Теоретичні відомості Визначення густини розчинів
Густина речовини є однією з основних фізичних величин, яка характеризує її властивості. Густина - це кількість маси в одиниці об'єму. У повсякденній практиці звичайно користуються відносною густиною, тобто відношенням густини даної речовини до густини дистильованої води за температури 4°С. Густина розчину збільшується із збільшенням концентрації розчиненої речовини.
Густина залежить від температури: при зниженні температури відносна густина збільшується^ а при підвищенні зменшується, тому необхідно завжди відзначати і записувати температуру, за якої проводилось вимірювання. Стандартною температурою, за якої рекомендують визначати відносну густину, є 20°С.
Визначати відносну густину рідин можна за допомогою різних приладів: ареометрів, спиртометрів, цукрометрів, лактометрів, урометрів, пікнометрів (мал. 17).
Мал. 17. Прилади для визначення густини різних рідин:
а - ареометри; б - лактометр; в - пікнометр
Ареометри - це скляні трубки з розширенням донизу у вигляді кулі, заповненої сипучою або спеціальною масою (іноді ртуттю). У вузькій верхній частині ареометра є шкала з поділками. Найменше значення густини нанесене на шкалі вгорі, а найбільше - внизу, оскільки глибина занурення ареометра залежить від густини рідини.
Існують спеціальні набори ареометрів, які призначені для рідин з відносною густиною меншою від одиниці і більшою за одиницю. У проміжках між цифрами є дрібніші поділки, які дають змогу обчислити відносну густину з точністю до третього десяткового значення.
Такі набори ареометрів дуже зручні, тому що є можливість визначати відносну густину в широких інтервалах. Зручні для роботи ареометри з вмонтованими в них термометрами, оскільки одночасно з визначенням густини можна вимірювати і її температуру.
Для визначення відносної густини досліджувану рідину наливають у скляний циліндр без носика і бажано без поділок місткістю 250-500 мл. Розмір циліндра повинен збігатися з розміром ареометра. Рідину не можна наливати в циліндр до країв, щоб вона не переливалась під час занурювання ареометра. Занурювати ареометр у досліджувану рідину слід обережно, не торкаючись стінок циліндра.
Ареометр не випускають із рук доти, доки не стане очевидним, що він плаває. При визначенні відносної густини ареометр має знаходитись у центрі циліндра і не повинен торкатися дна.
Відлік ареометра беруть по верхньому меніску рідини. Після закінчення роботи ареометр промивають у воді і, витерши його насухо, закривають у спеціальний футляр або ящик.
Для визначення вмісту етилового спирту в розчині використовують спиртометри, які показують вміст етилового спирту в градусах, та спиртоміри, які показують вміст етилового спирту в об'ємних відсотках. Відносну густину біологічних рідин визначають за допомогою урометрів. Для визначення густини молока використовують лактометри. Густину розчинів кислотних і лужних електролітів для акумуляторів вимірюють денсиметрами.
Для визначення відносної густини деяких легкорухомих рідин з точністю до четвертого знака зручно користуватись пікнометрами. Для цього пікнометр добре промивають, обезжирюють і висушують, потім зважують на аналітичних терезах, заповнюють його дистильованою водою і зважують з точністю до 0,0001 г.
Після цього воду виливають і заповнюють пікнометр досліджуваною рідиною. Після 15-хвилинного відстоювання приладу в термостаті його повторно зважують на аналітичних терезах. По закінченні роботи пікнометри добре миють.
Пікнометри використовують тільки для визначення відносної густини рідини. Густину рідини з невеликою в'язкістю і дуже в'язких рідин зручніше визначати ареометрами, за допомогою спеціальних гідростатичних терезів Мора або гідростатичних пікнометрів.
Відносну густину порошкоподібних твердих тіл визначають спеціальними пікнометрами-волюмометрами. Для цього досліджуваний матеріал подрібнюють до порошку, беруть точну його наважку на аналітичних терезах і переносять її у волюмометр, у який попередньо наливають рідину до нижньої нульової поділки.
У волюмометр наливають солярку, бензин або іншу органічну рідину, яка змочує досліджувану речовину, але не розчиняє її. Після 20-хвилинного відстоювання приладу в термостаті відмічають рівень рідини у волюмометрі.
За різницею рівнів рідини до і після добавляння речовини визначають об'єм взятої наважки. Густина твердої речовини дорівнює відношенню маси взятої наважки до знайденого об'єму.
АЛГОРИТМ № 18
Визначення густини
Налийте досліджувану рідину в скляний циліндр без носика місткістю 250-500 мл (розмір циліндра повинен відповідати розміру ареометра).
Не наливайте рідину в циліндр до країв.
Помістіть ареометр обережно в досліджувану рідину, не торкаючись стінок циліндра.
Не випускайте з рук ареометра доти, поки він не почне плавати.
При визначенні густини ареометр має бути в центрі циліндра і не торкатися дна.
Беріть відлік на шкалі поділок по верхньому меніску рідини.
Запишіть показання ареометра в лабораторний журнал.
Вийміть ареометр з досліджуваного розчину, промийте його і витріть насухо.
Покладіть ареометр у спеціальний ящик чи футляр.
Питання для самоконтролю
Від чого залежить густина розчину?
Як визначити густину розчину?
Які прилади застосовують для визначення густини речовин?
Лабораторна справа. Практична робота 8.
Тема: ТЕХНІКА ПРИГОТУВАННЯ РОЗЧИНІВ СОЛЕЙ, КИСЛОТ, ЛУГІВ ТОЧНОЇ ТА ПРИБЛИЗНОЇ КОНЦЕНТРАЦІЙ
Матеріальне забезпечення
Піпетки, бюретки, конічні колби, стандарт-титри (фіксанали) технічні терези, різноважки, аналітичні терези.
Навчальна мета
Знати
Способи визначення концентрацій точних розчинів.
Способи титрування.
Уміти
Розраховувати і готувати молярні розчини та молярні роз чини еквівалентів солей, кислот, лугів.
Готувати розчини за точно взятою наважкою.
Готувати розчини за приблизно взятою наважкою.
Готувати точний розчин кислоти із концентрованого.
План проведення заняття
Обчислення для приготування молярних розчинів.
Обчислення для приготування молярних розчинів еквіва лентів:
а) кислот;
б) основ;
в) солей.
Техніка приготування розчинів. а) за точно взятою наважкою;
б) з фіксаналів;
в) за приблизно взятою наважкою;
г) приготування точного розчину кислоти із концентрованого.