Básico
La gravedad específica (también conocida como «densidad relativa») es la relación entre el peso de una piedra en el aire y el peso de un volumen igual en agua. Por convención, la temperatura del agua es de 4° C y a la atmósfera estándar porque la densidad del agua es mayor en estas condiciones. Las condiciones de temperatura ambiente son adecuadas para los propósitos gemológicos, ya que la pequeña diferencia en la densidad del agua tendrá poco efecto en las lecturas (medidas hasta el segundo decimal).
Como la gravedad específica es relativa al peso de un objeto en el aire y su peso en el agua, es una relación y no se expresa en unidades (como kg/m³). Por ejemplo, la SG del Diamante = 3,52 (mientras que la densidad del Diamante = 3,52 g/cm³).
En gemología, la gravedad específica se determina, normalmente, a través de un aparato basado en el Principio de Arquímedes.
El Principio de Arquímedes (o la Ley de la Flotabilidad) establece que: la fuerza ascendente sobre un objeto sumergido es igual al peso del fluido desplazado.
Puede parecer complicado, pero es una ley bastante simple, aunque brillante.
Considere dos bolas de igual peso pero de diferente gravedad específica, por ejemplo, una bola de oro de 10 gramos y una bola de plata de 10 gramos. La bola de oro tiene un sg de 19,3, mientras que la de plata tiene un sg de 10,5.
Como el oro tiene un sg que es casi el doble que el de la plata, puedes imaginar que la bola de oro de 10 gramos será más pequeña que la de plata de 10 gramos. En otras palabras, la bola de oro tendrá un volumen más pequeño que la bola de plata.
Cuando cuelgas ambas bolas en el agua (sumergidas), entonces la bola de plata desplazará mucha más agua que la bola de oro debido a su mayor volumen.
El agua tiene un sg de 1, por lo que el peso de un centímetro cúbico de agua es de 1 gramo (en realidad 0,0098 Newton, pero se utilizan los gramos para simplificar). Mediante unas sencillas matemáticas, podemos calcular el volumen de las bolas. El volumen de la bola de oro es de 0,52 centímetros cúbicos y el volumen de la bola de plata es de 0,95 centímetros cúbicos (el volumen es la masa dividida por la densidad).
A partir de esto, podemos concluir que la bola de plata desplazará 0,95 centímetros cúbicos de agua, que pesa 0,95 gramos. La bola dorada desplazará 0,52 gramos de agua (porque 1 centímetro cúbico de agua pesa 1 gramo).
Ahora volvamos al Principio de Arquímedes: la fuerza ascendente sobre un objeto sumergido es igual al peso del fluido desplazado (siendo el fluido agua en este caso). La bola plateada desplaza un mayor peso de agua, por lo que experimentará una mayor fuerza ascendente que la bola dorada y se elevará más en el agua cuando se sumerja.
Un error común es dejar caer el objeto en el agua de forma que se hunda hasta el fondo. En ese caso no puede funcionar, ya que entonces deja de estar «sumergido».
Densidad
La densidad se diferencia de la gravedad específica en que es la masa de un objeto dividida por su volumen, expresada en kg/m³ según las normas del SI (Le Système International d’Unités – Sistema Internacional de Unidades). En gemología se utiliza el g/cm³. Otros sistemas de pesaje siguen siendo ampliamente utilizados (sobre todo en Estados Unidos y el Reino Unido), pero el sistema métrico del SI se está abriendo paso poco a poco también allí.
Masa y peso
La masa es la cantidad de material en un objeto y es una propiedad física de ese objeto (como una piedra preciosa), expresada en kg (kilogramo) por las normas del SI.
El peso es la fuerza gravitacional (9,8 m/s²) sobre ese objeto y se expresa en N (newton). El peso no es una propiedad física ya que puede cambiar en diferentes situaciones. Una piedra pesaría menos en la luna de la Tierra que en la Tierra, pero su masa seguiría siendo la misma.
Como puede concluirse, deberíamos utilizar «masa» en lugar de «peso» cuando seamos científicamente correctos, pero en el uso cotidiano masa y peso son intercambiables.
El quilate (ct) es una unidad aceptada de masa (o peso, si se quiere).
Medición de la gravedad específica
El método de medición de la SG es con una balanza hidrostática.
Primero se pesa la piedra en el aire y luego se pesa cuando está totalmente sumergida en el agua. Después, los pesos se introducen en una fórmula sencilla.
En este vídeo se puede ver una demostración.
Presentación en vídeo
Vídeo