Pomiar gęstości

Pomiar gęstości

Pomiar gęstości – densymetria, refraktometria, polarymetria

 

Oznaczenie gęstości za pomocą areometru Ballinga

Zasada metody polega na pomiarze gęstości wodnego roztworu sacharozy przy pomocy areometru Ballinga, a także na przeliczeniu wskazań areometru na zawartość sacharozy w próbce.

Odczyt: 12º Blg

Temp. 23º C

10º Blg ——–0,170º Blg    (-)                 12º Blg – 10º Blg = 2º Blg

20º Blg ——–0,190º Blg

——————————-

10º Blg ——–0,020º Blg

2º Blg   ——–x               x =0,004º Blg

10º Blg ——–0,170º Blg    (+)

2º Blg   ——–0,004º Blg

——————————-

12º Blg ——–0,174º Blg

po uwzględnieniu poprawki odczyt w temp. 20º C wynosi: 12º Blg + 0,174º Blg = 12,174º Blg

gęstość:

12,0º Blg ——–1,04646 g/cm3   (-)          12,174º Blg – 12,0º Blg = 0,174º Blg

12,2º Blg ——–1,04730 g/cm3

————————————-

0,200º Blg ——–0,00084 g/cm3

0,174º Blg ——–x                    x =0,00073 g/cm3

 

12,000º Blg ——–1,04646 g/cm3   (+)

0,174º Blg  ———0,00073 g/cm3

————————————–

12,174º Blg ——–1,04719 g/cm3

d = 1,04719 g/cm3

V = 250 cm3

mr = d*V

mr = 1,04719 g/cm3 *250 cm3 = 261,79 g

12,174 g ——– 100 g

x            ——– 261,79 g      x = 31,87 g

Błąd względny = │Wt – Wp / Wt │* 100%

Bw =│32 –31,87 / 32 │*100%

Bw = 0,40 %

 

Oznaczanie gęstości za pomocą refraktometru

Zasada metody polega na pomiarze gęstości wodnego roztworu sacharozy w refraktometrze i przeliczeniu na zawartość sacharozy w próbce. Metody refraktometryczne opierają się na pomiarze współczynnika załamania światła (refrakcji).

 

Odczyt: 12,1 g /100g

Temp. 23º C

 

23º C -20º C = 3º C

Każdy 1 stopień powyżej   20º C to + 0,065%

3* 0,065 % = 0,195 %

12,1 % + 0,195 % = 12,295 % ——— 23º C

 

12,200º Blg ——– 1,04730 g/cm3   (-)              12,295º Blg – 12,200º Blg = 0,095º Blg

12,400º Blg ——– 1,04814 g/cm3

—————————————–

0,2º Blg     ——– 0,00084 g/cm3

0,095º Blg ——– x                        x = 0,0004 g/cm3  

 

 

12,200º Blg ——– 1,04730 g/cm3    (+)

0,095º Blg   ——– 0,00040 g/cm3

—————————————–

12,295º Blg ——– 1,04770 g/cm3

 

mr = d*V

mr =1,04770 g/cm3 * 250 cm3 = 261,925 g

 

12,295 g ——– 100 g

x             ——– 261,925 g

x =32,20 g

 

Bw = │32-32,20 / 32│*100 %

Bw = 0,62 %

Polarymetryczne oznaczenie zawartości sacharozy

Zasada metody polega na polarymetrycznym oznaczeniu zawartości sacharozy. Każda substancja umieszczona w polu elektrycznym polaryzuje się. W polu elektrycznym cząsteczki przyjmują taką orientację, aby ich energia potencjalna była najmniejsza. Sacharoza jest optycznie czynna i skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawo.

 

p = (100* α) / ([α]20 *l)

Wzór Biota:

 

p – stężenie roztworu sacharozy [g/100cm3]

α – odczyt (w stopniach) 15,80º

[α]20 –  + 66,5º

l – długość rurki  2dm

 

p = (100*15,8) / (66,5*2) = 11,88 [g /100cm3]

 

11,88 g ——– 100 cm3

x           ——– 250 cm3

x = 29,70 g

 

Bw =│(32 – 29,70) / 32│* 100 %

Bw = 7,19 %

 

Wnioski: W pomiarze gęstości sacharozy 3 metodami (za pomocą areometru Ballinga, refraktometru oraz polarymetru), a następnie przeliczeniu na masę badanego roztworu sacharozy o objętości 250 cm3 i na zawartość sacharozy w próbce najdokładniejszą była metoda oznaczenia gęstości za pomocą areometru Ballinga. Korzystając z tej metody w oznaczeniu gęstości , którą przeliczyłam na masę roztworu sacharozy w 250 cm3 i na zawartość tego cukru w próbie  otrzymałam błąd względny równy 0,4 %. Pod względem dokładności pomiaru kolejną metodą wyznaczania gęstości jest metoda z zastosowaniem refraktometru Bw = 0,63 %, najmniej dokładną zaś jest metoda polarymetryczna gdzie Bw = 7,19 %.

 

 

Oznaczanie zawartości etanolu za pomocą areometru Trallesa

Zasada metody polega na pomiarze gęstości wodnego roztworu alkoholu etylowego za pomocą areometru Trallesa, a następnie przeliczeniu wskazań areometru na stężenie etanolu w próbce wyjściowej.

 

Odczyt: 3,1ºTr     (cm3 / 100cm3)

Temp. 22ºC

 

3ºTr ——– 2,73ºTr    (-)            3,1ºTr – 3ºTr = 0,1ºTr

4ºTr ——– 3,72ºTr

————————

1ºTr ——– 0,99ºTr

0,1ºTr ——- x             x = 0,099 ºTr

 

3ºTr ——– 2,73ºTr    (+)

0,1ºTr ——-0,099ºTr

————————–

3,1ºTr ——– 2,829 ºTr    (20ºC)

 

10 cm3 → 200 cm3   (*20) rozcieńczenie 20

2,829 ºTr*20 = 56,58 %

 

Bw = │(63 – 56,58) / 63│*100 % = 10,19 %

 

 

 

56ºTr ——– 0,91786 g / cm3      (-)              56,58  ºTr –   56ºTr =0,58 ºTr      

57ºTr ——– 0,91572 g / cm3

———————————–

1 ºTr ——– 0,00214 g / cm3

0,58ºTr —— x                      x = 0,00124 g / cm3

 

 

(+)                  (-)

56 ºTr ——– 0,91786 g / cm3

0,58ºTr ——– 0,00124 g / cm3

————————————-

56,58 ºTr ——– 0,91662 g / cm3

 

mr = 100 cm3 * 0,91662 g / cm3 = 91,66 g – masa roztworu

m = 56,58 cm3 * 0,7895 g / cm3 = 44,68 g –masa alkoholu absolutnego

 

91,66 g ——– 44,68 g

100 g    ——– x

x = 48,73 g   stężenie alkoholu w procentach masowych.

 

Wnioski: Błąd względny przy oznaczaniu alkoholu etylowego wynosi 10,19 %. Tak wysoki błąd może być spowodowany niedokładnym odczytaniem przeze mnie wartości wskazanej przez areometr Trallesa lub termometr. (Oznaczenie to wykonywałam pierwszy raz).

 

Badanie gęstości 4 różnych roztworów (mleko, sok, alkohol, woda), za pomocą 4 różnych areometrów

Ćwiczenie polegało na wykonaniu pomiarów gęstości  mleka, soku, alkoholu i wody za pomocą 4 różnych areometrów i  przeprowadzeniu oceny, które z tych urządzeń nie nadają się do  pomiaru gęstości poszczególnych cieczy.

Do pomiaru gęstości mleka najbardziej nadaje się areometr – laktodensymetr, nieco mniej dokładne w pomiarze gęstości mleka są areometry: Gay-Lussaca i Ballinga, natomiast nie nadaje się areometr Trallesa ponieważ nie zanurza się w mleku.

Do pomiaru gęstości soku najbardziej nadają się areometry: Ballinga i Gay-Lussaca, natomiast ani areometr Trallesa, ani laktodensymetr nie zanurzyły się w soku (nie nadają się do wyznaczania gęstości soku.)

Do pomiaru gęstości alkoholu nadaje się tylko areometr Trallesa, pozostałe mierniki gęstości zatonęły.

W pomiarze gęstości wody areometry G-L i Trallesa przedstawiały wskazania odpowiednio : 1[g/cm3], i 0 ºTr, pozostałe areometry zatonęły w wodzie.