelarse se expande, por lo que el hielo flota. Este comportamiento tiene una enorme importancia para la vida en lagos y ríos.
Presión
Apenas afecta a sólidos y líquidos, pero es decisiva en los gases. Para un gas ideal:
donde P es la presión, M la masa molar, R la constante de los gases y T la temperatura absoluta.
Densidad relativa y flotación
La densidad relativa compara la densidad de una sustancia con la del agua (a 4 °C) y no tiene unidades. Según el principio de Arquímedes, un cuerpo sumergido recibe un empuje igual al peso del fluido que desaloja. Flota si su densidad es menor que la del fluido y se hunde si es mayor. Así se explica que el aceite (cerca de 0,92 g/cm³) quede sobre el agua en una mezcla heterogénea, y que la decantación permita separar líquidos inmiscibles de densidades distintas.
Cómo se mide
- Sólidos regulares: se pesa y se calcula el volumen a partir de sus dimensiones.
- Sólidos irregulares: se mide el volumen por desplazamiento de agua en una probeta.
- Líquidos: con un picnómetro, una probeta y una balanza, o con un densímetro (areómetro).
Ejercicios resueltos
1. Un cubo macizo de 2,0 cm de arista tiene una masa de 62,4 g. ¿Cuál es su densidad?
V = 2,0³ = 8,0 cm³. ρ = 62,4 g / 8,0 cm³ = 7,8 g/cm³, un valor cercano al del hierro.
2. ¿Qué masa tienen 250 mL de etanol (ρ = 0,789 g/mL)?
m = ρ × V = 0,789 g/mL × 250 mL = 197 g.
3. Calcula la densidad del dióxido de carbono (M = 44,01 g/mol) a 0 °C y 1 atm. Usa R = 0,0821 atm·L/(mol·K).
ρ = P·M / (R·T) = (1 × 44,01) / (0,0821 × 273,15) ≈ 1,96 g/L. Es mayor que la del aire (1,29 g/L en esas condiciones), por eso el CO₂ se acumula en zonas bajas.
4. ¿Qué fracción de un bloque de hielo (0,917 g/cm³) queda sumergida cuando flota en agua dulce (1,000 g/cm³)?
Fracción sumergida = ρ(hielo) / ρ(agua) = 0,917 / 1,000 = 0,917, es decir, el 91,7 %.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la densidad?
ρ = m / V: la masa de la sustancia dividida entre el volumen que ocupa. Si conoces dos de las tres magnitudes puedes despejar la tercera.
¿La densidad es lo mismo que el peso?
No. El peso es una fuerza que depende de la gravedad; la densidad es una propiedad del material. Un kilo de plumas y un kilo de plomo pesan lo mismo, pero el plomo ocupa mucho menos volumen porque es más denso.
¿Por qué el hielo flota en el agua?
Porque al congelarse el agua forma una estructura abierta con huecos entre moléculas, y su densidad baja a 0,917 g/cm³, menor que la del agua líquida.
¿La densidad cambia con la temperatura?
Sí. Casi todas las sustancias se dilatan al calentarse y su densidad disminuye. Por eso se indica siempre la temperatura al dar un valor de densidad, sobre todo en líquidos y gases.
Referencias
- Chang, R. y Goldsby, K. A. Química. McGraw-Hill.
- Haynes, W. M. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press.
- Bureau International des Poids et Mesures. Le Système international d’unités (Folleto del SI).
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Densidad». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/densidad/
