A porosimetria por intrusão de mercúrio (MIP) é uma técnica para caracterizar a estrutura porosa de materiais sólidos. Ela mede a distribuição de tamanho de poros, volume total de poros, densidade aparente e área superficial específica intrudindo mercúrio nos poros sob pressão controlada. A MIP é aplicável a uma ampla gama de materiais porosos, incluindo catalisadores, cerâmicas, materiais de construção, produtos farmacêuticos e amostras geológicas.
A técnica explora a propriedade não molhante do mercúrio, que não entra espontaneamente nos poros devido à sua alta tensão superficial e ângulo de contato. Pressão externa é necessária para forçar o mercúrio a entrar nos poros. A equação de Washburn relaciona a pressão aplicada ao diâmetro do poro. Para poros cilíndricos, a pressão de intrusão é inversamente proporcional ao diâmetro do poro. Instrumentos típicos cobrem diâmetros de poros de aproximadamente 3 nm a 400 µm, exigindo pressões de vácuo a 60.000 psi ou mais.
Um experimento de MIP prossegue em dois estágios. A análise de baixa pressão preenche o porta-amostra, evacua a amostra e preenche o penetrômetro com mercúrio à pressão quase atmosférica, intrudindo macroporos acima de aproximadamente 6 µm. A análise de alta pressão força o mercúrio a entrar em poros menores. O volume intrudido é registrado em função da pressão aplicada, gerando a curva de intrusão cumulativa.
A distribuição de tamanho de poros é derivada da derivada da curva de intrusão cumulativa em relação à pressão. Gráficos diferenciais e log diferenciais revelam os tamanhos de poros dominantes e a amplitude da distribuição. A porosidade total é calculada a partir do volume total intrudido e do volume aparente da amostra. A densidade aparente é determinada a partir do volume do penetrômetro e da massa da amostra. A densidade esquelética é medida por picnometria de hélio.
A histerese entre as curvas de intrusão e extrusão indica efeitos de rede de poros. Poros do tipo gargalo de garrafa, onde pescoços estreitos conectam corpos mais largos, mostram aprisionamento de mercúrio. A curva de extrusão fornece informações sobre a distribuição de tamanho de gargalos de poros. A tortuosidade e a permeabilidade dos poros podem ser estimadas a partir de dados de MIP usando modelos empíricos.
A preparação da amostra requer secagem para remover água adsorvida e voláteis sem alterar a estrutura dos poros. As amostras são desgaseificadas sob vácuo. A vidraria do penetrômetro é limpa e calibrada para cada medição. O manuseio de mercúrio requer procedimentos de segurança cuidadosos, incluindo contenção de derramamentos, monitoramento de vapores e descarte adequado.
A MIP é complementar à adsorção de gás (BET/BJH) e aos métodos de microscopia. A adsorção de nitrogênio mede com precisão mesoporos abaixo de 50 nm, enquanto a MIP cobre tanto mesoporos quanto macroporos. O MEV fornece visualização direta, mas estatísticas limitadas. A MIP oferece medições em massa estatisticamente representativas.
