3. Определение плотности растворов ареометром и пикнометром

Цель работы: определить плотность различных веществ с использованием пикнометра и ареометра.

Оборудование и материалы: цилиндр стеклянный 100 мл, воронки, набор ареометров, термометр для измерения температуры от 0 до 50 ˚С с ценой деления 0,1 ˚С, стеклянные палочки, пинцет, лупа, анализируемые растворы, ареометр, пикнометр.

Технические средства обучения: калькулятор.

Ход работы:

Определение плотности растворов ареометром

Плотность – скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объему.

Ареометр – прибор для измерения плотности жидкостей, принцип работы которого основан на законе Архимеда.

Ареометр представляет собой узкую стеклянную трубку, расширяющуюся в нижней части и имеющую на конце груз из свинцовой дроби. В узкой части трубки помещается шкала.

При погружении прибора в жидкость, он всплывает так, что уровень жидкости показывает отметку на шкале прибора, соответствующую измеряемой плотности.

При этом необходимо выполнять элементарные правила работы с прибором, чтобы не повредить его и снять правильные показания: придерживая ареометр за верхнюю часть рукой, аккуратно погружают его до дна цилиндра.

Для отсчета по шкале глаз располагают на уровне поверхности жидкости и замечают соответствующее значение шкалы.

Анализируемый раствор наливают в чистый сухой цилиндр 100 мл.

Измеряют температуру испытуемой жидкости, осторожно перемешивая ее стеклянной мешалкой. Выдерживают 3 минуты и замеряют температуру жидкости. Температура должна оставлять (20 ± 0,1)˚С.

Цилиндр устанавливают на ровной поверхности. В цилиндр осторожно опускают чистый сухой ареометр, шкала которого соответствует ожидаемому значению плотности.

Расстояние от нижнего конца ареометра, погруженного в жидкость, до дна цилиндра должно быть не менее 3 см.

Ареометр не выпускают из рук до тех пор, пока он не станет плавать, не касаясь стенок и дна цилиндра.

Когда прекратятся колебания ареометра, отсчитывают его показания по нижнему краю мениска.

П о окончании работы ареометры ополаскивают чистой водой и вытирают полотенцем или фильтровальной бумагой и кладут в футляр.

Рис.2 – Ареометр и его работа

1. Замерили плотность анализируемых растворов (два параллельных определения):

ρ_ист – плотность анализируемого раствора (ρ_n), г/см³

2. Нашли расхождения между параллельными определениями:

3. Нашли среднее значение плотности из двух параллельных определений:

4. Определили абсолютную ошибку метода:

∆ - абсолютная погрешность, г/м³, (дельта)

5. Необходимо определить относительную ошибку метода:

δ – относительная погрешность метода, %

Определение плотности растворов пикнометром

Определение плотности пикнометром является давним способом определения плотности, как жидкостей, так и твердых тел.

Пикнометр представляет собой стеклянный сосуд определенной формы и известным объемом. Принцип действия пикнометра основан на взвешивании находящегося в нем вещества. Зная массу и объем пикнометра можно рассчитать плотность вещества по формуле ρ = m/V, где ρ – плотность, m – масса вещества (без массы пикнометра), V – объем пикнометра.

Процесс определения плотности пикнометром можно описать поэтапно:

1. Наполнение пикнометра веществом до определенной отметки;

2. Взвешивание наполненного пикнометра;

3. Математический расчет плотности.

Определение относительной плотности при помощи пикнометра основано на измерении массы исследуемого вещества, помещенного в сосуд определенного объема (пикнометр) и отнесенной к массе вещества, взятого в том же объеме и при той же температуре. Воду взвешивают на аналитических весах.

В звешенный сухой пикнометр при помощи пипетки наполняют испытуемым веществом. Жгутиком из фильтровальной бумаги удаляют избыток вещества из горлышка пикнометра, закрывают его, вытирают снаружи и взвешивают.

Рис.3 – Пикнометр

1. Замерили массу высушенного пикнометра:

2. Замерили объемы анализируемых растворов:

3. Определили массу пикнометров с анализируемым раствором:

4. Вычислили массу анализируемого раствора:

5. Вычислили плотность анализируемого раствора:

6. Определили абсолютную ошибку метода:

∆ - абсолютная погрешность, г/м³, (дельта)

7. Определили относительную ошибку метода:

δ – относительная погрешность метода, %

Вывод: в данной работе мы определили плотность различных веществ с использованием пикнометра и ареометра.