Método del picnómetro para determinar densidades
El picnómetro Gay-Lussac es un recipiente formado por un matraz con forma de pera de boca esmerilada y un tapón autoenrasante. Como su volumen es conocido puede llenarse con un líquido y pesando podemos determinar la densidad de ese líquido. El método del picnómetro para determinar densidades puede ser muy preciso si disponemos de una balanza de precisión de laboratorio. El diseño del picnómetro permite que las burbujas de aire asciendan y se concentren en el cuello, siendo expulsadas al colocar el tapón autoenrasante. Esta operación es crítica para obtener buenos resultados, la presencia de burbujas de aire modificará el peso y por tanto la densidad. Para los materiales muy viscosos, sólidos y semisólidos a la temperatura de trabajo en el laboratorio se suelen usar modelos de boca ancha.
Calibración
Los picnómetros tienen su volumen marcado o grabado, pero si necesitamos una precisión mayor o comprobar que su volumen se mantiene podemos realizar una calibración cada cierto tiempo. Limpiar y secar perfectamente el picnómetro y su tapón, con líquido adecuado, enjuagar con agua destilada seguido de acetona y secar en corriente de aire filtrado o al vacío si fuese preciso. Pesar el picnómetro vacío. Es muy conveniente conservar las anotaciones del peso en vacío, pues las pesadas sucesivas nos pueden indicar diferencias por suciedad o cambio del tapón (el picnómetro y su tapón no deben separarse). Llenar el picnómetro con agua destilada hasta muy cerca del borde, colocar el tapón dejando que entre sin apretar, debe salir líquido por la parte superior del tapón, presionar el tapón sin tocar la parte superior para ajustarlo. Todo el picnómetro y su tapón deben quedar llenos de líquido y sin burbujas Secar perfectamente el picnómetro cuidando de no dejar pelos o fibras pegadas, por la parte superior se pasará un paño ligeramente húmedo una sola vez para evitar retirar humedad por capilaridad. Pesar el picnómetro lleno de agua destilada. La diferencia será la masa de agua destilada. El volumen exacto será el cociente entre la diferencia de masas y la densidad del agua a la temperatura del ensayo. En la tabla siguiente se muestran las densidades del agua.
Densidad de líquidos
Una vez conocido el volumen del picnómetro con precisión, podemos determinar la densidad de un líquido como el cociente entre la masa del líquido problema y el volumen del picnómetro (ρ = m / V). El método es el descrito para la calibración, pesamos el picnómetro vacío y luego lleno de líquido, teniendo en cuenta todas las precauciones descritas en la calibración.
Densidad de sólidos
Para la determinación de densidad de áridos podemos usar un picnómetro de Gay-Lussac o bien un modelo de los denominados para sólidos. En estos modelos el tapón tiene una marca de aforo para el enrase (no son autoenrasantes) y terminan en forma de copa o embudo cilíndrico.
- Llenar el picnómetro con agua hasta el enrase y pesar: M1
- Vaciar el picnómetro hasta 1/2 de agua y pesar: M2
- Añadir el sólido (arenas, cemento...) y pesar: M3
En este momento debemos eliminar todas las burbujas de aire. Introducimos el picnómetro en un recipiente adecuado (desecador) conectado a una bomba de vacío, veremos como ascienden burbujas de aire formando una corona en el interior del picnómetro que lentamente desaparecen. En esta operación debemos prestar atención a la intensidad del vacío aplicado porque puede salir líquido y material del picnómetro. Llenar de agua el picnómetro hasta enrasar, es conveniente usar una jeringuilla para introducir el agua lentamente y sin formar burbujas, pesar: M4. La masa del árido será M3-M2, y su volumen el del líquido que desaloja (o el cociente de su masa y densidad): (M3-M2)-(M4-M1)/ρ. Tener en cuenta que la densidad depende de la temperatura.