Определение плотности жидкости пикнометром: суть метода, преимущества

..

Плотность является одним из основных показателей, с помощью которого определяют качество жидких веществ на предприятиях самых разных отраслей промышленности. С ее помощью можно установить, соответствуют ли характеристики сырья и готового продукта утвержденным нормам.

Ранее для определения плотности чаще всего использовался стеклянный пикнометр. Но в наше время появились более совершенные устройства, которые позволяют измерять данный показатель с минимальным участием человека. Ярким примером является гелиевый пикнометр. Ознакомиться с характеристиками измерительного прибора можно по ссылке http://chimbiolab.ru/laboratornoe-oborudovanie/analiticheskoe-oborudovanie/accupic-1340.html, здесь же можно оформить покупку.

Пикнометрический метод для измерения плотности жидкостей

Стандартный пикнометр представляет собой небольшой стеклянный сосуд с горлышком и крышкой-колпачком. В верхней части прибора находится метка. Пикнометр можно использовать для определения показателя плотности различных веществ, в том числе и жидкостей.

Диапазон температур, при которых можно проводить исследования, очень широкий. Это объясняется тем, что прибор изготовлен из термостойкого стекла. Этим он отличается от обычных мензурок.

Определение плотности жидкостей пикнометром основано на измерении отношения массы определенного объема исследуемого вещества к массе дистиллированной воды, взятой в таком же объеме. При этом температура вещества должна совпадать температурой воды. Для получения точных результатов надо провести два параллельных испытания, а затем высчитать среднее арифметическое.

Когда и где используется пикнометрический метод

• Нефтегазовая промышленность. Плотность нефти и нефтепродуктов измеряется с целью определения их массы для коммерческих расчетов.
• Пищевая промышленность. Измерение данного показателя позволяет измерить содержание и концентрацию определенных веществ (сахаров, соли и др. ). Также он необходим для контроля качества пищевых продуктов: растительных и животных масел, молока и молочных продуктов, безалкогольных и газированных напитков, фруктовых соков и др.
• Электрохимия. Показатель плотности измеряется для определения концентрации травильных растворов в гальванических жидкостях, используемых в поточной линии.
• Химическая промышленность. Измерение плотности необходимо для контроля качества и определения свойств конечного продукта.
• Фармацевтика. Исследования помогают установить соответствие характеристик готового продукта установленным стандартам.

Точность метода

Определение плотности жидкостей с помощью пикнометра дает очень точные результаты. Если исследование было произведено в строгом соответствии с установленными требованиями – точность результатов составит ±0,001 г/cм³. Но данный метод достаточно трудоемкий и занимает много времени, поэтому в лабораторных условиях можно вместо стеклянного пикнометра использовать гелиевый. Тогда на проведение анализа будет затрачено всего 2-3 минуты, а результаты также будут максимально точными.

Суть метода: как происходит измерение плотности жидких веществ

• Сначала надо взвесить чистый и сухой пикнометр. Для этого используют высокоточные весы.
• Затем надо подогреть стеклянный сосуд и дистиллированную воду до такой температуры, при которой будет проводиться измерение плотности исследуемой жидкости (к примеру, молока).
• Дистиллированную воду наливают в пустой пикнометр до метки, расположенной на его горлышке. При этом надо внимательно следить за постоянством температуры.
• Затем определяют массу пикнометра вместе с водой. После этого воду надо вылить, а измерительный прибор высушить в специальной печи.
• В подготовленный стеклянный сосуд наливают исследуемое вещество до метки на горлышке. Температура должна быть такой же, как и при заполнении водой.
• После этого надо снова взвесить пикнометр.
• Завершающий этап – проведение расчетов по формуле.

Что обязательно нужно учитывать во время измерений

• Пикнометр перед началом исследования следует тщательно промыть хромовой смесью, а затем дистиллированной водой.
• Исследуемую жидкость необходимо хорошо перемешать до однородного состояния. Наличие осадка и пленки на поверхности недопустимо.
• Жидкость надо наливать медленно, чтобы в ней не образовались пузырьки воздуха. Затем пикнометр следует плотно закрыть крышкой.
• Если испытуемое вещество осталось на крышке или поверхности прибора – его аккуратно убирают ваткой. Это необходимо сделать обязательно, так как даже незначительное количество вещества может исказить результаты.
• При определении плотности легкоиспаряющихся жидкостей время взвешивания не должно превышать 5 минут, иначе не удастся избежать потери массы из-за испарения.
• Постоянство температуры – это еще одно важное требование, без соблюдения которого не удастся получить достоверные результаты.

Формула, по которой вычисляется плотность жидкости

Плотность жидкости определяется как отношение ее массы к объему. В нашем случае расчеты будут проводиться по формуле:

Ржидк = (М2 – М) : (М1 – М) × Рводы,

где Ржидк – плотность жидкости, г/см³;

М – масса пикнометра, г;

М1 – масса прибора с чистой водой, г;

М2 – масса прибора с исследуемым веществом, г;

Рводы – плотность чистой воды, г/см³ (этот показатель составляет 0,99703 г/см³ при +20 °С).

Важно, чтобы результаты двух параллельный исследований отличались не более чем на 0,05 г/см³.

Сравнение работы пикнометра с ареометром

Ареометрический метод исследования плотности жидкости основан на законе Архимеда. Исследование происходит следующим образом: жидкость надо налить в чистый цилиндр емкостью не менее 0,5 л, а затем осторожно помещать в нее ареометр до тех пор, пока он не начнет плавать. Прибор должен располагаться в центре цилиндра и не касаться его дна и стенок. Через 3-4 минуты после погружения необходимо провести отчет по делениям шкалы прибора по нижнему мениску.

Несмотря на то, что ареометрический метод менее трудоемкий, он не позволяет получить такие же точные результаты, какие дает пикнометрический метод. К тому же пикнометр позволяет исследовать сравнительно малое количество анализируемой пробы (1-20 мл). Для применения ареометра потребуется не менее 0,5 л исследуемой жидкости.

Еще одно преимущество пикнометрического метода – возможность работы с сильнолетучими веществами. Ареометр в этих целях применять нельзя.

Выводы

В производственных условиях для получения максимально точных результатов наиболее оправданным будет использование гелиевого пикнометра. Это надежный и качественный прибор, которому можно доверять. Вычисления производятся автоматически всего за несколько минут, что значительно снижает нагрузку на сотрудников лаборатории. Заказать прибор можно в ООО «ХимБиоЛаб», возможна доставка во все регионы России.

Испытательная лаборатория для измерения плотности

Измерение плотности, которая является важным параметром качества для сырых и готовых продуктов в твердых и жидких условиях, выполняется различными методами. В частности, измерение плотности, которое важно при определении чистоты материалов перед обработкой, важно при определении, смешивается ли вещество с сырьем. С другой стороны, это исследование эффективно для понимания однородности сырья. Образцы, взятые случайным образом из обработанного продукта, проверяются. Целью этих испытаний является мониторинг непрерывности качества. Процесс случайного отбора образцов для мониторинга качества является одним из самых основных и экономически эффективных методов.

Мы можем суммировать тот факт, что тест плотности дешевый и что он использует метод удаления воды. Другими словами, этот метод, называемый гравиметрическим, использует простую подъемную силу воды. Он состоит из комбинации техники подъемной силы, принципа перемещения и метода пикнометра.

Точное измерение плотности очень важно для взвешивания. В его самых простых сроках, согласно принципу Архимеда, когда объект погружен в жидкость, он подвергается воздействию выталкивающей силы со стороны жидкости, а также объект вытесняется определенной долей жидкости. Расчет этого смещения эквивалентен плотности объекта. В процессе расчета учитываются такие переменные, как масса объекта, объем вытесненной жидкости и плотность жидкости.

Методы, используемые при определении плотности и ее отличительных признаков

методы	Гравиметрическая, подъемная сила	Гравиметрическое, Смещение	пикнометра	Цифровой измеритель плотности
	Контейнер с жидкостью, используемой при измерении плотности, расположен под платформой или шкалой	Жидкость, используемая для измерения плотности останавливается на шкале	Кепка с определенным объемом	Колебательная технология
Доступные поля	— Твердый — Жидкость (стеклянный набор должен быть стандартного веса)	— пастообразные материалы (гамма сферы) — Жидкости (набор стекла должен быть стандартного веса) — твердые тела	— Жидкости, распределения — порошок — частицы	— жидкости — газы
льготы	— быстрый процесс обработки — Гибкость в размере выборки — Взвешивающее устройство используется	— быстрый процесс обработки — Взвешивающее устройство используется	— правильный метод — Взвешивающее устройство используется	— быстрый процесс обработки — Точный контроль температуры с элементами Пельтье — автоматическое измерение плотности — Небольшие объемы образцов
Недостатки	— чувствительный к температуре — нужно размещать очень аккуратно	— чувствительный к температуре — Требование к большому объему образца	— чувствительный к температуре — хлопотно — трудоемкий — необходимость удаления пузырьков воздуха	— Требование коррекции вязкости в образцах клея (доступно в современных устройствах)

 

Стандарты и стандарты, используемые при расчете плотности

ISO 1183-1: Пластмассы.

Методы определения плотности непористых пластмасс

OIML G 14: измерение плотности в соответствии с OIML

ASTM-D-792: Стандартные методы испытаний для определения плотности и удельного веса

ISO 1183-1 указывает на необходимость использования аналитического баланса 4 с десятичной цифрой.

Частица, содержащаяся в данном объеме, соответствует объемной плотности измерения, которая зависит от количества частей, которые она содержит. Плотность является отличительной чертой для всех веществ, встречающихся в реальном мире. Измерение плотности сырья и готовой продукции используется в качестве параметра качества, который является чрезвычайно важным. Есть много параметров, которые необходимо учитывать, чтобы определить точную плотность. Наиболее важные инструменты измерения, которые мы можем рекомендовать для измерения плотности, — это шкала и комплект плотности.

Наиболее важной ошибкой в ​​определении плотности является ограниченное смачивание сырья или продукта во время измерения.

Другими словами, наличие пузырьков воздуха, прилипших к стенкам образца или устройства при измерении плотности, является наиболее важным фактором, который подвергает измерение риску. Снижение пузырьков воздуха до нуля также является показателем достоверности теста. В противном случае наличие пузырьков воздуха приводит к дополнительной плавучести, что, в свою очередь, нарушает расчет плотности. Предполагая, что любые пузырьки воздуха в стенке тестируемого объекта или контейнера имеют возраст 1 мм, этот воздушный пузырь создает подъемную силу 0.5 мг. Что делать;

• Использование смачивающего агента или органических жидкостей для удаления пузырьков воздуха. Несколько капель смачивающего агента, использованных из-за предварительной обработки, которые должны быть проигнорированы для проверки плотности, не должны игнорироваться.
• Устойчивые к растворителям твердые вещества должны быть полностью удалены.
• Все тестируемое оборудование должно регулярно чиститься.
• Объект, который должен быть погружен в жидкость, не должен касаться голыми руками.
• Для удаления въевшихся пузырьков воздуха требуется тонкая щетка.

Факторы, влияющие на плотность

• Температура: вещества в разных фазах проявляют разную чувствительность к температуре. Температура обычно меньше всего влияет на свойства плотности твердых веществ. Изменения, которые могут произойти в результате колебаний температуры, не влияют на плотность твердых веществ. Однако температура оказывает более сильное влияние на жидкие материалы, так что возникает концентрация 0,1% — 1% при каждой степени плотности в жидком веществе, используемом для измерения плотности твердых веществ. Это также увеличивает погрешность с расширенной жидкостью. Погрешность измерения приводит к значительному изменению третьей десятичной точки результата. Температура жидкостей, которые будут использоваться при измерениях плотности, всегда должна приниматься во внимание, чтобы получить правильный результат с точки зрения качества. Наиболее важными эталонными жидкостями, используемыми для определения плотности твердых веществ, являются вода или этанол.
• Взвешивание: важно точно определить плотность взвешивания, и поэтому особенно важно, чтобы весы использовались для удовлетворения требований применения плотности. Если выборка небольшая, необходимо учитывать минимальный вес нетто весов. Точные результаты получаются, если делается ссылка на минимальный вес нетто, в противном случае результаты являются ненадежными при измерении небольших выборок.
• Использование данных: ручная запись значений, которые будут использоваться в расчете при определении плотности образца, требует времени и увеличивает риск ошибки.

МЕТТЛЕР ТОЛЕДО метод определения плотности

Это исследование проводится с использованием весов с точностью до 1mg в точных весах. При использовании нескольких наборов плотности в высокоточных весах плавучесть жидкости рассчитывается в несколько простых шагов. После расчета получается плотность на уровне миллиграммов и получается более значимое значение.

Этот метод используется для другого определения плотности самой большой из различных прецизионных шкал измерения уровня в миллиграммах.