Что называется плотностью раствора

Что называется плотностью раствора

Плотность (старое название — удельный вес) раствора есть отношение его массы к объему. Обратная величина — отношение объема раствора к его массе — носит название удельного объема.

Поскольку 1 см 3 = 0,999973 мл (1 мл = 1,000027 см 3 ), различием между плотностями, выраженными в г/см 3 и г/мл, можно пренебречь с точностью ≈ 0,01 %.

В технологических схемах и рецептах XIX–начала XX века часто использовались ныне полностью вышедшие из употребления практические шкалы плотности (ареометрические шкалы Бомé, Картье и др.). Их описание см. в подразделе 3.1.3.

Зависимость плотности раствора от его концентрации достаточно сложна и неоднозначна. Для растворов индивидуальных веществ при фиксированной температуре ее обычно аппроксимируют двухпараметрическим полукубическим уравнением, имеющим некоторое физическое обоснование [1]:

(3.1.1)

(здесь: c — молярная концентрация раствора (моль/л), r _w — плотность воды при данной температуре, а A и B — параметры, подбираемые на основе экспериментальных данных). Иногда используют и другие выражения. Определенным недостатком уравнения (3.1.1) и ему подобных является то, что для вычисления плотности раствора с концентрацией, выраженной, например, в масс. %, требуется перевести эту концентрацию в молярную (моль/л), что само по себе требует знания плотности раствора. Один из возможных подходов к решению возникающей проблемы см. в подразделе 3.1.4. Для многокомпонентных растворов каких-либо общих зависимостей плотности от концентрации не существует. При аппроксимации следует иметь в виду, что даже для идеальных растворов плотность является аддитивной величиной только при выражении концентраций в объемных долях, но не в обычно используемых масс. % (мольных долях, молярностях, моляльностях и т. д.). В этих концентрациях аддитивен — для идеальных систем — удельный объем [2, 3].

Для большинства веществ с увеличением температуры плотность уменьшается. Однако вода и многие водные растворы имеют максимум плотности в районе 4 °C. Для аппроксимации плотности на небольшом (5–10 °C) интервале при комнатной температуре может быть использована линейная зависимость

, (3.1.2)

где T₀ — произвольная температура, принятая за точку отсчета, a — температурный коэффициент. Для бóльших интервалов обычно используют квадратное уравнение, которое с учетом зависимости плотности от концентрации (3.1.1) имеет вид:

(3.1.3)

где буквами от A до F обозначены параметры, подбираемые на основе экспериментальных данных. Для значительного числа водных растворов неорганических солей параметры уравнений (3.1.1) и (3.1.3) протабулированы в работе [4].

3.1.1. Плотность водных растворов неорганических соединений и солей органических кислот

Данные о плотностях водных растворов неорганических и органических соединений, олеума, растворов NO₂ в безводной азотной кислоте, а также растворов нитрозилсерной кислоты в водных растворах H₂SO₄ (нитрозы) приведены в виде таблиц 3.1.1–3.1.319 и 3.1.320–3.1.338 в подразделах 3.1.1 и 3.1.2.

Значения плотности выражены: r — в кг/м 3 или г/см 3 ; r ‘ — в г/л или г/мл. В части таблиц приведена относительная плотность . Концентрации, как правило, заданы в масс. % (для пересчета концентраций в скобках после названия вещества приведены молярные массы по ИЮПАК–1993). Для большинства систем точность данных вполне достаточна для практических приложений. В редких случаях ошибка приводимых значений плотности может достигать 1 %; тем не менее, в ответственных работах нельзя рекомендовать определение концентрации раствора по его плотности. Для удобства пользования таблицы снабжены указателями; химические соединения в указателях расположены в алфавитном порядке названий.

Ваш обозреватель не поддерживает встроенные рамки или он не настроен на их отображение.
Ваш обозреватель не поддерживает встроенные рамки или он не настроен на их отображение.

Серебра(I) перхлорат AgClO₄ (207,319)

Источник

Концентрация растворов. Приготовление водных растворов

Для качественной характеристики растворов используют понятия «разбавленный раствор» и «концентрированный раствор». Разбавленный раствор содержит мало растворенного вещества, концентрированный – много растворенного вещества. Между концентрированным и разбавленным растворами нет резкой границы, она условна. Разбавленный раствор может быть насыщенным, если вещество практически не растворяется в воде (например, насыщенные растворы AgCl, BaSO₄ и т.д.). В то же время концентрированный раствор (например, сахарозы) может быть ненасыщенным, так как растворимость сахарозы равна 179 г при 0°С в 100 мл воды.

Количественный состав растворов выражается концентрацией. Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества в определённом количестве раствора или растворителя.

В химической практике наиболее употребительны следующие способы выражения концентраций.

1. Массовая доля растворённого вещества – это отношение массы растворённого вещества Х к общей массе раствора:

,

где ω (Х) – массовая доля растворенного вещества Х, выраженная в долях единицы; m(X) – масса растворенного вещества Х, г; m – общая масса раствора, г. Массовую долю можно выражать также в процентах ( % ):

.

Если массовая доля растворенного хлорида натрия в растворе равна 0,03, или 3 %, то это означает, что в 100 г раствора содержится 3 г хлорида натрия и 97 г воды.

Зависимость между объемом (V) и массой раствора (m) выражается формулой

где ρ – плотность раствора, г/мл; V – объем раствора, мл; m – масса, г.

5. Мольная доля – отношение количества моль данного вещества к общему количеству моль всех веществ, имеющихся в растворе. Концентрация, выраженная этим способом, обычно обозначается для растворителя N₁, для растворенных веществ – N₂, N₃ и т.д. В случае раствора одного вещества в другом мольная доля растворенного вещества N₂ равна

,

где n₁ и n₂ – число молей растворителя и растворенного вещества соответственно.

Пользуясь растворами, концентрация которых выражена нормальностью, легко заранее рассчитать, в каких объемных отношениях они должны быть смешаны, чтобы растворенные вещества прореагировали без остатка. Пусть V₁ л раствора вещества 1 с нормальностью N₁ реагирует с V₂ л раствора вещества 2с нормальностью N₂. Это означает, что в реакцию вступило N₁V₁ эквивалентов вещества 1 и N₂V₂ эквивалентов вещества 2.

Так как вещества реагируют в эквивалентных количествах, следовательно,

Таким образом, объёмы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям.

6. Титр Т – масса вещества, содержащегося в 1 мл раствора, г/мл:

.

Титр связан с нормальностью соотношением

,

где М_э – молярная масса эквивалента вещества.

Плотность растворов.Плотность раствора – это отношение его массы к объему, выражается в единицах г/см 3 и обозначается буквой r.

Плотность раствора изменяется при изменении его концентрации. Она может быть определена при помощи пикнометра, ареометра, гидростатических весов и др.

Для быстрого определения плотности жидкости служит ареометр. Ареометр представляет собой запаянную стеклянную трубку, нижний конец которой заполнен дробью или ртутью. Внутри верхней части трубки имеется шкала, отградуированная в единицах плотности. Плотность жидкости соответствует тому делению шкалы, до которого погружается ареометр при испытании. От плотности раствора можно перейти к процентному содержанию, если в таблицах не имеется цифры, точно отвечающей сделанному отсчету на шкале ареометра, а есть близкие величины (немного больше и немного меньше). В таком случае процентное содержание растворенного вещества вычисляют методом интерполяции (определение промежуточной величины по двум известным крайним).

Предположим, что имеется раствор серной кислоты с плотностью 1,200. По таблице находим, что для растворов серной кислоты с плотностью 1,174 и 1,205 процентная концентрация соответственно равна 24 и 28 %.

Находим разницу между плотностью нашего раствора и плотностью раствора кислоты с меньшей концентрацией. Она равна 1,200 – 1,174 = 0,026.

Увеличение плотности на 0,031 соответствует увеличению процентного содержания на 4%, а увеличение процентного содержания, соответствующее увеличению плотности на 0,026, находим из пропорции

Прибавляем к процентному содержанию кислоты в растворе с меньшей плотностью 3,35% и получаем искомое процентное содержание

Дата добавления: 2015-09-10 ; просмотров: 10 | Нарушение авторских прав

Источник

Определение плотности растворов

В химических исследованиях очень часто приходится определять плотность. Плотностью вещества [P] называют отношение массы [m] тела к его объему [V]:

Плотность тела не зависит от его местонахождения на Земле, в то время как удельный вес изменяется в зависимости от того, в каком месте Земли его измерять. В ряде случаев предпочитают пользоваться так называемой относительной плотностью, представляющей собой отношение его плотности к плотности другого вещества при определенных условиях.

Обычно плотность раствора увеличивается с увеличением концентрации растворенного вещества (если оно само имеет плотность больше, чем растворитель). Но имеются вещества, для которых увеличение плотности с увеличением концентрации идет только до известного предела, после которого при увеличении концентрации происходит уменьшение плотности. Например, уксусная кислота имеет максимальную плотность при концентрации 77-79%, а 100%-ная уксусная кислота имеет ту же плотность, что и 41%-ная. Относительная плотность зависит от температуры, при которой ее определяют. Поэтому всегда указывают температуру, при которой делали определение, и температуру воды. В справочниках это показывают при помощи соответствующих индексов, например d 20 ₄; Приведенное обозначение указывает, что относительная плотность определена при температуре 20 0 С и за единицу для сравнения взята плотность воды при температуре 4 0 С. Встречаются также и другие индексы, обозначающие условия, при которых производилось определение относительной плотности.

Таким образом, при определении относительной плотности необходимо отмечать температуру, при которой оно проведено. Если измерение проведено не при той температуре, которая указана в справочнике, то вводят поправку, вычисляемую методом интерполяции.

Относительную плотность жидкостей чаще определяют при помощи ареометров (рис. 34).

Если определяют относительную плотность жидкости, нерастворимой в воде, то нужно обмыть ареометр каким-нибудь органическим растворителем.

Ареометр требует осторожного обращения (его можно легко разбить), что нужно всегда помнить при работе с ним.

Существуют специальные ареометры, сразу дающие нужную характеристику жидкости. Так, для спирта имеются специальные спиртометры, сразу показывающие процентное содержание спирта; для молока применяются так называемые лактометры, показывающие содержание жира в молоке, и т.п.

Дата добавления: 2014-12-30 ; просмотров: 49 ; Нарушение авторских прав

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ (1 2 3)

Плотностью вещества называют отношение массы тела к его объему:

Следовательно, плотность вещества выражают * в г/см3. Удельным весом у называют отношение веса (силы тяжести) вещества к объему:

Плотность и удельный вес вещества находятся в такой же зависимости между собой, как масса и вес, т. е.

где g — местное значение ускорения силы тяжести при свободном падении. Таким образом, размерность удельного веса ‘(г/см2 • сек2) и плотности (г/см3), а также их числовые значения, выраженные в одной системе единиц, отличаются друг от друга *.

Плотность тела не зависит от его местонахождения на Земле, в то время как удельный вес изменяется в зависимости от того, в каком месте Земли его измерить.

В ряде случаев предпочитают пользоваться так называемой относительной плотностью, представляющей собой отношение плотности данного вещества к плотности другого вещества при определенных условиях. Относительная плотность выражается отвлеченным числом.

Относительную плотность d жидких и твердых веществ принято определять по отношению к плотности дистиллированной воды:

Само собой разумеется, что р и рв должны выражаться одинаковыми единицами.

Относительную плотность d можно также выражать отношением массы взятого вещества к массе дистиллированной воды, взятой в том же объеме, что и вещество, при определенных, постоянных условиях.

Поскольку числовые значения как относительной плотности, так и относительного удельного веса при указанных постоянных условиях являются одинаковыми, пользоваться таблицами относительных удельных весов в справочниках можно так же, как если бы это были таблицы плотности.

Относительная плотность является постоянной величиной для каждого химически однородного вещества и для растворов при данной температуре. Поэтому по

* В технической системе единиц (MKXCC). в которой за основную единицу принята не единица массы, а единица силы — килограмм-сила (кГ или кгс), удельный вес выражается в кГ/м3 или Г/см3. Следует отметить, что числовые значения удельного веси, измеренного в Г/см3, и плотности, измеренной в г/см3, совпадают, что нередко вызывает путаницу в понятиях «плотность» и «удельный вес».

* В ряде случаев плотность выражают в г/мл. Различие между числовыми значениями плотности, выраженными в г/см3 и г/мл, очень незначительно. Его следует принимать во внимание лишь при работах особой точности.

Поэтому по величине относительной плотности во многих случаях можно судить о концентрации вещества в растворе.

* В технической системе единиц (MKXCC). в которой за основную единицу принята не единица массы, а единица силы — килограмм-сила (кГ или кгс), удельный вес выражается в кГ/м3 или Г/см3. Следует отметить, что числовые значения удельного веси, измеренного в Г/см3, и плотности, измеренной в г/см3, совпадают, что нередко вызывает путаницу в понятиях «плотность» и «удельный вес».

Обычно плотность раствора увеличивается с увеличением концентрации растворенного вещества (если оно само имеет плотность больше, чем растворитель). Но имеются вещества, для которых увеличение плотности с увеличением концентрации идет только до известного предела, после которого при увеличении концентрации происходит уменьшение плотности.

Например, серная кислота имеет наивысшую плотность, равную 1,8415 при концентрации 97,35%. Дальнейшее увеличение концентрации сопровождается уменьшением плотности до 1,8315, что соответствует 99,31%.

Уксусная кислота имеет максимальную плотность при концентрации 77- 79%, а 100%-ная уксусная кислота имеет ту же плотность, что и 41%-ная.

Относительная плотность зависит от температуры, при которой ее определяют. Поэтому всегда указывают температуру, при которой делали определение, и температуру воды (объем взят за единицу). В справочниках это показывают при помощи соответствующих индексов, например eft; приведенное обозначение указывает, что относительная плотность определена при температуре 2O0C и за единицу для сравнения взята плотность воды при температуре 4е С. Встречаются также и другие индексы, обозначающие условия, при которых производилось определение относительной плотности, например Я4 Ul и т. д.

Изменение относительной плотности 90%-ной серной кислоты в зависимости от температуры окружающей среды приводится ниже:

Относительная плотность с повышением температуры уменьшается, с понижением ее —увеличивается.

При определении относительной плотности необходимо отмечать температуру, при которой оно проведено, и полученные величины сравнивать с табличными данны-, ми, определенными при той_же температуре.

Если измерение проведено не при той температуре, которая указана в справочнике, то. вводят поправку, вычисляемую как среднее изменение относительной плотпости на один градус. Например, если в интервале между 15 и 20 0C относительная плотность 90%-ной серной кислоты уменьшается на 1,8198—1,8144 = 0,0054, то в среднем можно принять, что при изменении температуры на 1 0С (выше 15 0C) относительная плотность уменьшается на 0,0054 : 5 = 0,0011.

Таким образом, если определение вести при 18 0C, то относительная плотность указанного раствора должна быть равна:

Однако для введения температурной поправки к относительной плотности удобнее пользоваться приведенной ниже номограммой (рис. 488). Эта номограмма, кроме того, дает возможность но известной относительной плотности, вычисленной при стандартной температуре 20° С, приближенно определять относительную плотность при других температурах, в чем иногда может возникнуть потребность.Относительную плотность жидкостей можно определять при помощи ареометров, пикнометров, специальных весов и т. п.

Определение относительной плотности ареометрами.

Для быстрого определения относительной плотности жидкости применяют так называемые ареометры (рис. 489). Это—стеклянная трубка (рис. 489, а), расширяющаяся внизу и имеющая на конце стеклянный резервуар, заполненный дробью нли специальной массой, (реже — ртутью). В верхней узкой части ареометра имеется шкала с делениями. Чем меньше относительная плотность жидкости, тем глубже погружается в нее ареометр. Поэтому на его шкале вверху нанесено наименьшее значение относительной плотности, которое можно определить данным ареометром, внизу — наибольшее. Например, у ареометров для жидкостей с относительной плотностью меньше единицы внизу стоит 1,000, выше 0,990, еще выше 0,980 и т. д.

Промежутки между цифрами разделены на более мелкие деления, позволяющие определять относительную плотность с точностью до третьего десятичного знака. У наиболее точных ареометров шкала охватывает значения относительной плотности в пределах 0,2—0,4 единицы (например, Для определения плотности от 1,000 до 1,200, от 1,200 до 1,400 и т. д.). Такие ареометры обычно продают в виде наборов, которые дают возможность определять относительную плотность в широком интервале.

Номограмма для введения температурной поправки

Иногда ареометры снабжены термометрами (рис. 489,6), что позволяет одновременно измерять температуру, при которой проводится определение. Для определения относительной плотности при помощи ареометра жидкость наливают в стеклянный цилиндр (рис. 490) емкостью не менее 0,5 л, сходный по форме с мерным, но без носика и делений. Размер цилиндра должен соответствовать размеру ареометра. Наливать жидкость в цилиндр до краев не следует, так как при погружении ареометра жидкость может перелиться через край. Это бывает даже опасно при измерении плотности концентрированных кислот или концентрированных щелочей и пр. Поэтому уровень жидкости в цилиндре должен быть на несколько сантиметров ниже края цилиндра.

Иногда цилиндр для определения плотности имеет вверху желоб, расположенный концентрически, так что если жидкость при погружении ареометра перельется через край, то она не выльется на стол.

Для определения относительной плотности имеются специальные приборы, поддерживающие постоянный уровень жидкости в цилиндре. Схема одного из таких приборов приведена на рис. 491. Это — цилиндр 2, имеющий на определенной высоте отводную трубку 3 для стекания жидкости, вытесняемой ареометром при погружении его в жидкость. Вытесняемая жидкость поступает в трубку 4, имеющую кран 5, через который жидкость может быть слита. Цилиндр можно наполнять исследуемой жидкостью через уравнительную трубку /, имеющую в верхней части цилиндрическое расширение.

Источник

Определение плотности растворов

Для быстрого, но приближенного определения плотности служит ареометр.

Он представляет собой поплавок с дробью или ртутью и узким отростком-трубкой, в которой находится шкала с делениями. Ареометр погружается в различных жидкостях на различную глубину. При этом он вытесняет объемы этих жидкостей одной и той же массы, равной массе ареометра, а, следовательно, обратно пропорциональные их плотности. То деление шкалы, до которого ареометр погружается в жидкость, показывает плотность этой жидкости. В зависимости от заданной точности применяют один ареометр с большими интервалами на шкале или набор нескольких ареометров с мелкими делениями.

Ареометры, применяемые для определения плотности жидкостей тяжелее воды, имеют нуль вверху шкалы, а для жидкостей легче воды – внизу шкалы.

От плотности растворов можно перейти к массовой доле, пользуясь специальными таблицами. Если в таблицах не имеется цифры, точно отвечающей сделанному отсчету на шкале ареометра, а есть близкие величины (немного больше и немного меньше), то массовую долю растворенного вещества вычисляют методом интерполяции (определение промежуточной величины по двум известным крайним).

Определяют массовую долю методом интерполяции по следующей формуле:

,

где r_эксп. – экспериментально определенная плотность, которой соответствует концентрация ω_x в %,

r₁ – плотность раствора ближайшего меньшего значения концентрации (ω₁),

r₂ – плотность раствора ближайшего большего значения концентрации (ω₂).

1. дать определение растворам. Назвать главные характеристики растворов.

2. Что называется концентрацией раствора?

3. Перечислить все известные способы выражения концентрации растворов.

4. Что такое молярность, моляльность, нормальность раствора и массовая доля?

5. Какая масса Na₂CO₃·10H₂O потребуется для приготовления 50 г 5 %-го раствора в расчете на водную соль?

6. Рассказать принцип работы ареометра.

7. Рассчитать какое количество из BaCl₂·2H₂O требуется для приготовления 50 мл 0,5 н. раствора хлорида бария?

8. Какой объем 96 %-й серной кислоты потребуется для приготовления 50 мл 1 М раствора H₂SO₄ (плотность 1,84 г/мл).

9. Объяснить метод интерполяции.

ОПЫТ №1. Приготовление растворов с заданной массовой долей(из твердого вещества и воды).

Приготовить 50 г 5 %-го раствора карбоната натрия из кристаллической соды Na₂CO₃·10H₂O и воды. Вычислить, какое количество Na₂CO₃·10H₂O требуется для приготовления 50 г 5 %-го раствора в расчете на водную соль. Отвесить это количество измельченной соды в предварительно взвешенном стаканчике на электронных весах с точностью до 0,01 г. Рассчитать, какой объем воды необходим для растворения взятой навески. Отмерить мерным цилиндром этот объем воды. Вылить воду в стакан и растворить в ней отвешенную соль. Измерить температуру приготовленного раствора, если она не равна температуре, которая указана в таблице 6, довести ее до указанной величины, нагревая или охлаждая раствор. Вылить раствор в сухой высокий узкий цилиндр и опустить в него сухой ареометр так, чтобы он не касался стенок сосуда (рис. 14). Отметить то деление шкалы, которое совпадает с нижним мениском жидкости в цилиндре, произведя отсчет по шкале сверху вниз. Ареометр промыть водой, осторожно вытереть досуха и сдать лаборанту. Раствор вылить в приготовленную склянку для слива раствора.

По найденной плотности, пользуясь таблицей 6, определить массовую долю карбоната натрия в растворе. Если в таблице нет этой величины плотности, а есть немного меньшая и большая, то вычислить массовую долю, используя метод интерполяции. Сравнить полученную величину с заданной концентрацией раствора.

Рассчитать молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента приготовленного раствора.

Источник

• визитки установка дверей шаблоны →