Масса пикнометра с водой

Определение плотности жидкости пикнометром: суть метода, преимущества

Плотность является одним из основных показателей, с помощью которого определяют качество жидких веществ на предприятиях самых разных отраслей промышленности. С ее помощью можно установить, соответствуют ли характеристики сырья и готового продукта утвержденным нормам.

Ранее для определения плотности чаще всего использовался стеклянный пикнометр. Но в наше время появились более совершенные устройства, которые позволяют измерять данный показатель с минимальным участием человека. Ярким примером является гелиевый пикнометр. Ознакомиться с характеристиками измерительного прибора можно по ссылке http://chimbiolab.ru/laboratornoe-oborudovanie/analiticheskoe-oborudovanie/accupic-1340.html, здесь же можно оформить покупку.

Пикнометрический метод для измерения плотности жидкостей

Стандартный пикнометр представляет собой небольшой стеклянный сосуд с горлышком и крышкой-колпачком. В верхней части прибора находится метка. Пикнометр можно использовать для определения показателя плотности различных веществ, в том числе и жидкостей.

Диапазон температур, при которых можно проводить исследования, очень широкий. Это объясняется тем, что прибор изготовлен из термостойкого стекла. Этим он отличается от обычных мензурок.

Определение плотности жидкостей пикнометром основано на измерении отношения массы определенного объема исследуемого вещества к массе дистиллированной воды, взятой в таком же объеме. При этом температура вещества должна совпадать температурой воды. Для получения точных результатов надо провести два параллельных испытания, а затем высчитать среднее арифметическое.

Когда и где используется пикнометрический метод

• Нефтегазовая промышленность. Плотность нефти и нефтепродуктов измеряется с целью определения их массы для коммерческих расчетов.
• Пищевая промышленность. Измерение данного показателя позволяет измерить содержание и концентрацию определенных веществ (сахаров, соли и др.). Также он необходим для контроля качества пищевых продуктов: растительных и животных масел, молока и молочных продуктов, безалкогольных и газированных напитков, фруктовых соков и др.
• Электрохимия. Показатель плотности измеряется для определения концентрации травильных растворов в гальванических жидкостях, используемых в поточной линии.
• Химическая промышленность. Измерение плотности необходимо для контроля качества и определения свойств конечного продукта.
• Фармацевтика. Исследования помогают установить соответствие характеристик готового продукта установленным стандартам.

Точность метода

Определение плотности жидкостей с помощью пикнометра дает очень точные результаты. Если исследование было произведено в строгом соответствии с установленными требованиями – точность результатов составит ±0,001 г/cм 3 . Но данный метод достаточно трудоемкий и занимает много времени, поэтому в лабораторных условиях можно вместо стеклянного пикнометра использовать гелиевый. Тогда на проведение анализа будет затрачено всего 2-3 минуты, а результаты также будут максимально точными.

Суть метода: как происходит измерение плотности жидких веществ

• Сначала надо взвесить чистый и сухой пикнометр. Для этого используют высокоточные весы.
• Затем надо подогреть стеклянный сосуд и дистиллированную воду до такой температуры, при которой будет проводиться измерение плотности исследуемой жидкости (к примеру, молока).
• Дистиллированную воду наливают в пустой пикнометр до метки, расположенной на его горлышке. При этом надо внимательно следить за постоянством температуры.
• Затем определяют массу пикнометра вместе с водой. После этого воду надо вылить, а измерительный прибор высушить в специальной печи.
• В подготовленный стеклянный сосуд наливают исследуемое вещество до метки на горлышке. Температура должна быть такой же, как и при заполнении водой.
• После этого надо снова взвесить пикнометр.
• Завершающий этап – проведение расчетов по формуле.

Что обязательно нужно учитывать во время измерений

• Пикнометр перед началом исследования следует тщательно промыть хромовой смесью, а затем дистиллированной водой.
• Исследуемую жидкость необходимо хорошо перемешать до однородного состояния. Наличие осадка и пленки на поверхности недопустимо.
• Жидкость надо наливать медленно, чтобы в ней не образовались пузырьки воздуха. Затем пикнометр следует плотно закрыть крышкой.
• Если испытуемое вещество осталось на крышке или поверхности прибора – его аккуратно убирают ваткой. Это необходимо сделать обязательно, так как даже незначительное количество вещества может исказить результаты.
• При определении плотности легкоиспаряющихся жидкостей время взвешивания не должно превышать 5 минут, иначе не удастся избежать потери массы из-за испарения.
• Постоянство температуры – это еще одно важное требование, без соблюдения которого не удастся получить достоверные результаты.

Формула, по которой вычисляется плотность жидкости

Плотность жидкости определяется как отношение ее массы к объему. В нашем случае расчеты будут проводиться по формуле:

Ржидк = (М2 – М) : (М1 – М) × Рводы,

где Ржидк – плотность жидкости, г/см 3 ;

М – масса пикнометра, г;

М1 – масса прибора с чистой водой, г;

М2 – масса прибора с исследуемым веществом, г;

Рводы – плотность чистой воды, г/см 3 (этот показатель составляет 0,99703 г/см 3 при +20 °С).

Важно, чтобы результаты двух параллельный исследований отличались не более чем на 0,05 г/см 3 .

Сравнение работы пикнометра с ареометром

Ареометрический метод исследования плотности жидкости основан на законе Архимеда. Исследование происходит следующим образом: жидкость надо налить в чистый цилиндр емкостью не менее 0,5 л, а затем осторожно помещать в нее ареометр до тех пор, пока он не начнет плавать. Прибор должен располагаться в центре цилиндра и не касаться его дна и стенок. Через 3-4 минуты после погружения необходимо провести отчет по делениям шкалы прибора по нижнему мениску.

Несмотря на то, что ареометрический метод менее трудоемкий, он не позволяет получить такие же точные результаты, какие дает пикнометрический метод. К тому же пикнометр позволяет исследовать сравнительно малое количество анализируемой пробы (1-20 мл). Для применения ареометра потребуется не менее 0,5 л исследуемой жидкости.

Еще одно преимущество пикнометрического метода – возможность работы с сильнолетучими веществами. Ареометр в этих целях применять нельзя.

Выводы

В производственных условиях для получения максимально точных результатов наиболее оправданным будет использование гелиевого пикнометра. Это надежный и качественный прибор, которому можно доверять. Вычисления производятся автоматически всего за несколько минут, что значительно снижает нагрузку на сотрудников лаборатории. Заказать прибор можно в ООО «ХимБиоЛаб», возможна доставка во все регионы России.

Источник

Как измерить плотность с помощью пикнометра

Назначение пикнометра – определение плотности веществ, находящихся в разных состояниях: твердом, жидком, газообразном. Данный прибор представляет собой стеклянный сосуд. Измерения могут проводиться практически при любых температурах, так как стекло, из которого изготовлен пикнометр, не расширяется.

Применение пикнометрического метода

Данный метод был изобретен в 1859 году Д.И. Менделеевым. Суть метода заключается в следующем: вес вещества, помещенного в пикнометр, измеряется при определенной температуре и в определенном объеме. Определение плотности пикнометром происходит следующим образом:

1. Взвесить сухой стеклянный сосуд.
2. Подогреть сосуд и воду до той температуры, при которой будет происходить измерение плотности исследуемого вещества.
3. Подогретую воду налить в пикнометр. При этом надо следить за тем, чтобы температура не изменялась.
4. Взвесить сосуд вместе с налитой в него водой.
5. Вылить воду из сосуда, а сам сосуд высушить в специальной печи.
6. Исследуемое вещество налить в пикнометр. Надо следить за температурой: она должна быть такой же, как и при заполнении сосуда чистой водой.
7. Взвесить пикнометр вместе с налитым в него веществом.

Весь процесс определения плотности необходимо повторить не менее трех раз, после этого следует рассчитать среднее значение.

При соблюдении всех требований можно обеспечить точное равенство объема исследуемого вещества объему воды при любой температуре. Благодаря этому можно будет подсчитать плотность вещества по формуле:

Р = (М2 – М) : (М1 – М) × Рводы.

• М – масса пикнометра;
• М1 – масса сосуда с водой;
• М2 – масса сосуда с исследуемым веществом;
• Рводы – плотность воды.

Точность пикнометрического метода

Метод обеспечивает высокую точность измерений, поэтому его применяют тогда, когда нужны максимально точные результаты. Погрешность составляет 0,1 %. Точные результаты можно получить только при взвешивании на высокоточных весах и в условиях строгого постоянства температуры. Надо отметить, что данный метод является достаточно трудоемким и сложным.

Сфера применения пикнометрического метода

Необходимость измерения плотности предусмотрена стандартами многих стран. Этот показатель необходим для определения:

• качества продукции;
• массы некоторых веществ для проведения коммерческих расчетов (к примеру, нефти);
• содержания и концентрации в продукции отдельных компонентов;
• свойств конечного продукта.

Также он необходим:

• для получения сведений о составе исследуемого вещества;
• измерения концентрации травильных растворов и гальванических жидкостей, используемых в поточной линии.

Основные сферы, в которых применяется метод:

• химическая промышленность,
• нефтегазовая промышленность,
• пищевая промышленность,
• фармацевтика,
• электрохимия.

Метод определения плотности пикнометром не подходит для материалов, имеющих очень высокую стоимость. Это связано с тем, что для проведения исследований понадобится большое количество такого материала.

Преимущества метода

• Полученные результаты будут максимально точными.
• Прибор стоит относительно недорого.
• Метод подходит для работы как с вязкими, так и летучими веществами.
• Для исследований можно использовать небольшое количество жидкости.
• Операции термостатирования вещества в пикнометре и взвешивания проводятся раздельно.

Что такое плотность материала. Зачем ее определять на производстве

Плотность – это физическая величина, которая рассчитывается как отношение массы тела к его объему.

Относительная плотность – это отношение плотности исследуемого материала к плотности эталонного вещества. В качестве эталона чаще всего выступает плотность дистиллированной воды. Ее плотность при разных температурах колеблется в пределах 998,203-999,973 кг/м 3 .

В Международной системе единиц указано, что плотность должна измеряться в кг/м³. Но на практике часто используют и другие единицы: г/см³, г/л, т/м³ и др. Показатели плотности для разных материалов находятся в довольно обширных диапазонах измерений.

Для чего необходимо определять плотность в производственных условиях? Данный параметр является одним из основных при производстве многих видов продукции. Он оказывает непосредственное влияние:

• на внешний вид готового продукта;
• физико-технические свойства;
• огранолептические свойства;
• вес;
• стоимость;
• потребительские характеристики.

Измерение плотности готовой продукции в лабораторных условиях необходимо для осуществления контроля качества. Полученные результаты сравнивают с утвержденными нормами показателей, и на основании этого делают выводы. Изменение плотности в ту или иную сторону пагубно отразится на качестве конечного продукта.

Измерение плотности жидкостей

• Сначала взвешивают пустой пикнометр (Мо).
• Затем сосуд взвешивают с набранной в него водой (М1).
• После этого определяют массу сосуда в исследуемой жидкостью (М2).

Объем пикнометра определяется так:

где Pо – плотность дистиллированной воды.

Затем рассчитывают плотность жидкости:

Pж = Мж : V = Pо × ((М2 – Мо) : (М1 – Мо).

Определение плотности твердого тела

Исследуемый материал засыпается в пикнометр в виде дробинок или небольших кусочков. Расчеты производят исходя из следующих данных:

• М – общая масса дробинок;
• М1 – масса пикнометра, заполненного водой.

При погружении дробинок в стеклянный сосуд они вытеснят объем воды, равный своему объему. Уровень оставшейся воды надо довести до метки пикнометра. М3 – масса пикнометра с водой и опущенными в нее дробинками.

Масса вытесненной воды рассчитывается так: (М1 + М – М3).

Объем вытесненной воды определяется так:

V = (М1 + М – М3) : Ро.

С учетом этого искомая плотность твердого тела определяется по формуле:

Ртв. тела = М : V = Ро × (М : (М1 + М – М3)).

Как определяется истинная плотность материала

Истинная плотность – это масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот). Для проведения исследования материал необходимо измельчить так, чтобы в частичках не оставалось пор.

Последовательность действий приведена далее:

1. От измельченной пробы надо взять навеску массой 0,01 г и высыпать ее в пикнометр. Затем налить дистиллированную воду до половины объема сосуда и поставить в наклонном положении на песчаную баню.
2. Кипятить 15-20 минут, затем охладить сосуд с содержимым до комнатной температуры в емкости с водой.
3. Когда пикнометр остынет – надо долить в него воду и снова взвесить.
4. После этого содержимое надо вылить, а сосуд тщательно вымыть.
5. Налить в пикнометр воду и взвесить его.

Расчет истинной плотности будет проводиться по формуле:

Р = ((М × Рж) : (М + М2 – М3)) × 1000,

где М – навеска материала, г;

М2 – масса сосуда с водой, г;

М3 – масса сосуда с навеской и водой, г;

Рж – плотность воды, г/см 3 .

Р = (0,01 × 0,999) : (0,01 + 0,065 – 0,051) × 1000 = 412,5 кг/м 3 .

Источник