Determinazione della densità con le bilance da laboratorio

Utilizzate la vostra bilancia e l'apposito kit per determinare la densità di sostanze solide, liquide e viscose

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Determinazione della densità in laboratorio

Per ulteriori informazioni passate a una delle sezioni seguenti:

  1. Workflow e problematiche dell'applicazione
  2. Soluzioni METTLER TOLEDO
  3. Domande frequenti

 

Flusso di lavoro per la determinazione della densità

Il solido è pesato in aria (A) e poi nuovamente (B) nel liquido ausiliario caratterizzato da una densità nota. La densità del solido ρ può essere calcolata come segue:

Calculation formula for density in solid sample

ρ        = densità del campione

A        = peso del campione in aria

B        = peso del campione nel liquido ausiliario

ρ0       = densità del liquido ausiliario

ρL       = densità dell'aria

La temperatura del liquido deve essere presa in considerazione perché può provocare variazioni nella densità di un ordine di grandezza compreso tra 0,001 e 0,1 per °C, con effetti
che possono essere osservati nella terza cifra decimale del risultato.
 

 Gravimetrico, spinta idrostaticaGravimetrico, spostamentoPicnometriDensimetro digitale
MetodiIl becher per il liquido ausiliario viene posto su una piattaforma o sotto la bilancia.Il becher per il liquido ausiliario viene posto sulla bilancia.Becher di vetro dal volume definito.Tecnologia del tubo oscillante
Adatto a
  • Solidi
  • Liquidi (con corpo da immergere in vetro)
  • Sostanze pastose (con sfera gamma)
  • Liquidi (con corpo da immergere in vetro)
    Solidi
  • Liquidi, dispersioni
  • Polvere
  • Granuli
  • Liquidi
  • Gas
Vantaggi
  • Processo rapido
  • Flessibilità rispetto alle dimensioni del campione
  • Strumento di pesata già disponibile
  • Processo rapido
  • Strumento di pesata già disponibile
  • Metodo accurato
  • Strumento di pesata già disponibile
  • Processo rapido
  • Controllo esatto della temperatura con celle di Peltier
  • Misura automatica della densità
  • Volumi di campioni ridotti
Svantaggi
  • Sensibilità alla temperatura
  • Il campione deve essere bagnato con grande attenzione
  • Non devono essere presenti bolle d'aria intrappolate
  • Sensibilità alla temperatura
  • Richiesto volume elevato del campione
  • Sensibilità alla temperatura
  • Laboriosità
  • Tempi lunghi
  • Non devono essere presenti bolle d'aria intrappolate
  • I campioni viscosi richiedono la correzione di viscosità (disponibile negli strumenti moderni).

Cliccate qui per ulteriori informazioni sulla determinazione della densità

Se si conoscono la massa e il volume di un campione (solidi o liquidi), la sua densità può essere calcolata a partire da:

Calculation of density by mass and volume


La difficoltà con il volume

Pesare accuratamente un campione è piuttosto semplice; al contrario, l'esatta determinazione del suo volume può presentare delle difficoltà.

Spinta idrostatica

Il metodo della spinta idrostatica consente di evitare il problema della determinazione del volume perché prevede che il campione venga pesato due volte in due diversi mezzi (aria e un liquido). Il volume può quindi essere considerato come costante in entrambe le situazioni.

Spostamento

Nell'applicazione più semplice del metodo dello spostamento, il volume di un campione solido viene determinato osservando l'aumento di livello del liquido in cui viene immerso il campione.
Per contro, quando un oggetto dal volume noto viene immerso in un liquido con densità sconosciuta, la differenza tra i valori di peso (in aria e nel liquido) può essere utilizzata per determinare la densità del liquido stesso.

Picnometro

Un picnometro è un matraccio in vetro appositamente progettato, solitamente con un volume definito. Viene prevalentemente utilizzato per determinare la densità dei liquidi. Il picnometro viene prima pesato vuoto, quindi pieno del liquido in fase di analisi. La differenza (ovvero la massa del campione) divisa per il volume del picnometro rappresenta la densità del campione.
Il metodo del picnometro può essere usato per determinare la densità di campioni in polvere o granulati.

Densimetro digitale

Un tubo cavo in vetro vibra a una certa frequenza. La frequenza varia quando il tubo viene riempito con sostanze diverse: a una massa maggiore del campione corrisponde una frequenza inferiore. I densimetri digitali misurano la frequenza e la convertono in densità.

Per un confronto fra questi quattro metodi consultate la tabella seguente.

 Gravimetrico, spinta idrostaticaGravimetrico, spostamentoPicnometriDensimetro digitale
MetodiIl becher per il liquido ausiliario viene posto su una piattaforma o sotto la bilancia.Il becher per il liquido ausiliario viene posto sulla bilancia.Becher di vetro dal volume definito.Tecnologia del tubo oscillante
Adatto a
  • Solidi
  • Liquidi (con corpo da immergere in vetro)
  • Sostanze pastose (con sfera gamma)
  • Liquidi (con corpo da immergere in vetro)
    Solidi
  • Liquidi, dispersioni
  • Polvere
  • Granuli
  • Liquidi
Principio di misura per
un campione solido
Il campione viene pesato una volta in aria e una volta immerso nel liquido ausiliario con densità nota.

La densità del campione solido può essere determinata a partire dalla densità nota del liquido e dai due valori della massa.



ρ = densità del campione
A = densità del campione in aria
B = densità del campione nel liquido ausiliario
ρ0 = densità del liquido ausiliario
ρL = densità dell'aria
Il liquido ausiliario con densità nota viene pesato prima e dopo l'immersione del campione (la tara può essere usata per misurare direttamente la differenza di massa).

Utilizzando la differenza di massa e la densità del liquido è possibile determinare il volume del campione. Questo valore viene quindi impiegato insieme alla massa del campione per calcolarne la densità.
Il picnometro viene prima pesato vuoto e successivamente pieno del liquido di riferimento con densità nota. La polvere viene aggiunta al picnometro pulito e asciutto. Si determina così il peso del campione. Il picnometro viene poi riempito con lo stesso liquido all'interno del quale la polvere deve essere completamente insolubile e pesato nuovamente. È così possibile determinare il peso del liquido spostato e calcolare quindi la densità della polvere.n/d
Principio di misura per
un campione liquido
Il corpo di riferimento con volume noto (corpo da immergere in vetro) viene pesato una volta in aria e una volta nel liquido con densità sconosciuta.

La densità del liquido può essere determinata a partire dal volume noto del corpo di riferimento e dai due valori della massa.



ρ = densità del campione liquido
α = fattore di correzione del peso (0.99985), per tenere conto della spinta statica atmosferica del peso di prova
A = peso del corpo di riferimento in aria
B = peso del corpo di riferimento nel liquido
V = volume noto del corpo di riferimento
ρL = densità dell'aria
Il peso del liquido con densità sconosciuta viene misurato prima (tara) e dopo l'immersione del corpo di riferimento (sfera gamma o corpo da immergere in vetro).

Utilizzando la differenza di massa e il volume noto del corpo di riferimento è possibile determinare la densità del campione liquido.
Il picnometro viene prima pesato vuoto e successivamente pieno del campione liquido. La differenza di massa divisa per il volume del picnometro rappresenta la densità del liquido.Il campione viene aggiunto a un tubo in vetro cavo a U presente nello strumento. La densità del campione viene determinata misurando la frequenza della vibrazione del tubo. Più è bassa la frequenza della vibrazione, maggiore è la densità del campione.

 

Densimetri digitali

Standard di densità

Per la determinazione della densità dei campioni liquidi esistono diversi standard e norme tecniche. Alcuni dei più comuni sono:

  • ISO 1183-1: plastica; metodi per la determinazione della densità di materie plastiche non cellulari
  • OIML G 14: determinazione della densità secondo l'OIML
  • ASTM-D-792: metodi di verifica standard di densità e peso specifico

Lo standard ISO 1183-1 richiede l'uso di una bilancia analitica a 4 cifre decimali.

L'equivoco con la densità apparente

La densità apparente è una misura della quantità di particelle, componenti o pezzi contenuta in un volume misurato. Non si tratta di una proprietà del materiale in sé. La densità apparente include gli spazi tra le particelle o gli elementi nonché i vuoti all'interno degli elementi stessi. Può variare a seconda del modo in cui il materiale viene manipolato: scuotendo un contenitore, ad esempio, si consente ai componenti di stabilizzarsi, incrementando la densità apparente complessiva.

Determinazione della densità - esperto

Le sfide nella determinazione della densità nei solidi

Soluzioni per la determinazione della densità

Moisture Content Determination

Determinazione della densità per la qualità delle materie plastiche


Miglioramento di gestione dei dati e sicurezza dei processi

LabX Software connects all instruments

La combinazione tra una bilancia della serie Excellence di METTLER TOLEDO e il software LabX offre un livello superiore di gestione dei dati e di sicurezza dei processi. Con l'aggiunta dell'apposito kit, le bilance analitiche e di precisione Excellence possono essere utilizzate per la determinazione della densità. LabX garantisce la piena conformità alla vostra SOP per la determinazione della densità. LabX registra tutti i valori di peso, esegue i calcoli e salva i risultati in un database centralizzato. Tutti i risultati correlati all'applicazione per la determinazione della densità possono essere trasferiti direttamente al sistema interno di gestione dei dati.

 

 

 

Domande frequenti sulla determinazione della densità

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