2.3: Análisis de Densidad, Proporción y Dimensional

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En el apartado anterior, hemos aprendido sobre los estados de la materia. El estado físico de una sustancia bajo un conjunto definido de condiciones (como temperatura y presión) es una propiedad intensiva de una sustancia. Una propiedad intensiva se define como una propiedad que es inherente a la sustancia y no depende del tamaño de la muestra. La densidad, la relación masa-volumen de una sustancia, es otro ejemplo de una propiedad intensiva.

Si recogiste muestras de igual tamaño de aluminio y oro, inmediatamente notarías que una era mucho más pesada que la otra. La masa atómica del oro es más de siete veces mayor que la masa atómica del aluminio, por lo que aunque las dos muestras son del mismo tamaño, el terrón de oro es significativamente más masivo que el terrón de aluminio de igual tamaño. Podemos decir que el oro es más denso que el aluminio.

Haciendo de esta una medida cuantitativa, un centímetro cúbico de oro tiene una masa de 19.3 gramos (recuerde que un centímetro cúbico es el volumen de un cubo que es exactamente un cm en cada lado, y tiene las unidades de cm ³ ^.Definimos densidad como la relación masa-volumen de una sustancia. Para el oro, la masa es de 19.3 gramos y el volumen es de 1 cm ³. La relación masa-volumen del oro es $y la densidad (d) del oro se escribe como d = 19.3 g/cm 3 .$

Volviendo a nuestro bloque de aluminio; experimentalmente, un centímetro cúbico de aluminio tiene una masa de 2.70 gramos. La relación masa-volumen del aluminio es $src="wikimedia.org/api/rest_v1/me... c503e376e0d877" style="vertical-align: -1.171ex; width:12.513ex; height:3.509ex;” />, y la densidad del aluminio es por lo tanto 2.70 g/cm 3, aproximadamente 7 veces menor que la de oro.$

La densidad es una propiedad física que se puede medir para todas las sustancias, sólidos, líquidos y gases. Para sólidos y líquidos, la densidad a menudo se reporta usando las unidades de g/cm ³. Las densidades de los gases, que son significativamente menores que las densidades de sólidos y líquidos, a menudo se dan usando unidades gramos/litro (g/L, recordando de SI y Unidades Métricas” data-cke-saved-href=” /Librerías/Introductory_Chemistry/Libro:_Introductory_Chemistry_Online_ (Young) /01:_ Measurements_and_atomic_structure/1.4:_si_and_metric_units” href=” /Librerías/Introductory_Chemistry/Libro:_Introductory_Chemistry_Online_ (Young) /01:_Measurements_and_atomic_structure/1.4:_si_and_metric_units” data-quail-id="28">Sección 1.4 que un litro se define como 1000 cm ³).

La definición de densidad que usamos anteriormente fue la relación masa-volumen de una sustancia. Esto también se afirma como “masa por unidad de volumen”. La palabra per en este contexto implica que existe una relación matemática entre masa y volumen. En este caso, la relación es la relación de masa a volumen. Siempre que dos factores puedan relacionarse por una proporción o fracción, podemos usar el análisis unitario para resolver problemas relacionados con esos factores. Para la densidad, la relación es masa-volumen. Si una muestra de hierro tiene una masa de 23.4 gramos y un volumen de 3.00 cm ³, la densidad del hierro se puede calcular como:

$<$ \[d=\frac{mass}{volume} \nonumber \]

\[d=\frac{23.4g}{3.00cm^{3}}=7.80\: g/cm^{3} \nonumber \]

En este cálculo, nuestros dos números experimentales son 23.4 y 3.00. Cada uno de estos números tiene tres cifras significativas (recuerde, los ceros al final en 3.00 son significativos porque el número tiene un punto decimal). Por lo tanto, nuestra respuesta también debe ser exacta a tres cifras significativas, o 7.80.