Наша сеть партнеров Banwar
У хімічних лабораторіях дуже часто доводиться визначати щільність. У літературі -колишньому років і в довідниках старих видань наводяться таблиці питомих ваг розчинів і твердих тіл. Цією величиною користувалися замість щільності, що є однією з найважливіших фізичних величин, якими характеризують властивості речовини.
Щільністю речовини називають відношення маси тіла до його об'єму:
Отже, щільність речовини виражають * в г / см3. Питомою вагою у називають відношення ваги (сили тяжіння) речовини до об'єму:
Щільність і питома вага речовини знаходяться в такій же залежності між собою, як маса і вага, т. Е.
де g - місцеве значення прискорення сили тяжіння при вільному падінні. Таким чином, розмірність питомої ваги '(г / см2 • с 2) і щільності (г / см3), а також їх числові значення, виражені в одній системі одиниць, відрізняються один від одного *.
Щільність тіла не залежить від його місцезнаходження на Землі, в той час як питома вага змінюється в залежності від того, в якому місці Землі його виміряти.
У ряді випадків вважають за краще користуватися так званої відносної щільністю, що представляє собою відношення щільності даної речовини до густини іншої речовини при певних умовах. Відносна щільність виражається абстрактним числом.
Відносну щільність d рідких і твердих речовин прийнято визначати по відношенню до щільності дистильованої води:
Само собою зрозуміло, що р і рв повинні виражатися однаковими одиницями.
Відносну щільність d можна також висловлювати ставленням маси взятого речовини до маси дистильованої води, взятої в тому ж обсязі, що і речовина, при певних, постійних умовах.
Оскільки числові значення як відносної щільності, так і відносного питомої ваги при зазначених постійних умовах є однаковими, користуватися таблицями відносних питомих ваг в довідниках можна так само, як якщо б це були таблиці щільності.
Відносна щільність є постійною величиною для кожного хімічно однорідного речовини і для розчинів при даній температурі. Тому по
* У технічній системі одиниць (MKXCC). в якій за основну одиницю прийнята не одиниця маси, а одиниця сили - кілограм-сила (кг або кгс), питома вага виражається в кг / м3 або Г / см3. Слід зазначити, що числові значення питомої села, виміряного в Г / см3, і щільності, яка вимірюється в г / см3, збігаються, що нерідко викликає плутанину в поняттях «щільність» і «питома вага».
* У ряді випадків щільність висловлюють в г / мл. Різниця між числовими значеннями щільності, вираженими в г / см3 і г / мл, дуже незначно. Його слід брати до уваги лише при роботах особливої точності.
Тому за величиною відносної щільності в багатьох випадках можна судити про концентрацію речовини в розчині.
* У технічній системі одиниць (MKXCC). в якій за основну одиницю прийнята не одиниця маси, а одиниця сили - кілограм-сила (кг або кгс), питома вага виражається в кг / м3 або Г / см3. Слід зазначити, що числові значення питомої села, виміряного в Г / см3, і щільності, яка вимірюється в г / см3, збігаються, що нерідко викликає плутанину в поняттях «щільність» і «питома вага».
Зазвичай щільність розчину збільшується зі збільшенням концентрації розчиненого речовини (якщо воно саме має щільність більше, ніж розчинник). Але є речовини, для яких збільшення щільності зі збільшенням концентрації йде тільки до певної межі, після якого при збільшенні концентрації відбувається зменшення щільності.
Наприклад, сірчана кислота має найвищу щільність, рівну 1,8415 при концентрації 97,35%. Подальше збільшення концентрації супроводжується зменшенням щільності до 1,8315, що відповідає 99,31%.
Оцтова кислота має максимальну щільність при концентрації 77- 79%, а 100% оцтова кислота має ту ж щільність, що і 41% -ва.
Відносна щільність залежить від температури, при якій її визначають. Тому завжди вказують температуру, при якій робили визначення, і температуру води (обсяг узятий за одиницю). У довідниках це показують за допомогою відповідних індексів, наприклад eft; наведене позначення вказує, що відносна щільність визначена при температурі 2O0C і за одиницю для порівняння взята щільність води при температурі 4-е С. Зустрічаються також і інші індекси, що позначають умови, при яких проводилося визначення відносної щільності, наприклад Я4 Ul і т. д.
Зміна відносної щільності 90% -ної сірчаної кислоти в залежності від температури навколишнього середовища наводиться нижче:
Відносна щільність з підвищенням температури зменшується, зі зниженням її -збільшується.
При визначенні відносної щільності необхідно відзначати температуру, при якій воно проведено, і отримані величини порівнювати з табличними данни-, ми, визначеними при той_же температурі.
Якщо вимір проведено не при тій температурі, яка вказана в довіднику, то. вводять поправку, яка обчислюється як середнє зміна відносної плотпості на один градус. Наприклад, якщо в інтервалі між 15 і 20 0C відносна щільність 90% -ної сірчаної кислоти зменшується на 1,8198-1,8144 = 0,0054, то в середньому можна прийняти, що при зміні температури на 1 0С (вище 15 0C) відносна щільність зменшується на 0,0054: 5 = 0,0011.
Таким чином, якщо визначення вести при 18 0C, то відносна щільність зазначеного розчину повинна дорівнювати:
Однак для введення температурної поправки до відносної щільності зручніше користуватися наведеною нижче номограми (рис. 488). Ця номограма, крім того, дає можливість але відомої відносної щільності, обчисленої при стандартній температурі 20 ° С, наближено визначати відносну щільність при інших температурах, в чому іноді може виникнути потребность.Относітельную щільність рідин можна визначати за допомогою ареометрів, піктометром, спеціальних ваг і т. п.
Визначення відносної щільності ареометрами.
Для швидкого визначення відносної щільності рідини застосовують так звані ареометри (рис. 489). Це-скляна трубка (рис. 489, а), що розширюється внизу і має на кінці скляний резервуар, заповнений дробом нли спеціальної масою, (рідше - ртуттю). У верхній вузькій частині ареометра є шкала з поділами. Чим менше відносна щільність рідини, тим глибше занурюється в неї ареометр. Тому на його шкалі вгорі нанесено найменше значення відносної щільності, яке можна визначити даними ареометром, внизу - найбільше. Наприклад, у ареометрів для рідин з відносною щільністю менше одиниці внизу стоїть 1,000, вище 0,990, ще вище 0,980 і т. Д.
Проміжки між цифрами розділені на більш дрібні ділення, що дозволяють визначати відносну щільність з точністю до третього десяткового знака. У найбільш точних ареометрів відображає дані значення відносної щільності в межах 0,2-0,4 одиниці (наприклад, Для визначення щільності від 1,000 до 1,200, від 1,200 до 1,400 і т. Д.). Такі ареометри зазвичай продають у вигляді наборів, які дають можливість визначати відносну щільність в широкому інтервалі.
Номограма для введення температурної поправки
Іноді ареометри забезпечені термометрами (рис. 489,6), що дозволяє одночасно вимірювати температуру, при якій проводиться визначення. Для визначення відносної щільності за допомогою ареометра рідина наливають в скляний циліндр (рис. 490) ємністю не менше 0,5 л, подібний за формою з мірним, але без носика і поділів. Розмір циліндра повинен відповідати розміру ареометра. Наливати рідину в циліндр до країв не слід, так як при зануренні ареометра рідина може перелити край. Це буває навіть небезпечно при вимірюванні щільності концентрованих кислот або концентрованих лугів та ін. Тому рівень рідини в циліндрі повинен бути на кілька сантиметрів нижче краю циліндра.
Іноді циліндр для визначення щільності має вгорі жолоб, розташований концентрично, так що якщо рідина при зануренні ареометра переллється через край, то вона не виллється на стіл.
Для визначення відносної щільності є спеціальні прилади, що підтримують постійний рівень рідини в циліндрі. Схема одного з таких приладів приведена на рис. 491. Це - циліндр 2, що має на певній висоті відвідну трубку 3 для стікання рідини, що витісняється ареометром при зануренні його в рідину. Витісняється рідина надходить в трубку 4, що має кран 5, через який рідина може бути злита. Циліндр можна наповнювати досліджуваної рідиною через зрівняльну трубку /, що має у верхній частині циліндричний розширення.
ВИЗНАЧЕННЯ ЩІЛЬНОСТІ (1 2 3)
До змісту