¿Qué es la densidad?

Las mediciones de densidad comprueban la pureza y la concentración de una muestra y ofrecen información de su composición. La medición de la densidad resulta fundamental para asegurar la calidad tanto de materias primas como de productos acabados en diferentes sectores.

Por ejemplo, se sabe que la densidad del agua ultrapura a 20 °C es de 0,998203 g/cm³: cualquier desviación de ese valor ± tolerancia indicaría que la muestra de agua contiene impurezas.

En esta página, descubrirá conceptos básicos sobre la medición de la densidad.

Medir la densidad de los sólidos con una balanza es un proceso fácil y cómodo que ofrece resultados muy fiables en comparación con otros métodos en los que el volumen de la pieza se determina de manera independiente al peso. Al convertir una balanza de laboratorio estándar con la adición de un kit para la determinación de la densidad, evita la necesidad de adquirir un equipo especializado para llevar a cabo este sencillo procedimiento. De este modo, la compra del kit para la determinación de la densidad resulta una inversión muy rentable. Con la adición de un cuerpo de desplazamiento de vidrio de un volumen conocido, el kit para la determinación de la densidad puede usarse además para determinar la densidad de las muestras líquidas.

La aplicación integrada Density ofrece instrucciones paso a paso que facilitan su uso incluso para los operarios más inexpertos.

Existen distintos tipos de instrumentos para medir la densidad:

En este vídeo puede comprobar si está siguiendo los pasos correctos para lograr una medición de la densidad adecuada con un picnómetro. Además, comparamos la medición de la densidad realizada con un picnómetro frente a una con un medidor de densidad digital.

¿Sabe que un cambio de temperatura de 0,1 °C puede tener un impacto de 0,0001 g/cm³ en la densidad medida?

La temperatura influye en el espacio necesario para que quepan los átomos en una molécula. La vibración aumenta con una temperatura más alta, lo que separa más los átomos y, por lo tanto, reduce el valor de densidad.

Por tanto, cuanto mayor sea la temperatura, mayor será el volumen y menor la densidad. Si la temperatura desciende, el volumen es menor y la densidad aumenta. Sin embargo, la masa de la sustancia no cambia.

La única excepción a esta regla es el agua líquida, que alcanza su pico de densidad a los 3,98 °C, por encima de este punto aumenta el volumen de agua y se vuelve menos densa. Cuando el agua se enfría, ocurre lo contrario.

Nota: la relación entre la temperatura, el volumen y la densidad no es una función lineal y depende de la capacidad calorífica específica, el calor de vaporización y otros factores de cada sustancia.

Una simple burbuja de aire presente en un líquido medido puede causar una enorme diferencia en su densidad y lo mismo ocurre con las impurezas.

Por ejemplo, un picnómetro de vidrio se basa en la masa para calcular el valor de densidad. Si hay una burbuja de aire o una contaminación, p. ej., debida a una limpieza inadecuada, la masa que se ha medido y que se muestra en la balanza será incorrecta. Esto nos lleva a un valor de densidad incorrecto.

Lo mismo se aplica para un medidor de densidad digital, que se basa en el principio de medición de tubo en U para la determinación de la densidad.

• Sin embargo, los medidores de densidad digitales modernos cuentan con un BubbleCheck™ automático para ayudar al usuario durante el procedimiento de medición de la densidad.
• Además, para evitar la contaminación cruzada provocada por una limpieza inadecuada, los usuarios pueden medir la densidad del aire. Si el resultado de la medición está dentro de los límites, significa que la célula de medición se ha limpiado correctamente.
  

Si estás en Ciudad de México a 3930 metros de altura sobre el nivel del mar, la presión del aire local será más baja que en Río de Janeiro, que está al nivel del mar o a 0 metros. Esto quiere decir que la presión del aire está directamente relacionada con la altitud.

Ya que los gases y los líquidos son fluidos, debe tenerse en cuenta la siguiente información:

• El gas (p. ej., aire), es un fluido compresible, que cambia de volumen a diferentes presiones.
• Los líquidos (p. ej., agua), son fluidos incompresibles, por lo que su volumen es constante a diferentes presiones. Si se aplicara una presión de aire extremadamente alta, los líquidos podrían volverse compresibles, pero no ocurre lo mismo con los fines de medición de la densidad analítica.
  

Si la medición de la densidad se realiza con un instrumento manual (p. ej., el picnómetro), el valor de la presión del aire no se tiene en cuenta.

Los medidores de densidad digitales modernos cuentan con un barómetro (sensor de presión) integrado para medir la presión del aire local, que establece automáticamente el valor de la densidad del aire de referencia. Este valor es importante por dos motivos:

1. Mientras se ajusta el instrumento, se deben medir el valor del agua y el aire. La presión tiene un efecto sobre el valor del aire y, como consecuencia, en todas las mediciones posteriores.
   Obtenga más información sobre el ajuste del instrumento ahora. Descargue la guía gratuita sobre la medición de la densidad
2. Durante las operaciones diarias, la limpieza de una célula de medición debe realizarse para asegurar buenos resultados evitando la contaminación cruzada. El valor de la densidad del aire medido se compara con el valor del aire de referencia establecido. Si los resultados están dentro de una cierta tolerancia, la célula del instrumento está limpia.
   

Si una sustancia es viscosa, ¿es más densa que un líquido menos viscoso?

La viscosidad describe la resistencia de un líquido a fluir, informalmente determinada como el “espesor” de un fluido y, en principio, no tiene relación directa con la densidad.

Sin embargo, la viscosidad puede influir en la determinación de la densidad dependiendo del método que se use.

Mediciones con:

• Picnómetro: sin influencia, pero el muestreo y la limpieza son tediosos. Además, la estabilización de la temperatura cuando se hace con un baño termostático es lenta.
• Hidrómetro: sin influencia, pero el muestreo, la lectura de valores y la limpieza son pesados.
• Medidor de densidad digital: tiene influencia, ya que la muestra amortigua la frecuencia de oscilación del tubo en U vibrante.
  

Relación entre viscosidad y densidad

• Como se observa en el gráfico, a medida que la viscosidad aumenta, también lo hacen los errores de densidad.
• Sin embargo, los medidores de densidad digitales modernos corrigen automáticamente los errores producidos por la viscosidad, lo que asegura la máxima exactitud y mediciones rápidas.

1. Soluciones acuosas, disolventes (orgánicos) de laboratorio
2. Soluciones sulfúricas
3. Aceite de motor
4. Detergente de cocina
5. Jarabe
   

Definición de densidad relativa

La densidad relativa es la relación entre las densidades absolutas de dos sustancias, donde el divisor se considera la sustancia de referencia. Si esta sustancia no está especificada, se asume que es agua a 3,98 °C y, por lo tanto, tiene una densidad de 0,999972 g/cm³ o 999,972 kg/m³. Según la ecuación, la densidad relativa no tiene unidades.

Definición de gravedad específica

La gravedad específica es la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua. Si la temperatura no está especificada, se asume que es agua a 3,98 °C y, por lo tanto, tiene una densidad de 0,999972 g/cm³ o 999,972 kg/m³.

Definición de densidad o densidad absoluta

La densidad absoluta es la relación entre la masa y el volumen de una sustancia a una presión y una temperatura determinadas, lo que se corresponde con su peso al vacío. Este concepto también se usa en la medición de la densidad hecha con medidores de densidad digitales.

Definición de densidad aparente

La densidad aparente es una propiedad de los sólidos divididos, como las sustancias pulverulentas y los gránulos, y se usa a menudo en las industrias minera, alimentaria y química. Por definición, la densidad aparente es la relación entre masa y volumen, pero se corresponde con el peso en el aire.