Densidad
También: Densidad másica, masa específica, peso específico (anticuado)
La densidad de una sustancia indica cuánta masa contiene por unidad de volumen y es una característica esencial de autenticidad para los metales preciosos.
La densidad (símbolo: ρ, rho griego) es una de las propiedades materiales más fundamentales de la física y la química. Describe cuánta masa hay contenida en un determinado volumen. En los metales preciosos, la densidad tiene una importancia práctica especial: permite realizar verificaciones de autenticidad rápidas y no destructivas, y resulta imprescindible para el cálculo de los valores de fusión.
Definición y fórmula
La densidad se obtiene del cociente entre masa y volumen:
ρ = m / V
ρ = Densidad [g/cm³ o kg/m³]
m = Masa [g o kg]
V = Volumen [cm³ o m³]
En el sistema SI, la unidad base es kg/m³. En la práctica metalúrgica se usa casi exclusivamente g/cm³ (1 g/cm³ = 1.000 kg/m³). El agua a 4 °C tiene por definición una densidad exacta de 1,000 g/cm³ y sirve como referencia para el peso específico, una relación adimensional que coincide numéricamente con la densidad expresada en g/cm³.
Densidades de los principales metales preciosos
| Metal | Densidad (g/cm³) | Número atómico |
|---|---|---|
| Osmio | 22,59 | 76 |
| Iridio | 22,56 | 77 |
| Platino | 21,45 | 78 |
| Oro | 19,32 | 79 |
| Tungsteno (no es metal precioso) | 19,25 | 74 |
| Rodio | 12,41 | 45 |
| Paladio | 12,02 | 46 |
| Plata | 10,49 | 47 |
| Cobre | 8,96 | 29 |
| Plomo | 11,34 | 82 |
| Aluminio | 2,70 | 13 |
El oro y el platino se encuentran entre los elementos naturales más densos que existen. Esta propiedad tiene una base física profunda: ambos metales poseen una estructura cristalina cúbica centrada en las caras (ccc) con una densidad de empaquetamiento atómico extraordinariamente eficiente y un elevado peso atómico.
Densidad de las aleaciones
El oro fino puro (999,9 ‰) tiene una densidad de 19,32 g/cm³. En cuanto el oro se alea, la densidad varía de forma apreciable según el metal de aleación:
- Oro 750 (18 quilates): aprox. 15,5–17,8 g/cm³ (según proporción de plata/cobre)
- Oro 585 (14 quilates): aprox. 13,0–14,9 g/cm³
- Oro 333 (8 quilates): aprox. 10,5–12,0 g/cm³
La densidad exacta de una aleación puede calcularse de forma aproximada a partir de las fracciones volumétricas de sus componentes (regla de mezclas), aunque se desvía ligeramente por las distorsiones de la red cristalina. Esto demuestra que la ley o pureza de una aleación influye directamente en la densidad, una relación que aprovecha la verificación de autenticidad.
La densidad como característica de autenticidad
La densidad es difícil de falsificar porque es una constante material fundamental. Sin embargo, la falsificación más peligrosa conocida explota precisamente la proximidad de densidades: las falsificaciones con tungsteno consisten en un núcleo de tungsteno (19,25 g/cm³) recubierto de una fina capa de oro. La densidad total resultante se acerca tanto a la del oro puro (19,32 g/cm³) que las simples pruebas de pesaje fallan.
Métodos precisos de verificación de autenticidad basados en la densidad:
- Principio de Arquímedes (pesaje hidrostático): el objeto se pesa en aire y luego en agua. La diferencia de peso proporciona el volumen y, a partir de este, la densidad. Muy preciso, pero requiere una balanza de precisión con gancho de suspensión inferior.
- Picnómetro: método de laboratorio con volumen de líquido definido; muy preciso.
- Sigma Metalytics / ensayo de corrientes de Foucault: mide la resistencia eléctrica del metal, que se correlaciona indirectamente con la densidad.
- Análisis de fluorescencia de rayos X (XRF): determina la composición de forma no destructiva; no es una medición directa de densidad, pero resulta complementaria.
El verificador de peso de monedas y la verificación de autenticidad de este sitio utilizan valores de densidad teórica para detectar desviaciones en monedas conocidas.
Fórmula práctica: calcular el volumen a partir de la masa
Quien desee determinar el valor de fusión de oro viejo o chatarra de oro necesita el peso fino. Si se conoce el volumen de una pieza (p. ej., por desplazamiento de agua), puede calcularse la masa:
m = ρ × V
Ejemplo: lingote de oro, 10 cm³ de volumen (oro fino 999)
m = 19,32 g/cm³ × 10 cm³ = 193,2 g
A la inversa, el volumen puede deducirse del peso medido, lo que resulta útil cuando la forma es irregular. Para la calculadora de valor de fusión basta entonces con introducir el peso y la ley.
Dependencia de la temperatura
La densidad no es una constante absoluta. Al aumentar la temperatura, el metal se dilata, el volumen crece y la densidad disminuye. Para el oro, el coeficiente de dilatación lineal es de aprox. 14,2 × 10⁻⁶ K⁻¹. A temperatura ambiente (20 °C) son válidos los valores tabulados; al punto de fusión del oro (1.064 °C), la densidad del metal fundido es de aprox. 17,4 g/cm³. Para la verificación de autenticidad cotidiana, esta desviación es despreciable siempre que se mida a temperatura ambiente.
Densidad en la industria y la numismática
En la acuñación de monedas las tolerancias de densidad están estrictamente definidas. El Krugerrand (oro 916, 22 quilates) tiene una masa fijada de 33,93 g con un diámetro de 32,77 mm, valores basados en la densidad teórica de la aleación de oro al 91,67 %. Las desviaciones respecto al peso nominal superiores al 0,1 % se consideran indicios de verificación.
En la industria, la densidad juega un papel en la planificación de la capacidad de almacenamiento: un kilogramo de oro ocupa con sus aproximadamente 51,8 cm³ un espacio notablemente menor que un kilogramo de plata (aprox. 95,3 cm³).
En resumen
La densidad es el método físico más fiable y antiguo para evaluar la autenticidad de los metales preciosos. El oro, con 19,32 g/cm³, apenas puede imitarse entre los candidatos a material de falsificación; únicamente el tungsteno se aproxima de forma peligrosa. Quien desee verificar monedas o lingotes debe combinar idealmente la prueba de densidad con la prueba del imán y una inspección visual de los contrastes.