Densidad de un gas y masa molar

Por Daniel (Ingeniería Química) · Actualizada el 27 de octubre de 2026 · 3 min de lectura

Un globo de helio sube, el gas de una estufa de gas LP se acumula cerca del piso cuando hay una fuga y el CO₂ se junta en el fondo de las cuevas y los pozos. Todo depende de la densidad del gas comparada con la del aire, y esa densidad se calcula con la ecuación del gas ideal.

De PV = nRT a la densidad

Los moles son la masa entre la masa molar, n = m ÷ M. Sustituyendo en PV = nRT y despejando m/V, que es la densidad:

d = PM ÷ RT

Con P en atm, M en g/mol, R = 0.082057 L·atm/(mol·K) y T en kelvin, la densidad sale en g/L. Tres conclusiones se leen directamente de la fórmula:

• A la misma presión y temperatura, la densidad es proporcional a la masa molar.
• Al subir la temperatura, la densidad baja; por esa razón el aire caliente sube.
• Al subir la presión, la densidad aumenta; por eso un tanque de buceo guarda tanto aire.

Ejemplo 1: densidad del CO₂

En condiciones normales (0 °C y 1 atm) basta con dividir entre el volumen molar:

d = 44.009 g/mol ÷ 22.414 L/mol = 1.96 g/L

A 25 °C y 1 atm:

d = (1 × 44.009) ÷ (0.082057 × 298.15) = 1.80 g/L

El aire, con una masa molar promedio de 28.96 g/mol, tiene 1.29 g/L a 0 °C y 1 atm. El CO₂ es una vez y media más denso, y por esa razón es peligroso en espacios cerrados y bajos: desplaza al aire y puede causar asfixia sin que se note, porque no huele.

Gases más ligeros y más pesados que el aire

Esta tabla tiene una consecuencia práctica: los detectores de gas natural se instalan cerca del techo y los de gas LP, cerca del piso.

Ejemplo 2: identificar un gas por su densidad

Despejando M de la misma fórmula se obtiene un método clásico para medir masas molares:

M = dRT ÷ P

Problema: un gas desconocido tiene una densidad de 1.25 g/L a 0 °C y 1 atm. M = 1.25 × 22.414 = 28.0 g/mol. Puede ser N₂, CO o etileno (C₂H₄), los tres con masa molar cercana a 28; la densidad sola no distingue entre ellos y hace falta otro dato, como su reactividad.

Problema: otro gas tiene 1.31 g/L a 25 °C y 1 atm. M = 1.31 × 0.082057 × 298.15 ÷ 1 = 32.0 g/mol, que corresponde al oxígeno.

Densidad de una mezcla

Para una mezcla de gases se usa la masa molar promedio, ponderada por las fracciones molares. Para el aire seco: 0.781 × 28.014 + 0.209 × 31.998 + 0.0093 × 39.948 + 0.0004 × 44.009 ≈ 28.96 g/mol. El aire húmedo es ligeramente menos denso que el seco, porque el vapor de agua (18 g/mol) reemplaza a moléculas más pesadas de nitrógeno y oxígeno. Por eso el aire húmedo tiende a subir y formar nubes.

Unidades que causan problemas

• Usar la temperatura en °C.
• Mezclar unidades de R: con R = 8.314 J/(mol·K), la presión debe ir en pascales y el volumen en m³.
• Usar la masa atómica del O (16) en lugar de la molecular del O₂ (32).