Densità

È ovviamente facile misurare il volume di un materiale rigido, solido e dalla geometria semplice. È invece più complesso farlo per un materiale di forma irregolare. Archimede riuscì a misurare la densità della corona di Re Gerone II immergendola in un liquido e calcolando il volume d’acqua spostato. Questa tecnica, nota come picnometria, è ancor oggi appropriata per oggetti non porosi - e con delle varianti, porosi - il mezzo spostato essendo un liquido ma anche un gas o una polvere sottile.
Molti materiali hanno nella loro struttura pori composti da fratture, fessure, e tortuosità. Ciò porta a diverse definizioni di densità, ciascuna delle quali richiede tecniche di misura differenti.

  • Densità Assoluta o Reale: determina solo il volume solido del campione, escludendo tutti i pori aperti e i vuoti presenti nel materiale.
  • Densità Envelope: determina la densità di un materiale definito anche dai pori aperti e chiusi presenti.
  • Densità Tap o Bulk: definita dal volume di un contenitore all’interno del quale può essere inserito un materiale composto da più parti (polvere, granuli etc).

Densità Assoluta

La densità assoluta o reale è come detto ottenuta dal volume misurato escludendo sia i pori sia gli spazi tra le particelle di un campione bulk. Fino a qualche tempo fa la densità assoluta veniva ancora misurata usando lo spostamento dell’acqua o di un altro liquido. Purtroppo gli effetti dovuti alla tensione superficiale e ai gas intrappolati nel liquido impedivano allo stesso di riempire i pori più piccoli.
La Micromeritics offre picnometri a elio (o altri gas) che sono molto più accurati e semplici nell’utilizzo. Sono molto più veloci di quelli basati su liquido poiché il gas diffonde rapidamente e efficacemente in tutti i pori. Per questo oggi spesso la densità assoluta è anche semplicemente chiamata densità ad elio.

Densità Envelope

La densità envelope (alcune volte viene anch’essa chiamata densità bulk) è ottenuta da materiali porosi includendo lo spazio occupato dai pori nella misura di volume. Per quest’analisi gli strumenti della Micromeritics utilizzano una polvere scorrevole, quasi fluida, come mezzo spostato. I contorni del campione da analizzare vengono circondati da questa polvere, che però non penetra nei pori. L’uso di questa polvere consente misure rapide e semplici senza che il campione venga danneggiato o contaminato. I valori di densità envelope sono inferiori a quelli di densità assoluta quando i campioni sono porosi e identici per campioni non porosi.
La porosità totale può essere calcolata dalle misure di densità assoluta e envelope sullo stesso materiale.