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.