pycnométrie

La pycnométrie, ou pycnométrie, est une technique de mesure de la densité et de la porosité des solides fondée sur la mesure de leur volume à l’aide d’un pycnomètre. Le principe repose sur la détermination du volume d’un échantillon par displacement de fluide ou par variation de pression d’un gaz dans un volume connu.

Il existe deux grandes familles de pycnomètres. La pycnométrie liquide utilise un fluide de densité connue (généralement un liquide inerte et non réactif). On mesure d’abord le pycnomètre vide et rempli de fluide, puis on y introduit l’échantillon sec et on mesure à nouveau. En notant m_s la masse sèche de l’échantillon, m1 la masse du pycnomètre vide, m2 la masse du pycnomètre rempli de fluide et m3 la masse du pycnomètre avec fluide et échantillon, la volume de l’échantillon V_s est donné par V_s = (m2 - m3 + m_s) / ρ_l, où ρ_l est la densité du fluide à la température de mesure. La densité de l’échantillon est alors ρ_s = m_s / V_s.

La pycnométrie gazeuse détermine le volume de l’échantillon en mesurant les variations de pression d’un gaz dans un volume de référence lorsque l’échantillon est introduit. En supposant une température constante, V_s peut être calculé avec V_s = V_cell × (1 − P1/P2), où V_cell est le volume de référence, P1 est la pression du gaz dans la cellule vide et P2 est la pression après introduction de l’échantillon. La densité est then ρ_s = m_s / V_s.

Applications et matériaux: céramiques, poudres, métaux, polymères, minerais et géosciences. La pycnométrie fournit la densité vraie (densité des solides) et, selon la méthode, des informations sur la porosité ouverte ou le volume poreux.

Limitations: le choix du fluide ou du gaz dépend de la réactivité et de la mouillabilité du matériau; les échantillons doivent être dégasés ou séchés selon la méthode; des corrections de buoyance et de température sont nécessaires pour obtenir des résultats fiables.