La porosimetría de intrusión de mercurio (MIP, por sus siglas en inglés) es una técnica para caracterizar la estructura porosa de materiales sólidos. Mide la distribución de tamaño de poros, el volumen total de poros, la densidad aparente y el área superficial específica mediante la intrusión de mercurio en los poros bajo presión controlada. MIP es aplicable a una amplia gama de materiales porosos, incluyendo catalizadores, cerámicas, materiales de construcción, productos farmacéuticos y muestras geológicas.
La técnica explota la propiedad no humectante del mercurio, que no entra espontáneamente en los poros debido a su alta tensión superficial y ángulo de contacto. Se requiere presión externa para forzar al mercurio a entrar en los poros. La ecuación de Washburn relaciona la presión aplicada con el diámetro del poro. Para poros cilíndricos, la presión de intrusión es inversamente proporcional al diámetro del poro. Los instrumentos típicos cubren diámetros de poro desde aproximadamente 3 nm hasta 400 µm, requiriendo presiones desde vacío hasta 60,000 psi o más.
Un experimento de MIP procede en dos etapas. El análisis de baja presión llena el portamuestras, evacúa la muestra y llena el penetrómetro con mercurio a presión casi atmosférica, intrusionando macróporos por encima de aproximadamente 6 µm. El análisis de alta presión fuerza al mercurio a entrar en poros más pequeños. El volumen intrusionado se registra en función de la presión aplicada, generando la curva de intrusión acumulativa.
La distribución de tamaño de poro se deriva de la derivada de la curva de intrusión acumulativa con respecto a la presión. Los gráficos diferenciales y logarítmicos diferenciales revelan los tamaños de poro dominantes y la amplitud de la distribución. La porosidad total se calcula a partir del volumen total intrusionado y el volumen aparente de la muestra. La densidad aparente se determina a partir del volumen del penetrómetro y la masa de la muestra. La densidad esquelética se mide mediante picnometría de helio.
La histéresis entre las curvas de intrusión y extrusión indica efectos de la red de poros. Los poros en forma de botella con cuellos estrechos que conectan cuerpos más anchos muestran atrapamiento de mercurio. La curva de extrusión proporciona información sobre la distribución de tamaño de gargantas de poro. La tortuosidad y permeabilidad de poros pueden estimarse a partir de datos de MIP utilizando modelos empíricos.
La preparación de la muestra requiere secado para eliminar el agua adsorbida y los volátiles sin alterar la estructura de poros. Las muestras se desgasifican bajo vacío. El material de vidrio del penetrómetro se limpia y calibra para cada medición. El manejo del mercurio requiere procedimientos de seguridad cuidadosos, incluyendo contención de derrames, monitoreo de vapor y eliminación adecuada.
MIP es complementario a la adsorción de gases (BET/BJH) y a los métodos de microscopía. La adsorción de nitrógeno mide con precisión mesoporos por debajo de 50 nm, mientras que MIP cubre tanto mesoporos como macróporos. SEM proporciona visualización directa pero estadísticas limitadas. MIP ofrece mediciones volumétricas estadísticamente representativas.
