Aerometría y Aerómetros: Fundamentos y Tipos para Medir Densidad

Fundamentos de la Aerometría

¿Qué es la Aerometría?

La aerometría es la rama de la física que permite la determinación del peso específico de los cuerpos sólidos y líquidos. El peso específico se define como la relación que existe entre el peso de una sustancia y el volumen que este ocupa. Para estas mediciones se utilizan ciertos aparatos conocidos con el nombre general de aerómetros.

¿Qué son los Aerómetros?

Los aerómetros, también conocidos como hidrómetros, son instrumentos que funcionan como flotadores, generalmente fabricados en vidrio o metal. Están lastrados con plomo o mercurio en su base para que, al ser sumergidos en un líquido, adopten una posición vertical y permanezcan en equilibrio. El funcionamiento de estos aparatos se fundamenta en el principio de Arquímedes.

Los aerómetros se clasifican principalmente en dos tipos:

• Aerómetros de volumen constante y peso variable.
• Aerómetros de peso constante y volumen variable.

Aerómetros de Volumen Constante y Peso Variable

Estos instrumentos requieren el uso de pesas para determinar la densidad o peso específico. Los modelos más conocidos son:

Aerómetro de Nicholson

Se utiliza principalmente para determinar la densidad de sólidos. Está formado por un cilindro metálico hueco terminado en dos conos. Del cono superior se extiende un tallo delgado que sostiene un platillo. Sobre este tallo hay una marca de referencia, llamada línea de enrase o afloramiento. En el cono inferior, un gancho sostiene una canastilla, diseñada para ser lo suficientemente pesada y poder contener el sólido a medir, garantizando que el aparato permanezca vertical cuando se sumerja en un líquido.

Para su uso, se sumerge en un líquido de densidad conocida (generalmente agua) contenido en una probeta. Luego, se colocan en el platillo superior las pesas necesarias para que el instrumento se hunda hasta que el nivel del líquido coincida con la línea de enrase. Estos aparatos, aunque conceptualmente importantes, han sido reemplazados en gran medida por instrumentos más modernos y precisos.

Aerómetro de Fahrenheit

Este modelo se utiliza para determinar la densidad de líquidos. Está formado por un flotador de vidrio que termina en su parte inferior en una esfera lastrada con mercurio o perdigones de plomo. De la parte superior emerge un tallo con una línea de enrase que sostiene un platillo.

Su funcionamiento es similar al de Nicholson: se sumerge el aparato en un líquido de referencia (como agua destilada) y se añaden pesas en el platillo hasta que el instrumento se hunda hasta la línea de enrase. El proceso se repite con el líquido cuya densidad se quiere medir. La diferencia de pesos necesarios para alcanzar el enrase en ambos líquidos permite calcular el peso específico del líquido problema, considerando el peso del aerómetro como una constante.

Aerómetros de Peso Constante y Volumen Variable

Estos son los aerómetros más comunes y se utilizan para la determinación directa del peso específico de líquidos. El volumen sumergido varía según la densidad del líquido, y la lectura se toma directamente de una escala graduada en el tallo. Entre ellos tenemos los siguientes:

Aerómetro de Grados Baumé (°Bé)

También conocidos como mostímetros, son utilizados para medir la concentración de solutos en una disolución, como los azúcares en el mosto (jugo de frutas) o sales en soluciones minerales. En cada caso, existe una relación directa entre los grados Baumé (°Bé) que marca el aparato y la concentración de la solución. Por ejemplo, para jugos de frutas, 1 °Bé equivale aproximadamente a 17,5 gramos de azúcar por litro de solución.

Es importante recordar que el peso específico de los líquidos se ve afectado por la temperatura. Por consiguiente, la medición debe realizarse o corregirse a la temperatura de calibración del instrumento, que suele ser de 15 °C.

Aerómetro de Grados Gay-Lussac

Comúnmente conocidos como alcoholímetros, se utilizan para determinar la cantidad de alcohol etílico que contiene una mezcla hidroalcohólica. El más usado es el alcoholímetro centesimal de Gay-Lussac, que permite determinar el porcentaje de volumen de alcohol puro (absoluto) que hay en 100 volúmenes de una mezcla.

El instrumento está diseñado con un lastre en su esfera inferior, suficiente para que, al introducirlo en agua destilada a 15 °C, la escala marque 0. Sumergido en alcohol absoluto a la misma temperatura, la línea de afloramiento en la escala marcará 100.

Conceptos Clave en Alcoholimetría

• Fuerza real: Es el grado marcado por el alcoholímetro a la temperatura estándar de 15 °C. Corresponde a los volúmenes de alcohol puro contenidos en 100 volúmenes del líquido hidroalcohólico ensayado.
• Fuerza aparente: Es el grado marcado por el alcoholímetro a cualquier otra temperatura que no sea la de 15 °C. Para obtener un valor preciso, se deben usar tablas de corrección para convertir la fuerza aparente en fuerza real.
• Título ponderal: Es el porcentaje en peso de alcohol absoluto que está contenido en 100 cm³ del líquido hidroalcohólico. Para calcularlo, se debe partir de la fuerza real de la mezcla y realizar los cálculos correspondientes.