¿Qué es un Picnómetro?
Los picnómetros son instrumentos utilizados en el ejercicio de la Picnometría para medir y contrastar las densidades o gravedades particulares de sólidos y líquidos, incluido el suelo. Es un dispositivo científico que mide la densidad de un líquido comparándolo con un fluido de trabajo adecuado, como agua o mercurio, utilizando una balanza analítica.
La base del funcionamiento del picnómetro se encuentra en el principio de Arquímedes, el cual establece que un cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje igual al peso del fluido desplazado. El picnómetro fue inventado por el químico y físico francés Jean Louis Marie Guillaume en el siglo XIX.
Partes de un Picnómetro
En general, los picnómetros están hechos de vidrio y la parte inferior es más ancha que la parte superior. Además, tienen un tapón de vidrio con un tubo capilar que permite escapar a las burbujas de aire, midiendo así la densidad con mayor precisión.
A continuación podemos ver un dibujo de un picnómetro con sus diferentes partes señalizadas.
Normalmente, los picnómetros son de tamaño bastante pequeño, la capacidad de los picnómetros para líquidos suele ser menor de 30 mL.
Sin embargo, a diferencia de otros instrumentos de laboratorio, el tapón del picnómetro tiene un tamaño grande en comparación con el tamaño de todo el objeto.
¿Cuáles son las aplicaciones de un picnómetro?
Se utiliza un picnómetro para caracterizar:
- carbonos
- polvos
- metálicos
- Cerámica
- Catalizadores
- heterogéneos
- coque de petróleo
- Productos cosméticos
- ingredientes farmacéuticos
- Cemento
- Otros materiales de construcción
La densidad de los materiales viscosos también se puede calcular usándolo.
Funcionamiento de un Picnómetro
a) Medición de líquidos: para determinar la densidad de un líquido con un picnómetro se deben hacer los siguientes pasos:
- Pesar el picnómetro vacío mediante una balanza calibrada.
- Llenar el picnómetro con agua destilada y pesarlo.
- Calcular la masa del agua, para ello se debe restar la masa del picnómetro lleno de agua menos la masa del picnómetro vacío.
- Vaciar el picnómetro, limpiarlo y secarlo.
- Llenar el picnómetro con el líquido de la disolución y pesarlo.
- Hallar la masa del líquido, igual que antes, se resta la masa del picnómetro lleno de líquido menos la masa del picnómetro vacío.
- Una vez se conoce la masa del agua, la densidad del agua y la masa del líquido, se puede calcular la densidad del líquido aplicando la siguiente fórmula: pl = ml / ma * pa
Donde pl y ml son respectivamente la densidad y la masa del líquido, y pa y ma son respectivamente la densidad y la masa del agua.
b) Medición de sólidos: Para determinar la densidad de un sólido con un picnómetro se deben hacer los siguientes pasos:
- Pesar el picnómetro vacío: Antes de iniciar la medición, asegúrandose de pesar el picnómetro vacío y registrar su masa (M1).
- Llenar el picnómetro con líquido de referencia: Utilizar un líquido de referencia, como agua destilada, para llenar el picnómetro completamente sin dejar burbujas de aire. Asegurarse de que el líquido alcance la tapa hermética. Tomar nota de la masa total del picnómetro lleno de líquido (M2).
- Retirar el líquido y secar el picnómetro: Drenar completamente el líquido del picnómetro y secarlo cuidadosamente para eliminar cualquier rastro de humedad.
- Introducir el sólido de interés en el picnómetro: Colocar el sólido cuya densidad deseas medir dentro del picnómetro. Asegurarse de que el sólido esté completamente seco antes de introducirlo.
- Pesar el picnómetro con el sólido: Medir la masa total del sistema, es decir, el picnómetro lleno de líquido y sólido juntos. Registrar esta masa como M3.
- Calcular la masa del sólido sumergido: Restar la masa del picnómetro vacío (M1) de la masa total del picnómetro con el sólido (M3). Esto te dará la masa del sólido sumergido en el líquido.
- Calcula rla densidad del sólido: Dividir la masa del sólido sumergido por el volumen del sólido sumergido. El volumen se determina dividiendo la masa del sólido sumergido por la densidad del líquido de referencia utilizado en el picnómetro.
Tipos de picnómetros
Existen varios tipos de picnómetros, aunque son muy similares entre sí:
- Picnómetro de Gay-Lussac: tiene el tapón muy alargado y está perforado por un capilar, lo que permite medir con mucha precisión.
- Picnómetro de Hubbard-Carmick: el tapón es más corto y típicamente se utiliza para medir densidades de líquidos más viscosos, como por ejemplo aceites o pinturas.
- Picnómetro de Le Chatelier: es similar a un matraz aforado pero termina con una forma ensanchada. Suelen tener una marca para el enrase. Este tipo de picnómetro se utiliza para medir las densidades de sólidos.
- Picnómetro de Chapman: está formado por un cilindro graduado con dos bulbos en la parte inferior. Se suele usar para determinar el porcentaje de humedad superficial.
Recomendaciones en el uso de un picnómetro
A pesar de que este es un instrumento de medición bastante preciso, es necesaria una calibración cada cierto tiempo, para que esta precisión se mantenga. Para ello, se deben limpiar y secar todas las partes del picnómetro con un líquido adecuado y luego enjuagar con agua destilada y acetona. Para el secado, se debe realizar en una corriente de aire o al vacío. No deben quedar fibras o filamentos en ninguna de sus partes.
El agua se utiliza como referencia para calcular la densidad del líquido, así que debes conocer la temperatura del agua para saber la densidad exacta del agua.
Es importante que cuando se vierte un líquido en el picnómetro, este quede lleno completamente y no haya burbujas, así el cálculo de la densidad será más preciso.
En resumen, un picnómetro es un dispositivo que funciona según el principio de Arquímedes para medir la densidad de sólidos y líquidos. A través de un procedimiento que involucra el pesaje del picnómetro vacío y lleno de líquido, así como la introducción del sólido de interés, se pueden obtener datos precisos para el cálculo de la densidad. La picnometría es una técnica valiosa en la determinación de propiedades físicas y químicas de diferentes sustancias.
Fuentes:
- Houseing.com | Pycnometer: Meaning, types, applications and other details
- ingenierizando.com | Picnómetro
- cromtek.cl | Picnómetro como se utiliza para medir densidades
