Explicamos qué son los materiales volumétricos, sus características, tipos y varios ejemplos
¿Qué es el material volumétrico?
El material volumétrico es el conjunto de instrumentos de medida (generalmente de vidrio) que se utilizan en el laboratorio para medir volúmenes de líquidos y, en ocasiones, de gases. De hecho, la palabra volumétrico significa, literalmente, “para medir volumen”.
El material volumétrico se utiliza en prácticamente todos los laboratorios científicos sin importar la disciplina. Son ubicuos en laboratorios de química, biología, física, bioanálisis y cualquier otro en el que se requiera medir volúmenes de manera rápida y confiable.
Sin embargo, su mayor uso se da en los laboratorios de química analítica en los que la medición cuantitativa de volúmenes con alta precisión y exactitud es esencial.
Características del material volumétrico
Materiales de construcción
La mayor parte del material volumétrico de laboratorio está fabricado de vidrio de borosilicato debido a su resistencia al impacto y al ataque químico.
También existe material volumétrico fabricado en plástico, pero suelen ser de menor calidad, aunque representan la única opción cuando se está trabajando con ácido fluorhídrico, ya que este ataca al vidrio.
Son sensibles a la temperatura
Una característica importante del material volumétrico es que no se deben someter a cambios bruscos ni muy amplios de temperatura. Los cambios bruscos de temperatura pueden ocasionar tensión dentro del material de vidrio lo que lo puede romper.
Por otro lado, las variaciones muy grandes de temperatura pueden deformar los instrumentos de vidrio debido a los procesos de expansión y contracción térmica. Esta deformación inevitablemente traerá como consecuencia el descalibrado del material volumétrico.
Por esta razón, la mayoría de los materiales volumétricos de vidrio están fabricados para trabajar en un rango de temperaturas específico, por lo general cercano a los 22 °C.
Buena exactitud, baja tolerancia
El material volumétrico de calidad está calibrado para medir volúmenes con niveles específicos de exactitud. Se suelen clasificar según la tolerancia en torno al volumen real que miden de acuerdo a normas internacionales.
Los materiales clase A poseen tolerancias muy ajustadas que proporcionan una gran exactitud, en algunos casos del orden de 0,001%.
Otros están diseñados para medir volúmenes con errores de apreciación del 1 al 5% y se utilizan para medir cantidades de solventes o de reactivos que no requieran demasiada exactitud.
Buena precisión
Si se manejan con cuidado, el uso de material de vidrio puede producir resultados consistentes una y otra vez, siempre que la temperatura permanezca razonablemente constante.
Tipos de materiales volumétricos
Estos instrumentos de laboratorio se pueden clasificar de formas distintas:
Según su uso
- Material para contener líquidos. Como su nombre lo indica, estos materiales no buscan medir con buena precisión o exactitud el volumen de los líquidos sino solo contenerlos.
- Material para trasvasar o transferir líquidos. Esto incluye instrumentos tales como las pipetas sin graduación.
- Materiales para medir líquidos: Estos son los materiales volumétricos propiamente dichos. Incluyen a las buretas, pipetas graduadas, cilindros graduados, etc.
Según su tolerancia
- Clase A: son los de menor tolerancia. Cada tipo particular de instrumento tiene un valor mínimo de tolerancia para ser clasificado como clase A según normas internacionales como las normas ISO o las ASTM.
- Clase B: en general son aquellos materiales que tienen hasta el doble de la tolerancia de los de clase A.
- Otras clases tienen mayor tolerancia que los de clase B.
Ejemplos de material volumétrico
Pipetas graduadas
Las pipetas graduadas consisten en tubos largos de vidrio de diámetro interior constante y que vienen grabadas con una escala de volumen con una apreciación que varía según el diámetro. Se utilizan para medir volúmenes variables de líquidos. Vienen de diferentes capacidades, tales como:
Pipetas volumétricas
Estas pipetas se utilizan para medir volúmenes fijos de líquidos. Consisten en tubos de vidrio con un bulbo grande conectado a dos cuellos de diámetro muy pequeño y que solo tienen una marca de aforo correspondiente al volumen nominal del instrumento.
Las pipetas volumétricas se utilizan principalmente para la preparación de soluciones a partir de sustancias líquidas o por dilución de soluciones más concentradas. Algunos ejemplos de estas pipetas son:
Micropipetas
Estas son una clase especial de pipetas capaces de dispensar volúmenes variables muy pequeños de líquido, del orden de 1 a 500 uL. Algunos ejemplos son:
Buretas
Consisten en cilindros de diámetro uniforme graduados con una escala volumétrica y provistos de una llave de paso en la parte inferior. Se utilizan para medir cuantitativamente volúmenes variables de líquido en las distintas técnicas de volumetría en química analítica. Algunos ejemplos son:
Cilindros graduados o probetas
Se utilizan para medir los volúmenes de cantidades grandes de líquidos cuando no se requiere de mucha exactitud o precisión. Pueden ser tan pequeños como de 10 mL de capacidad o tan grandes como de 2 L o más. Algunos ejemplos específicos son:
Balones o matraces aforados
Se utilizan para preparar soluciones bien sea a partir de un soluto puro y el solvente o a partir de soluciones más concentradas. Son matraces de cuello largo que poseen una única marca de aforo que está calibrada para medir un único volumen con muy buena exactitud y precisión. Vienen en una amplia variedad de capacidades como, por ejemplo:
Picnómetros
De todos los materiales volumétricos de vidrio, los picnómetros son los que proporcionan el mayor nivel de exactitud al momento de medir el volumen. Permiten medir volúmenes de líquido con una exactitud de hasta 0,001 mL.
Otros materiales volumétricos
Existen muchos otros instrumentos para el manejo de líquidos en el laboratorio. Estos incluyen:
- Fiolas o matraces Erlenmeyer: se utilizan principalmente en las volumetrías como recipiente para llevar a cabo la reacción de titulación.
- Vasos de precipitado: en ellos se llevan a cabo reacciones químicas, se preparan soluciones cuya concentración no tiene que ser exacta y, en general, para contener tanto líquidos como otros tipos de sustancias.
- Matraces fondo redondo: se utilizan con frecuencia en síntesis orgánica. Se deben sostener suspendidos en el aire con tenazas y soportes universales, ya que no se mantienen erguidos en superficies planas.
- Matraces fondo plano: similares a los anteriores, pero con la diferencia que se pueden apoyar en superficies planas.