¿Qué es el picnómetro?
El picnómetro es un instrumento empleado en los laboratorios para medir la densidad o peso específico de un elemento, bien sea sólido o líquido. También permite conocer la temperatura de dicho elemento.
El picnómetro es de gran ayuda, pues es uno de los instrumentos de medición más exactos en el mundo químico. Por este motivo, muchos científicos prefieren utilizar dicho instrumento, ya que les permite tener más precisión en sus experimentos de laboratorio.
La metodología relacionada con el picnómetro es la picnometría, que es la disciplina que estudia los resultados obtenidos por dicho instrumento.
Normalmente, esta herramienta está hecha de vidrio y consta de una vasija y un tapón esmerilado con un capilar que permite la medición exacta y evita cualquier accidente de derrame, lo que podría causar muchos problemas.
Es común utilizar el picnómetro junto con un termómetro, ya que de esta manera se podrá medir al mismo tiempo la temperatura de la sustancia con la que se está trabajando.
Existen muchos tipos de picnómetros. Sin embargo, uno de los más usados es el picnómetro de gas.
Dicho instrumento es capaz de analizar elementos sólidos como cerámicas, ingredientes farmacéuticos, polvos metálicos, cemento, coque de petróleo, entre otros. En el caso de sólidos no porosos, el picnómetro mide la densidad de sus partículas.
Este instrumento tiene una larga historia, y quien diseñó el primer picnómetro fue el persa Abu Raihan Muhammad al-Biruni, que vivió entre 973 y 1048.
Características del picnómetro
- El picnómetro es una herramienta de laboratorio que existe en diversos tamaños y distintos materiales. Algunos de ellos vienen con un sensor de temperatura incorporado, que puede compensar los cambios de temperatura que sufre la sustancia durante los experimentos.
- Algunos picnómetros traen incorporados almacenamientos de información o calibración automática, lo que es de ayuda cuando se están trabajando datos importantes de medición de elementos químicos en los laboratorios.
- Cuando se trata de sustancias espesas o pastosas (como la pintura), normalmente se utiliza un picnómetro que varíe de 25 ml a 50 ml, aproximadamente.
- En el caso de sustancias menos viscosas, se usan picnómetros que vayan de 25 ml a 30 ml, ya que su densidad será menor. Por otra parte, los líquidos reológicos (aquellos que oscilan entre líquido y sólido) pueden ser medidos en picnómetros de 10 ml a 25 ml.
- Los picnómetros utilizan como unidades para expresar sus resultados las siguientes: kg/m3, g/cm3. En cuanto a su estándar, se rigen bajo el ASTM D-854.
Función del picnómetro
La función principal del picnómetro es medir el volumen de una sustancia tanto líquida como sólida. Hay muchas formas de lograr este resultado.
Este instrumento de laboratorio es muy utilizado, sobre todo en el área escolar, porque es muy preciso. Además, es muy rápido (no es necesario esperar mucho tiempo por los resultados).
En cuanto al tapón esmerilado, es de gran ayuda, ya que evita derrames y al mismo tiempo permite la circulación del aire dentro y fuera de la vasija, que usualmente es de vidrio.
Cuando se utiliza el picnómetro para medir la densidad de elementos sólidos porosos, primero se debe triturar el elemento a medir para abrir todos los poros de la sustancia, de modo que no haya errores en los resultados que se deseen obtener.
En el caso de la medición de pinturas, se emplea un picnómetro de metal, ya que esta sustancia en especial lo requiere.
El Instituto Americano de Petróleo (API, por sus siglas en inglés) recomienda el uso del picnómetro en los laboratorios experimentales, debido a su precisión.
¿Cómo utilizar un picnómetro?
La forma más sencilla de usar este instrumento es quitar el tapón esmerilado y verter la sustancia (líquida) en la vasija del picnómetro. Al colocar de nuevo el tapón, la sustancia subirá a través del interior de la tapa hasta el capilar que tiene por dentro.
Algunos picnómetros no tienen este mecanismo, sino que cuentan con un cuello largo aforado con un enrase marcado.
En este caso se vierte la sustancia hasta llegar a la marca y ahí se podrá medir el volumen del mismo. Para medir correctamente el volumen se agrega agua destilada.
Se debe llenar toda la vasija de agua destilada hasta que se derrame un poco por encima al introducir el tapón. Es importante que no queden burbujas de aire al verter el agua destilada en el picnómetro, ya que esto puede generar cambios en los resultados finales.
Normalmente, debe medirse el volumen del agua sola y luego se mide el volumen de la sustancia que se desea analizar junto con el agua destilada.
Una vez con el resultado del volumen, se sacará el resultado final de cuánto es la densidad de la sustancia o cuál es su peso total.
Tipos de picnómetros
Como se ha mencionado previamente, existen picnómetros de distintos materiales y cada uno de ellos es utilizado para analizar y medir sustancias en específico. Algunos de los materiales más utilizados son:
- Vidrio
- Metal
- Acero inoxidable
Picnómetro de gas
Cabe destacar que existe un tipo de picnómetro llamado picnómetro de gas o de helio, cuyo inventor fue el ya mencionado Abu Raihan Muhammad al-Biruni.
Este tipo de instrumento emplea la gravimetría como herramienta principal para la medición de sustancias sólidas o líquidas bajo una temperatura específica.
Es usado especialmente con materiales porosos y permite medir la densidad real de los mismos. Esta herramienta es una de las más empleadas en los laboratorios químicos.
Asimismo, muchas escuelas utilizan este instrumento debido a su exacta precisión al momento de medir la densidad de sustancias químicas, tanto sólidas como líquidas.
Picnómetro de Gay-Lussac
Su tapón es muy alargado, perforado por un capilar. Esto le da una gran precisión a la hora de medir.
Picnómetro de Le Chatelier
Se parece a un matraz aforado, pero termina con una forma ensanchada. Suele tener una marca para el enrase y utilizarse para medir la densidad de sustancias sólidas.
Picnómetro de Hubbard-Carmick
Tiene el tapón más corto, y se usa para medir aceites y pinturas.
Picnómetro de Chapman
Tiene un cilindro graduado con dos bulbos en la parte de abajo. Este picnómetro mide el porcentaje de humedad superficial.
Usos del picnómetro
- Para medir la densidad de aceites y pinturas.
- Para medir el volumen del petróleo.
- Para conocer los porcentajes de alcohol y azúcar en una sustancia.
- Ayuda a determinar la temperatura de las sustancias.
- Mide asimismo la densidad de sustancias muy viscosas, pastas y sólidos fragmentados.
Referencias
- Relative Density. Recuperado de en.wikipedia.org.
- Gas Pycnometer. Recuperado de en.wikipedia.org.
- Pycnometer. Recuperado de britannica.com