Material de volumetría

El material de volumetría o instrumentos de volumetría, son aquellos materiales utilizados para medir volúmenes de líquidos. Pueden ser de precisión o aproximados, y son utilizados generalmente en laboratorios de química. No obstante, su uso va mucho más allá, ya que a nivel industrial es usual observar diferentes tipos de vasos de precipitado y cilindros graduados para realizar medidas.


Instrumentos de volumetría
Instrumentos de volumetría. Imagen de Searchengineland

Estos instrumentos están fabricados principalmente de vidrio tipo pyrex (o kimix, según el caso) ya que son resistentes al calor y a líquidos abrasivos, y permiten ver con mucha facilidad los líquidos contenidos en los recipientes. También pueden ser fabricados en plástico, sin embargo, sus limitaciones en cuanto a la exposición al calor y a la resistencia a materiales abrasivos, los hace poco populares, utilizándose los instrumentos de este tipo de material sólo para medir agua o líquidos no abrasivos a temperatura ambiente.

En este artículo, describiremos los principales materiales o instrumentos volumétricos utilizados en laboratorios químicos, su clasificación y una metodología de uso para conservarlos correctamente.

Tabla de contenidos

  1. Conceptos básicos asociados al material de volumetría
    1. Precisión
    2. Exactitud
    3. Apreciación
    4. Ajuste
    5. Temperatura de uso
    6. Tiempo de expulsión
    7. Tolerancia
    8. Rotulación
    9. Volumen
    10. Capacidad
  2. Definición de material volumétrico o instrumentos de volumetría
  3. Principales materiales de volumetría o instrumentos de volumetría
    1. Cono de Imhoff
    2. Buretas
    3. Matraz aforado
    4. Matraz Erlenmeyer
    5. Matraz Kitasato
    6. Jarras graduadas
    7. Cilindro graduado
    8. Pipetas
    9. Micro pipetas
    10. Vaso de precipitado
  4. Mediciones con el material de volumetría
  5. Metodología de uso del material de volumetría

Conceptos básicos asociados al material de volumetría o instrumentos de volumetría


Precisión

Es uno de los conceptos más utilizados en química e ingeniería. Se trata de la capacidad que tiene un instrumento de otorgar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Para un instrumento de volumetría es la cantidad de líquido que puede medir.


Exactitud

La exactitud es la capacidad que tiene un instrumento volumétrico o material de volumetría de otorgar una medida muy cercana al valor de la magnitud real. La exactitud depende de los errores sistemáticos que intervienen en la medición, y en los materiales de laboratorio está representado por un error relativo que se encuentra rotulado en el material de volumetría.


Apreciación

La apreciación de un instrumento de volumetría es la menor lectura que puede registrar el instrumento y se calcula restando el valor mayor de la lectura y el valor menor. Este resultado se divide por la cantidad de divisiones que tiene la escala de lectura del instrumento o material de volumetría y así se obtiene la apreciación.


Ajuste

El ajuste nos indica el uso que se le debe dar a cada instrumento. Estos ajustes vienen de fábrica y se encuentran tabulados en el instrumento. Se expresan mediante abreviaturas y son los siguientes:
  • In: Nos indica que la cantidad de líquido contenida en el instrumento, corresponde al volumen impreso sobre el material.
  • Ex: Expresa que la cantidad de líquido vertida corresponde al volumen impreso sobre el material.
  • TD: Indica que el instrumento es para transferir (Ex).
  • TC: Indica que el instrumento es para contener (In).

Temperatura de uso

Es la temperatura recomendada que debe tener el líquido que se va a medir. Se encuentra tabulada en el instrumento de volumetría.




Tiempo de expulsión

Es el tiempo que tarda el líquido en salir del material de volumetría (TEx). Se encuentra tabulado en el instrumento. Se expresa como un número sumado a la sigla Ex (Ex+TEx). En algunos instrumentos se representa con la letra S que indica vaciado rápido.


Tolerancia

La tolerancia representa la clase de exactitud que tiene el instrumento de volumetría. Se encuentra especificada con una marca en la rotulación del material de volumetría. Estas marcas pueden ser:
  • Clase A/AS: Expresa que la tolerancia del volumen está dentro de los límites fijados por las normas DIM e ISO.
  • Clase B: Expresa que la tolerancia del volumen está dentro del doble de los límites de error para la clase A/AS.

Rotulación

Es una etiqueta impresa en el instrumento donde se detalla toda la información del instrumento, como su volumen, el error de medida, la tolerancia, el tiempo de expulsión, el país de origen y la unidad de medida.


Volumen

Es una magnitud métrica escalar que representa la extensión tridimensional de una región en el espacio. Es aplicable a sólidos, líquidos y gases. Su unidad de referencia en el sistema internacional es el m3. Para expresar el volumen de gases y líquidos se recurre a la capacidad del recipiente que pueda contenerlo (material volumétrico) y que por lo general mide mL o cm3.


Capacidad

Es el volumen de un fluido que puede contener un material o instrumento de volumetría.


Definición de material volumétrico o instrumentos de volumetría

Diferentes materiales de volumetría
Materiales de volumetría dentro del laboratorio. Imagen de Dlpng

Es un material o instrumento que nos permite realizar medidas de diferentes tipos de líquidos, sean estos inertes o corrosivos. Su uso se centra principalmente en laboratorios de química, biología y afines. Están dotados de una capacidad de medida que varía según el tipo de instrumento que estemos utilizando.

Una característica de los materiales de volumetría, es que mientras menos líquido pueda introducirse en ellos, mayor será su exactitud y precisión. Por ejemplo, entre una bureta de 100 mL y un vaso de precipitado de 400 mL, la bureta será más precisa y exacta en su medida que el vaso de precipitado.

El material volumétrico se puede clasificar por la exactitud que éstos pueden tener, presentándose en dos grandes grupos:
  1. Materiales volumétricos de precisión: Son utilizados para transferir muestras patrones y soluciones estándar.
  2. Materiales volumétricos graduados: Se utilizan principalmente para medir reactivos y otras operaciones.


Clasificación del material volumétrico o instrumentos volumétricos


Los instrumentos de volumetría según el tipo de medida que pueden realizar, se clasifican en:
  • Material volumétrico graduado: Como su nombre lo indica, cuentan con una graduación para mediciones rotulada de fábrica. Estas graduaciones indican el volumen a medir para el líquido con el cual se va a trabajar.
  • Material volumétrico aforado: Posee uno o más aforos, es decir, cuentan con una marca que indica hasta donde se debe llenar de líquido para obtener la medida deseada. Se trata de una marca de precisión grabada en el instrumento durante su fabricación.

Asimismo, según el tipo de uso se clasifican en:
  • Instrumentos para contener: Este tipo de materiales de volumetría sirve sólo para contener. Cuentan con una marca de precisión con la cual fueron calibrados. Una vez que el líquido llegue a esta marca, pueden contener la cantidad de líquido especificado con gran exactitud. Sin embargo, si se les utiliza para trasladar líquidos, entregarán menos líquido de lo que marca el aforo.
  • Instrumentos para entregar: A diferencia de los anteriores, estos instrumentos han sido calibrados para entregar líquido con una gran precisión.

Complementario a las clasificaciones anteriores, encontramos una sub-clasificación bastante utilizada que tiene que ver con la precisión, sobre todo para pipetas y buretas. Esta sub-clasificación es la siguiente:
  • Aforo simple: Estos materiales volumétricos cuentan con un solo aforo o marca para indicar el volumen. Deben enrasarse sólo una vez.
  • Aforo doble: Como su nombre lo indica, cuentan con un par de aforos. Son muy precisos y tienen la ventaja que pueden vaciar líquido incluso si se rompe la punta. Hay que enrasarlos dos veces.


Principales materiales de volumetría o instrumentos de volumetría

Los principales materiales o instrumentos de volumetría utilizados en los laboratorios de química, son los siguientes:

Cono de Imhoff

Cono de Imhoff
Cono de Imhoff

Este instrumento es utilizado para determinar la eficiencia de un sedimentador o decantador. Por lo general, están graduados y tienen una forma cónica característica. Su capacidad suele ser de 1L y son muy utilizados para las pruebas de valoración de calidad de aguas.


Buretas

Diferentes tipos de buretas de laboratorio
Diferentes tipos de buretas

Son tubos de una longitud considerable, se encuentran graduadas y poseen una llave en la parte inferior muy cerca de la punta, para regular la salida del líquido y detenerla cuando sea necesario. Se presentan principalmente con capacidades de 5 mL,10 mL, 25 mL, 50 mL y 100 mL. El diámetro interior de las buretas es uniforme. Existen dos tipos de buretas:
  • Bureta de Geissler: La llave de regulación de estas buretas es de vidrio esmerilado. Este tipo de bureta no debe contener el líquido por mucho tiempo, ya que algunas soluciones pueden obstruirla e incluso inmovilizar la llave.
  • Bureta de Mohr: Este tipo de bureta cuenta con un tubo de goma con una bola de vidrio en su interior, sustituyendo a la llave de vidrio.

Matraz aforado

Matraz aforado
Matraz aforado

Este material de volumetría es utilizado para realizar medidas con gran exactitud de un líquido o solución determinado. El volumen de líquido se mide hasta el aforo que se encuentra ubicado en el cuello del matraz. Existen dos clases de estos matraces, los de clase A de gran precisión utilizados generalmente para pruebas de química analítica, y los de clase B de menor calidad y precisión, los cuales son utilizados para trabajo rutinario en laboratorio. Suelen venir con o sin tapón y cuentan con varias capacidades. Usualmente, se les encuentra de 5mL, 10 mL, 25 mL, 50 mL, 100 mL, 200 mL, 250 mL, 500 mL, 1000 mL y 2000 mL.


Matraz Erlenmeyer

Matraz Erlenmeyer
Matraz Erlenmeyer

Este instrumento tiene un cuello más ancho que los matraces aforados y luego una forma cónica invertida, asimismo, son más anchos en la base que en el cuello. Son instrumentos graduados con una capacidad máxima. Se utilizan para armar equipos de destilación, realizar titulaciones, hacer reaccionar sustancias que requieren calentamiento y contener líquidos durante mucho tiempo. Se presentan con capacidades máximas de 50 mL, 100 mL, 250 mL, 500 mL, 100 mL y hasta 2000 mL.


Matraz Kitasato

Matraz Kitasato
Matraz Kitasato

También conocido como matraz Büchner, muy similar al matraz Erlenmeyer, sólo que cuenta con un tubo lateral de desprendimiento. Son ideales para realizar aparatos de destilación, recolección de gases y filtrados al vacío. Se presenta en un abanico de capacidades de volumen y se les puede encontrar desde los de 250 mL hasta los de 2000 mL.


Jarras graduadas

Jarra graduada
Jarra graduada


Son instrumentos para contener líquidos. Cuentan con un pico para poder verter el líquido con facilidad y evitar derrames. Además, poseen una graduación impresa de fábrica en el instrumento. Por lo general, tienen una capacidad de 500 mL.


Cilindro graduado o probeta

Cilindros graduados
Cilindros graduados

Son cilindros de diámetro constante y poseen un pico para verter el líquido que contienen. Se utilizan para medir volúmenes de líquidos. Se encuentran graduados, como su nombre lo indica, y pueden estar hechos de vidrio o de plástico. Su graduación va en un rango de 1cc. Los podemos encontrar con diferentes capacidades, las más empleadas son de 10 mL, 25 mL, 50 mL, 100 mL, y los hay mucho más grandes de hasta 2000 mL, e incluso, cilindros más pequeños que los de 10 mL.


Pipetas

Diferentes tipos de pipetas
Pipetas volumétricas y graduadas. Imagen de tplaboratorioquimico

Son instrumentos de volumetría cilíndricos, utilizados principalmente para extraer líquido de recipientes contenedores, como un vaso de precipitado, un cilindro graduado o un matraz Erlenmeyer. Su exactitud y precisión es menor a las pipetas volumétricas (a excepción de las de 1 mL y 2 mL), y las capacidades que tienen son iguales a las pipetas volumétricas. Las pipetas pueden clasificarse en dos tipos:
  • Pipetas volumétricas: Estas pipetas cuentan con un aforo y son utilizadas para extraer una cantidad de líquido específico con gran exactitud. Las hay de 0.5 ml, 1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL, 20 mL, 25 mL, 50 mL, 100 mL y 200 mL.
  • Pipetas graduadas: Cuentan con una graduación para trasladar sólo una cantidad específica y retener líquido dentro de ellas para adicionarlo en otro instrumento volumétrico. Las hay de vaciado parcial y vaciado total.

Micro pipetas

Micro pipeta
Micro pipeta

Transfieren volúmenes variables de unos pocos microlitros de líquido. Son como una especie de jeringas que desplazan un volumen conocido de líquido.


Vaso de precipitado

Vaso de precipitado
Vaso de precipitado

Son recipientes graduados en forma de cilindro con diámetros bastante amplios, a diferencia de las probetas. Suelen tener capacidades que van desde los 50 mL hasta los 5000 mL. Tienen muchos usos, generalmente utilizados para realizar soluciones y mezclas, realizar medidas aproximadas, calentar líquidos, entre otras funciones.


Mediciones con el material de volumetría

La nomenclatura internacional para realizar una medida en un instrumento volumétrico es muy sencilla. Esta incluye no sólo la precisión del instrumento, sino también el error (el error se encuentra impreso en el material volumétrico). De este modo, la medida viene dada por la siguiente ecuación:


Y= X + E

Donde:
  • Y: Medida hecha con el material volumétrico.
  • X: Precisión del material volumétrico o su capacidad de medida.
  • E: Error de medición.

Por ejemplo: 100 ± 0.20 mL




Metodología de uso del material de volumetría

El material de volumetría es muy delicado, ya que por lo general, se fabrica en vidrio, y ello conlleva a una serie de cuidados para evitar su degradación. A continuación, veremos una metodología para el uso y cuidado de estos instrumentos, a fin de evitar daños y contaminación del líquido a utilizar:
  1. Lo primero que debe hacerse antes de utilizar el material volumétrico es lavarlos con agua y jabón suave. De ser posible, utilizar un pequeño cepillo circular para lavarlos por dentro. Una vez lavados deben ser enjuagados con agua destilada y puestos a secar sobre papel.
  2. Una vez lavados y secados, seleccionar el instrumento de volumetría a utilizar y curar dicho instrumento con la solución a medir. Se le adiciona un poco de la solución y se la hace pasar por todas las paredes internas, hasta empaparlas con el líquido o solución a medir, luego desechar esta pequeña muestra. Esto se hace para evitar contaminación de las paredes por restos de jabón u otros sólidos suspendidos dentro del material de volumetría.
  3. Luego del curado, se procede a realizar el llenado del instrumento. Si es graduado, debe colocarse la marca de medida que se desea a la altura de los ojos y enrasar. El procedimiento de enrasar, consiste en ubicar el líquido sobre la medida de graduación, se observa un menisco o marca de líquido cóncava cuyo punto mínimo debe coincidir con la medida. En caso de ser un instrumento aforado, se hace una medición similar hasta que coincida el punto mínimo del menisco con la marca de aforo. Si se trata de pipetas graduadas, se utiliza una pera de succión hasta llegar al aforo.
  4. Una vez hecha la medida, se transfiere el líquido, o se utiliza, en el caso de probetas, buretas o un vaso de precipitado.
  5. Al finalizar su uso, los instrumentos se vuelven a lavar con agua y jabón y se dejan secar antes de guardarlos en sus estantes.


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