Una propiedad característica: la densidad

La masa y el volumen son propiedades generales de la materia. Hay otras propiedades que sí permiten identificar una sustancia frente a otras. Son las propiedades características, una de las cuales es la densidad.

La densidad (d) es una propiedad característica de las sustancias. Se define como el cociente entre la masa de un sistema material y el volumen que ocupa: d = m V

La densidad es una magnitud derivada, que se mide en kg/m3 en el Sistema Internacional. Otra unidad bastante frecuente es el g/cm3. La equivalencia entre ambas unidades es la siguiente:

1 g/cm3 = 1 000 kg/m3

Como es una propiedad característica, la densidad puede utilizarse para caracterizar una sustancia frente a otras. Esto quiere decir que cada sustancia tiene su valor de densidad propio en ciertas condiciones. Por ejemplo, el agua a 25 ºC tiene una densidad de 1 g/cm3, mientras que el hierro sólido a la misma temperatura posee una densidad de casi 7,9 g/cm3.

La densidad indica la masa que tiene una determinada porción de materia. Si la densidad del agua es 1 g/cm3, significa que 1 cm3 de agua tiene una masa de 1 g; por tanto, si tenemos 5 L de agua, que equivalen a 5 000 cm3, la masa será de 5 000 g, equivalentes a 5 kg.

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➚ El agua y el hierro son sustancias con distinta densidad.

Para determinar la densidad de una aleación metálica, se mide la masa de un lingote y se calcula su volumen. La masa resulta ser 1,55 kg y el volumen, 240 cm3. Halla su densidad en g/cm3 e interpreta el resultado.

Nos dan el dato de la masa en kilogramos; por tanto, lo primero que haremos será expresar el valor de la masa en gramos: m = 1,55 kg · 1 000 g 1 kg = 1550 g

Con la masa y el volumen en las unidades adecuadas, ya podemos calcular la densidad: d = m V = 1 550 g 240 cm3 = 6,46 g/cm3

La densidad de la aleación es de 6,46 g/cm3. Esto significa que 1 cm3 de dicha aleación tiene una masa de 6,46 g.

4. Calcula la densidad en cada caso a partir de los datos que se indican, expresándola en kg/m3 y en g/cm3: a) m = 30 g; V = 15 cm3 b) m = 0,2 kg; V = 140 cm3 c) m = 150 kg; V = 0,12 m3 d) m = 1,3 · 106 g; V = 2,5 m3

5. Una sustancia tiene una densidad de 4,25 g/cm3. ¿Cuál sería la masa de una porción de 60 cm3? ¿Qué volumen ocuparían 314,5 g de la sustancia? Realiza los cálculos utilizando la fórmula de la densidad, y despejando la masa o el volumen, según corresponda.

Además de la masa, el volumen y la densidad, existen otras muchas propiedades de la materia. Algunas son de tipo cualitativo, como el color, y no pueden expresarse mediante una cantidad. Otras propiedades son magnitudes, ya que se pueden medir.

En la mayoría de los casos, tanto unas como otras suelen ser propiedades características, es decir, que permiten identificar una sustancia o caracterizarla frente a otras. Observa algunos ejemplos:

■ Hay propiedades que se refieren al aspecto de un sistema material. Además del color, destacan el brillo, muy característico –aunque no exclusivo– de los metales, el estado de agregación a la temperatura ambiente o la textura.

■ Otras propiedades más interesantes hacen referencia al comportamiento físico del material al someterlo a distintos procesos. Así, rayando la superficie podemos evaluar su dureza, o, sometiéndolo a una fuerza, ver si es o no elástico.

■ Otras propiedades físicas de utilidad tecnológica son la conductividad térmica o eléctrica, es decir, si el material conduce el calor o la electricidad, y la maleabilidad y la ductilidad, que consisten en que se pueden hacer láminas e hilos.

¿Cómo se mide la dureza?

La dureza se define como la capacidad de una sustancia o un material para rayar a otros. Se puede medir a través de una escala, que se conoce como escala de Mohs, en la cual la sustancia más blanda es el talco y la más dura conocida es el diamante, que raya a cualquier otro material y no puede ser rayado por ninguno.

Dureza Mineral Dureza Mineral

1 Talco 6 Ortoclasa

2 Yeso 7 Cuarzo

3 Calcita 8 Topacio

4 Fluorita 9 Corindón

5 Apatito 10 Diamante

➚ Escala de Mohs.

■ Finalmente, hay un grupo de propiedades que se relacionan con el comportamiento químico de una sustancia, o, lo que es lo mismo, con sus transformaciones. Aquí podríamos mencionar la facilidad de oxidación, el tipo de productos a los que da lugar al combinarla con ciertos reactivos, si es estable o se descompone, si es combustible o si emite radiactividad.

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6. Las propiedades de la materia se pueden clasificar atendiendo a otros criterios. Investiga en libros o en Internet qué son las propiedades intensivas y extensivas de la materia, indicando algunos ejemplos de cada tipo. Una vez que tengas claros los conceptos, justifica qué tipo de propiedades son la masa, el volumen y la densidad de acuerdo con esta clasificación.