Los elementos volumétricos son aquellos que permiten medir volúmenes de manera precisa, son fabricados preferentemente en vidrio y cumplen con ciertas normas internacionales (ISO) que garantizan su calidad.
En función del número y tipo de marcas indicadoras que contiene pueden ser:
aforados cuando el material presenta una o dos marcas indicadoras (aforo) de volumen y puede leerse solo un volumen fijo establecido,
graduados cuando el material presenta varias marcas indicadoras de volumen y permite la medición de volúmenes intermedios entre un máximo y un mínimo.
Cada elemento de vidrio es ajustado al volumen correcto y calibrado por su fabricante de manera individual y siguiendo normas específicas. Dependiendo de la manera en que se realizó, los materiales se clasifican como:
para contener (To Contain o TC) cuando son “ajustados por contenido” o sea que el volumen del líquido contenido en el recipiente es exactamente la cantidad indicada en su exterior,
para dispensar (To Deliver o TD) cuando son “ajustados por vertido” o sea que se toma en cuenta el líquido que queda adherido normalmente a las paredes del recipiente y la cantidad indicada en el exterior del mismo es exactamente la vertida (esta diferencia de volúmenes es especialmente de importancia en pipetas y buretas).
Según la Organización Internacional de Estandarizaciones (ISO) los materiales TC son designados como “In”, en referencia al volumen contenido en el interior del material y los TD son indicados como “Ex” en referencia al volumen extraído o dispensado.
La temperatura de referencia normalizada, generalmente 20oC, es la temperatura a la cual el instrumento debe contener o dispensar el volumen nominal indicado. Sin embargo, en la práctica la temperatura tiene baja relevancia ya que las desviaciones en la medición causada por la dilatación del volumen de los instrumentos de vidrio es despreciable en relación al límite de error establecido.
El límite de error o tolerancia es un valor establecido por las normas oficiales e indica la desviación máxima permitida por el instrumento con respecto a su valor nominal. En función de esto, los materiales volumétricos se puede clasificar como:
Clase A cuando se trata de material volumétrico para trabajos de alta precisión. Los materiales TD pueden presentar la designación adicional “S” que significa de vaciado rápido.
Clase B cuando se trata de material volumétrico para análisis que acepten menor grado de precisión y tienen un error aproximadamente dos veces mayor a los materiales de Clase A
Para el material de vidrio volumétrico TD o Ex, hay que considerar además el tiempo de escurrimiento que es el periodo de tiempo necesario para el descenso del líquido por efecto de la gravedad desde el aforo superior hasta el inferior y que es considerado durante la calibración del material. Este tiempo debe tener contemplado, además, el tiempo de espera que representa el tiempo que debe esperarse desde el momento en el cual el menisco permanece quieto a la altura de la marca de volumen inferior o bien de la punta del instrumento una vez vertido el líquido. En el tiempo de espera se escurren restos de líquido retenido en la pared del instrumento.
En todo material volumétrico debe quedar codificada toda la información específica que refiera a su fabricación y calidad.
Marca: refiere al fabricante
Volumen nominal: volumen máximo capaz de ser medido por el instrumento
Unidad de medición: en mL o cm3
Temperatura de referencia: generalmente, 20oC
Tipo de calibración: TD o TC (Ex o In)
Clase: A, AS, B
Tiempo de espera: indicado como, por ejemplo, “Ex + 5s”
Adicionalmente, pueden estar impresos los siguientes datos:
Límite de error: tolerancia
Norma: código que especifica los requerimientos metrológicos y de construcción del material.
Ejemplos:
Matraz aforado
Pipeta aforada
Probeta
Cuando se miden volúmenes de líquidos es muy importante hacerlo con la mayor precisión posible por lo cual, la lectura correcta del valor es tan importante como la calidad del instrumento de medida (matraz, pipeta, bureta o probeta). Por eso, es necesario conocer el comportamiento de la superficie de los líquidos para efectuar la medida de la manera más exacta.
La superficie de un líquido o de una disolución suele adoptar una forma curvada cuando se pone en contacto con las paredes del recipiente que lo contiene, reconociéndose dicha curvatura con el nombre de menisco (meni, del griego, luna). El menisco se debe a la tensión superficial del líquido y que sea cóncavo o convexo depende entre otros factores de que las fuerzas cohesivas (interacciones líquido–líquido) sean menores o mayores que las fuerzas adhesivas (interacciones líquido - vidrio) respectivamente.
Menisco cóncavo se lee en la parte inferior del menisco
Menisco convexo se lee en la parte superior del menisco
En disoluciones muy coloreadas se lee en la parte superior aunque el menisco sea cóncavo
Cuando se realiza la lectura, la ubicación apropiada del operador en relación con la altura del menisco es fundamental para evitar lo que se conoce como "error de paralaje". Este error se evita cuando el operador hace coincidir la dirección de la visual con la altura del menisco.
Entre estos elementos se encuentran: