Las unidades básicas o fundamentales del SI (Sistema Internacional de Unidades) se usan para obtener las unidades derivadas de otras magnitudes. Estas unidades derivadas proceden de la relación entre las magnitudes físicas básicas adecuadas como resultado de la ecuación que define la magnitud física derivada.

Por ejemplo, se define la velocidad de un cuerpo como “la relación entre la distancia recorrida por el cuerpo y el tiempo que tarda en recorrerla”. Así, la unidad del SI para la velocidad es la unidad básica de distancia (longitud) “m”, dividida por la unidad básica de tiempo “s”, cuyo resultado es la unidad derivada: “m/s” (que se lee “metros por segundo”).

A medida que avancemos nos encontraremos con muchas unidades derivadas que se utilizan para medir magnitudes derivadas como son: presión, fuerza, potencial, energía, etc.

Debido a su utilidad en química, ahora nos centraremos en como se define y se mide el volumen y la densidad de los cuerpos. El volumen de un cubo se calcula con su longitud elevada al cubo (longitud)3. Por tanto, la unidad de volumen del SI es la unidad de longitud “m” del SI elevada al cubo. El metro cúbico, o m3, es la unidad derivada de medida del volumen, igual al volumen de un cubo que mide 1 m en cada lado. Otra unidad de volumen muy utilizada en química es el litro L”, que es equivalente a un decímetro cúbico, dm3. El litro es una unidad del antiguo Sistema Métrico, no es una unidad del Sistema Internacional, pero no por ello ha dejado de usarse. En un litro hay 1.000 mililitros (mL) y cada mililitro tiene el mismo volumen que un centímetro cúbico: 1 mL = 1 cm3. Ambos términos, mililitro y centímetro cúbico son equivalentes en cuanto al volumen.

Para medir volúmenes, existen una serie de aparatos utilizados frecuentemente en un laboratorio químico como pipetas, jeringas o buretas que sirven para medir con más precisión que las probetas (cilindros de vidrio graduados). Los aparatos más precisos son los matraces volumétricos, que están calibrados para un volumen determinado de líquido.

La densidad es una propiedad de la materia muy utilizada para caracterizar una sustancia. Se define como “la cantidad de sustancia que hay en una unidad de volumen”.

0007 Magnitudes físicas. Unidades derivadas de medida. Ecuación 1

Las densidades de los sólidos y líquidos se expresan normalmente en gramos por centímetro cúbico “g/cm3” o gramos por mililitro “g/mL”.

La densidad del agua es de 1,00 g/mL porque, originalmente, se definió el gramo como la masa de 1 mL de agua a una temperatura concreta. De hecho, la densidad es una magnitud que depende de la temperatura debido a que el volumen de muchas sustancias cambia – se dilata o contrae – cuando estas se calientan o enfrían. Por esta razón, cuando se describe debe de especificarse la temperatura a la que se ha medido la densidad. Si no se especifica, se supone que la temperatura es de 25 ºC, próxima a la temperatura ambiente.

Los términos densidad y peso a veces se confunden. Un ejemplo sencillo es cuando alguien dice que el hierro pesa más que el aire, normalmente quiere decir que tiene una densidad mayor. 1 kg de aire tiene la misma masa que 1 kg de hierro, pero el hierro ocupa un volumen menor, por lo que tiene una densidad mayor [recordemos que la densidad es igual a la masa dividida por el volumen que ocupa o densidad = masa / volumen].

Si dos liquidos no se mezclan entre sí es debido a la diferencia en su densidad. Por ejemplo aceite y agua: el aceite es el líquido menos denso de los dos, y por esto flota sobre el más denso (el agua).