Здавалка
Главная | Обратная связь

Лабораторна робота №7. Визначення густини та показника заломлення органічної рідкої речовини.



Густина речовини є однією з головних величин, що характеризують її властивості. Густина являє собою кількість маси речовини в об'ємі. Визначення густини газоподібних, рідких і твердих речовин здійснюється з метою визначення ступеня їх чистоти і ідентифікації, дослідження властивостей, визначення концентрації двокомпонентних розчинів спиртів, кислот і лугів.

Густина чистої речовини ρ - фізична величина, що дорівнює відношенню маси m речовини до об'єму V, що займає ця речовина:

ρ = m / V

Основною одиницею густини в Міжнародній системі одиниць (СІ) є кілограм на кубічний метр (кг/м3), інші способи вираження густини - г/см3 , г/мл , кг/л , т/м3 - є похідними від основного.

Відносна густина, (relative density) —безрозмірна фізична величина, що дорівнює відношенню густини речовини, яка розглядається, до густини іншої речовини.

Для системного порівняння густин ряду речовин обирають еталонну речовину, якою найчастіше є дистильована вода. Густина дистильованої води при +20 ºС дорівнює 998,203 кг/м3, а при температурі максимальної густини (+4 ºС) становить 999,973 кг/м3: Визначення відносної густини для рідини при +20 ºС зазвичай здійснюється шляхом ділення маси певного об'єму рідини до маси води цього ж обсягу при цій же температурі. При цьому отримують відносну густину речовини щодо густини води при +20 ºС і позначають цю величину як , де цифра зверху ставиться до досліджуваної речовини, а знизу до температури води. Визначають відносну густину за допомогою пікнометра, зважуючи спочатку порожній пікнометр, потім пікнометр з дистильованою водою, а потім пікнометр з досліджуваною рідиною. Відносну густину визначають з наступної формули:

= ρ / ρ0

де ρ - густина речовини , ρ0 - густина стандартної речовини.

Щоб визначити густину речовини, необхідно відносну густину помножити на величину абсолютної густини води при температурі вимірювання. Часто можна зустріти величину відносної густини , яка показує густину досліджуваної речовини відносно густини води при 4 ºС. У довідниках також для води наводиться величина 0,99823, що являє собою відносну густину води , яку часто плутають з масою одного см3 води при 20 ºС, i відповідно, помилково надають в системі СІ значення густини для води при 20 ºС величину 998,23 кг/м3.

Оскільки всі тіла змінюють свій об'єм залежно від температури, то, природно, і значення густини будуть коливатися при зміні температури. Так, при зниженні температури густина звичайно збільшується, а при підвищенні — зменшується.

Відносну густину рідини прийнято відносити до температури 20 °С і до густини води при 4 °С. У цьому випадку відносна густина позначається d420. Якщо густину рідини за умовами досвіду визначають не при 20 °С, а при іншій температурі t, її значення d4t може бути перераховано на нормальні значення за формулою:

d420 = d4t + а (t - 20) ,

де d4t - відносна густина досліджуваної рідини при температурі випробування t °С; а- середня температурна поправка на 1 °С. Значення поправок а представлені в таблиці 1.

 

 

Таблиця 1 .

Температурні поправки при визначенні густини

Відносна густина Поправка а Відносна густина Поправка а
0,810–0,820 0,000752 0,880–0,890 0,000660
0,820–0,830 0,000738 0,890–0,900 0,000647
0,830–0,840 0,000725 0,900–0,910 0,000633
0,840–0,850 0,000712 0,910–0,920 0,000620
0,850–0,860 0,000699 0,920–0,930 0,000607
0,860–0,870 0,000686 0,930–0,940 0,000594
0,870–0,880 0,000673 0,940–0,950 0,000581

 

Вимірювання густини рідин виконують за допомогою приладу пікнометра (рис. 1.97, а), який дозволяє одержувати значення густини з точністю до четвертого знака. У повсякденній практиці найчастіше використовують ареометри (рис. 1.97, б). Існують цілі набори ареометрів, розраховані для рідин з відносною густиною меншою одиниці. Вони дуже зручні, тому що дозволяють визначати відносну густину в широких інтервалах. Дуже зручні для роботи ареометри з вмонтованими в них термометрами, що дає можливість одночасно з визначенням густини вимірювати і температуру середовища.

Рис. 1. Прилади для вимірювання густини: — пікнометри; б —ареометр

Крім цих універсальних приладів існує ціла низка інших, призначених для визначення густин конкретних рідин або розчинів. Для визначення густини молока служать лактометри. Для визначення відносної густини біологічних рідин застосовують урометри. Для визначення вмісту міцності спирту використовують спиртометри (спиртоміри), що показують вміст етилового спирту в градусах, тобто у відсотках за об'ємом. Густину розчинів лужних і кислотних електролітів вимірюють денсиметрами.

Методика визначення. Визначення відносної густини рідин за допомогою пікнометрів. Пікнометр попередньо миють ацетоном, спиртом і етером, після чого висушують, продуваючи в нього повітря гумовою грушею (груша має трубку з капіляром, що вводять у корпус пікнометра). Чистий і сухий порожній пікнометр зважують на аналітичних вагах (m). Потім визначають «водяну константу» пікнометра, тобто масу в обсязі пікнометра, приведену до маси води при 4 °С (температурі, яка відповідає максимальній густині води). Для цього невелику кількість води (дистильованої) кип'ятять у склянці для видалення розчиненого в ній повітря протягом 10—15 хв. Охолодженою до 20 °С водою заповнюють пікнометр на 3—5 мм вище мітки, нанесеної на шийку.

Мал. 2. Пікнометр, занурений у термостатуючу склянку.

Пікнометр закривають пробкою і витримують протягом 20 хв при 20 °С у водяному термостаті Слідкують, щоб рівень води в шийці пікнометра був нижче рівня води в термостаті (рис. 2). При цій температурі доводять рівень води в пікнометрі до мітки за допомогою звернутого трубкою фільтрувального паперу. Пікнометр знову закривають і витримують в термостаті ще 10 хв., перевіряючи положення меніска по відношенню до мітки. Потім пікнометр виймають із термостата, протирають зовні мякою тканиною досуха (або шматочком фільтрувального паперу). Залишають під склом аналітичних вагів і через 20—25 хв зважують на аналітичних вагах, з точністю 0,0002г (m1).

Пікнометр звільняють від води, висушують, наповнюють досліджуваною речовиною і проводять ті ж операції, що й з дистильованою водою. Потім зважують пікнометр з рідиною на аналітичних вагах з точністю до 0,0002 г.

Густину досліджуваної рідини ρ20 в г/см3 знаходять за формулою:

m - маса пустого пікнометра, г; m1 - маса пікнометра з дист. водою, г; m2 - маса пікнометра з досліджуваною речовиною, г; 0.99823 – значення густини води при 20°С, г/см3.

Густину рідин з невеликою в'язкістю або дуже в'язких речовин зручніше визначати ареометрами, за допомогою спеціальних гідростатичних ваг Мора або гідростатичних пікнометрів. Існують пік-нометри-волюмоміри, призначені для визначення відносної густини порошкоподібних твердих тіл. У таких приладах для змочування твердих речовин застосовуються бензин і гас. За різницею рівнів названих розчинників до і після додавання речовини визначають об'єм узятої наважки. Густина твердого тіла буде рівною відношенню взятої наважки до знайденого об'єму. При виборі розчинника потрібно дотримуватись основної умови — речовина в ньому не повинна розчинятися.

Методика 2. Визначення відносної густини рідин за допомогою ареометра. Ареометри являють собою скляні трубки з розширенням донизу у вигляді кульки, заповненої шротом або спеціальною масою. У вузькій верхній частині ареометра є шкала з поділками. Найменші значення густини нанесені на шкалі вгорі, а найбільші — унизу, тому що глибина занурення ареометра тим більша, чим менша густина.

Для визначення відносної густини досліджувану рідину наливають у скляний циліндр без носика і бажано без поділок, місткістю від 250 до 500 мл. Розмір циліндра має відповідати розміру ареометра. Рідину не можна наливати в циліндр до країв, щоб уникнути її переливання при зануренні приладу. Занурювати ареометр треба обережно, не торкаючись стінок циліндра і не випускаючи з рук ареометра доти, поки не переконаєтеся, що він плаває. При визначенні густини ареометр має знаходитися в центрі циліндра і не торкатися дна. Відлік за поділками шкали ареометра роблять по верхньому меніску рідини. По закінченні роботи ареометр промивають у воді, витирають насухо і вкладають у спеціальний футляр. Ареометри виготовляються з тонкого скла, тому поводитися з ними треба дуже обережно.

Густина речовин залежить від їхньої структури і молекулярної маси. Вуглеводні звичайно легші за воду. Густина алканів менша від густини олефінів, а останні мають меншу густину, ніж ацетиленові вуглеводні з тим же числом атомів карбону в молекулі. На величину густини ненасичених вуглеводнів впливає і місцезнаходження кратного зв'язку. Переміщення подвійного чи потрійного зв'язку в середню частину молекули спричиняє збільшення густини речовин. Уведення в молекули вуглеводнів функціональних груп, що мають оксиген, призводить до збільшення густини, однак її значення залишається менше одиниці. З усіх органічних сполук, що містять оксиген, найменша густина в етерів. Сполуки, що мають дві і більше функціональних груп, звичайно важчі за воду. Густина, що перевищує одиницю, спостерігається ще й у насичених низькомолекулярних карбонових кислотах (наприклад, у мурашиної й оцтової). Цей факт пояснюється асоціацією молекул цих речовин.

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.