Densidad de líquidos con densímetros y areómetros

Para  determinar la densidad  y la concentración de líquidos  y disoluciones existen en la industria  los areómetros y los densímetros,  que son unos flotadores de vidrio lastrados con perdigones de plomo en la parte inferior.  En la parte superior,  llevan una escala graduada  y esta graduación  es diferente  según vaya a ser su uso.

• Se llaman alcohómetros a los densímetros  destinados a medir riquezas alcohólicas por el valor de la densidad. Dan directamente el porcentaje  de alcohol en volumen.

• Los oleómetros sirven para medir densidades de aceites. Su escala está graduada de 50º a 0º, correspondiendo a densidades desde 0,870 a 0,970 respectivamente.

• Los sacarómetros están destinados  a medir  riquezas de las soluciones  acuosas de sacarosa.
Existen varias escalas. Por ejemplo: Grados Brix que indican el 1% en peso de sacarosa di- suelta a la temperatura dada en el momento de la medición. Grados Bates, graduados para medidas americanas, dan la concentración en libras por barril (32 galones). Hay una fórmu- la para pasar de grados Brix a Bates.

• Los salinómetros son utilizados para medir riquezas de soluciones acuosas de cloruro sódico.

• Los lactómetros se utilizan para medir la densidad de la leche.

• La escala de los areómetros Beaumé se basa en considerar el valor de 10º Bé a la densidad de una disolución de NaC1  en agua al 10% y el valor de 0º Bé al agua destilada. Existen unas fórmulas de conversión de ºBé en densidades que se citan más adelante.

La densidad varía con la temperatura, es por lo que una vez se haya medido la densidad, he- mos de medir también la temperatura a la que se ha hecho la medición y luego ver en las ta- blas la corrección  que debemos hacer.

Estas tablas vienen en la agenda del químico y otros libros de datos de uso frecuente en los la- boratorios.

El areómetro Beaumé

Estos areómetros son de graduación  arbitraria,  sus escalas están divididas en grados Beaumé (ºBé). Existen tablas en las que se relacionan  estos grados con la concentración de soluto di- suelto en 100 ml de disolución.

De este tipo se construyen  dos modelos:

–  Para líquidos o disoluciones menos densas que el agua. (En estos casos, el punto de enrase con el agua destilada se marca con el 10 de su escala.)

–  Para líquidos o disoluciones más densas que el agua. (En éstos, el punto  de enrase con el agua destilada se marca con el 0 de su escala.)

Sabiendo los grados Bé de una disolución se puede deducir su densidad, y viceversa, para ello basta sólo con aplicar la fórmula correspondiente de las que se indican a continuación:

Para líquidos menos densos que el agua:

d =      146,3       (con agua destilada n = 10)
        136,3 + n

Para líquidos más densos que el agua:

d =      146,3       (con agua destilada n = 0)
        136,3 + n

En estas fórmulas: d = densidad y n = número  de grados Beaumé.

En muchos casos, resulta de más comodidad el consultar las tablas de una buena agenda. Como ejercicio práctico, los alumnos pueden medir las densidades de diferentes líquidos con
areómetros para más y para menos densos que el agua. Los líquidos propuestos  son:

Determinación del grado alcohólico de un vino

El objetivo de esta práctica es el de que los alumnos/as experimenten una aplicación directa de una destilación  simple y al mismo tiempo  se familiaricen  con el manejo  de alcohómetros y de tablas de densidades.

Los componentes fundamentales  de los vinos son el alcohol etílico y el agua. Cuando se desti- la un vino, su destilado será una mezcla de ambos, más enriquecida  en alcohol que el vino del que procede y libre de los solutos no volátiles que el vino tenga.

El punto  de ebullición del alcohol etílico es de 78,5 ºC. El punto de ebullición del agua es de 100 ºC.

Ambos a la presión atmosférica normal (760 mm de Hg).

Se conoce como grado alcohólico de un vino al porcentaje en volumen (% en volumen) del alco- hol etílico contenido  por ese vino, es decir, los mililitros de alcohol etílico puro que continen
100 ml del vino que se analiza.

Para su medida se utilizan unos densímetros  que llevan la escala dividida en grados alcohólicos y que se conocen como alcohómetros.

La densidad del destilado depende  siempre de la cantidad de alcohol (concentración) y de la temperatura.

Material necesario:

Montaje para una destilación ordinaria. Un alcohómetro de 0 a 25 grados.

Una probeta de 100 ml.

Procedimiento:

• Hacer el montaje para una destilación simple teniendo  en cuenta:

–  Las pinzas metálicas que sujetan al matraz de destila- ción y al refrigerante conviene que estén recubiertas de material plástico o de tubo de goma para evitar la rotura del vidrio.

–  Si se utilizan  ajustes esmerilados,  se debe  procurar que ajusten perfectamente, dándoles un poco de vase- lina por las uniones.

–  El agua de refrigeración  penetrará  en el refrigerante por la parte inferior y saldrá por la parte superior; así, los vapores que están más fríos se pondrán  en contac- to con las paredes más frías y condensarán  mejor.

• Introducir en el matraz 100 ml del vino que se vaya a destilar, medidos con una probeta  y unos trozos de piedra pómez para ayudar a que la ebullición sea uniforme.  Colocar  la pro- beta como colector donde se recogerá el destilado.

• Comprobar que todas las uniones son correctas e iniciar la destilación, abriendo el agua de refrigeración  y encendiendo el mechero.

• Cuando  comience la destilación, regular la llama para que la ebullición sea tranquila.

• La destilación se da por finalizada cuando en la probeta  se hayan recogido unos 60 ml del destilado (algo más de la mitad del vino puesto en el matraz).

• Añadir agua destilada en la probeta  donde  está el destilado hasta completar  los 100 ml y homogeneizar por agitación.

• Introducir el alcohómetro en la probeta con un giro de rotación para que no se adhiera a las paredes y leer el grado alcohólico.

Para determinarlo con mayor precisión, utilizar un picnómetro para calcular la densidad del destilado y, con ayuda de las tablas que se adjuntan,  establecer  el grado alcohólico  del vino analizado.

Alcohometría (Alcohol  etílico)  a 20º C

Tabla de densidades  de los metales  más corrientes a 15º C