Как найти концентрацию спирта по массе

Определите концентрацию этилового спирта в % по объему и по массе, если его плотность равна 0,9302 г/см³.

Задачу решила, но препод сказал, что не верно. Пользовалась таблицами определения концентрации спирта в водно – спиртовых растворах.

По таблице определяем концентрацию спирта по объему = 50%.

Для нахождения объёмного содержания спирта P в процентах (по массе) по содержанию q спирта в процентах пользуемся формулой

P= 0,78927/ρ· q

где ρ – плотность водно – спиртового раствора (г/см³) при 20˚С с объёмным содержанием q спирта;

0,78927 – плотность безводного спирта (г/см³) при +20˚С

P =0,78927/0,9302 · 50 = 42 % (концентрация этилового спирта по массе)

И с этой тоже ошибка, как он сказал

Необходимо получить 100 л 40% этилового спирта. Сколько литров 95% и 20% этилового спирта для этого потребуется?

Для расчёта используем правило креста

Решение:

95 (х) 20

40

20 (у) 55

х:у= 20:55

х+2,75 х=100

3,75х=100

х=100:3,75

х = 26,67л (95%)

100л – 26,67л = 73,33 л (20%)

Концентрацией
водно-спиртового раствора называется
процентное содержание безводного
(абсолютного, т.е. 100 %) спирта этилового
в данном растворе.

Концентрация
этанола выражается в объёмных процентах
– (%),
в процентах по массе – %
_(m)

и по плотности – ρ₂₀.
Если нет специального обозначения,
подразумевается объёмный процент.

Объёмные
проценты
(С_v)
показывают, какое количество миллилитров
безводного спирта этилового содержится
в 100 мл водно-спиртового раствора при
20⁰С.

Проценты
по массе
(С_m)
показывают
какое количество граммов безводного
спирта этилового содержится в 100 г
водно-спиртового раствора.

Поскольку
объём водно-спиртового раствора
изменяется в зависимости от температуры,
крепость его в объёмных процентах
относят к 20⁰С,
называемой нормальной температурой.

Примечание:
Объёмный
процент этанола равнозначен градусу.
Обозначение крепости спирта в градусах
было принято в старых фармакопеях,
включая Х издание.

Плотность.
Концентрация
спирта этилового может быть выражена
через плотность.
Абсолютный
спирт имеет плотность = 0,78927 г /см³,
а вода = 0,99823 г/ см³
, при температуре 20^ОС.
Соответственно плотность водно-спиртовой
смеси находится между указанными выше
плотностями.

Объём
водно-спиртового раствора изменяется
в зависимости от температуры. Содержание
этанола в процентах по объёму относят
к 20^ОС,
называемой НОРМАЛЬНОЙ температурой.

15

Плотность
может быть выражена: ρ_20/20
и ρ_20.

ρ_20/20
– это
отношение массы раствора при 20⁰с
к массе того же объёма

воды
при 20⁰С.

ρ_20
/4 – это
отношение массы раствора при 20⁰С
к массе того же объёма

воды
при 4⁰С.

ρ_20/20
во столько
раз больше ρ₂₀/₄,
во сколько раз масса единицы объёма
воды при 4⁰С
будет больше массы единицы объёма воды
при 20⁰С.

ρ₂₀₂₀
= ρ₂₀
⁄ 0,99823;
ρ _20/4 =
ρ₂₀ ⁄
1,000,

где
0,99823 – масса единицы объёма воды при
20⁰С
( плотность воды при

20⁰С
);

ρ₂₀
– масса единицы объёма раствора при
20⁰С
( плотность раствора

при
20⁰С);

1,000
– масса единицы объёма воды при 4⁰С
( плотность воды при 4⁰С).

ρ_20/20
∕ ρ_20/4
= ρ₂₀
х 1,000 / 0,99823 х ρ₂₀
= 1 / 0,99823 =
1,00177;

Соотношение
между ρ_20/20
и ρ_20/4
выражается
формулами:

ρ_20/20
= ρ_20/4
х 1,00177;

ρ_20/4
= ρ_20/20
х 0,99823.

В ГФ Х
издания приведены значения ρ₂₀
соответствующие ρ_20/4
.

В ГФ Х издания
приведены значения ρ_20/20.

Плотность
ρ_20/4
(ρ₂₀
) называется истинной плотностью.

Соотношение
между плотностью, объёмными процентами
и процентами по массе приведены в
Государственной Фармакопеи ХΙ издания.
-Том 1.

– С. 303 –
313. – Алкоголеметрические таблицы. –
Таблица 1. Соотношение между плотностью
водно-спиртового раствора и содержанием
безводного спирта в растворе ( см.
Приложение №5 данного учебно-методического
пособия), составленной на основании
зависимости:

16

С_v

∙ ρ
_б/в =
С_m
∙ ρ
_р-ра
,

где
ρ _б/в

– плотность безводного спирта этилового
(0,78927);

ρ
_р-ра
– плотность водно-спиртового раствора.

Следовательно
перевод объёмных процентов в проценты
по массе и наоборот можно осуществлять:

1. По
   формуле – см. выше.

2. По
   таблице №1 ГФ Х1 – см. выше.

Пример
1.
Перевести концентрацию спирта этилового
88,04 % в проценты

по массе.

Решение.

Находим по таблице №1 на стр. 312, что
88,04 % по объёму

составляют
83,16 % по массе.

Пример
2.
Перевести концентрацию спирта этилового
80 % в проценты

по массе.

Решение.
Значения
80 % по объёму нет.
Для нахождения значения пользуемся
методом ИНТЕРПОЛЯЦИИ
, т.е. нахождения неизвестного промежуточного
значения по двум известным крайним.

По
таблице №1 находим ближайшее большее,
затем ближайшее меньшее значения и
находим их разницу:

80,04
% — 73,53 % по массе

79,97 % — 73,45 % по
массе

0,07 % ― 0,08 % массе

Далее
проводят сравнение заданной концентрации
с тем значением по таблице, которое
ближе
к данному (80,0 %).

Находят разницу:

80,0 % – 79,97 = 0,03 %,

Составляют
пропорцию:

17

0,07 % —————-
0,08 % по массе

0,03 % —————– Х
% по массе,

отсюда Х = 0,0343 ≈
0,03 % по массе.

Полученную поправку
прибавляют к тому значению, с которым
сравнивали данное:

73,45 % по массе +
0,03 % по массе = 73,48 % по массе

Таким
образом, водно-спиртовый раствор в
концентрации 80 % (v)
соответствует 73,48 % (m).
Это значение является промежуточным
между 73,53 % (m)
и 73,45 % (m).

Аналогично
производят переход от % (m)
к % (v).

По объёму водно-спиртового раствора
при данной температуре и его крепости
можно определить объём находящегося
в растворе безводного спирта этилового.

Например,
если спирта в ёмкости при 20^ОС
содержится 200 литров, а крепость при
этой температуре 95,5
%,
то
следовательно, в данном объёме находится
безводного этанола:

200
л ∙ 95,5%
₌
191
л

100%

18

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

 Определение содержания этанола в растворе в процентах по массе и по объему. Определение содержания безводного этанола в растворах. Учет этанола.

Этиловый спирт является одним из наиболее часто применяемых растворителей в производстве фармацевтических препаратов. На производство поступает 96,2-96,7% этанол, который разводят водой или слабым спиртом до требуемой концентрации.

Концентрация этанола выражается в объемных процентах (%) и в массовых процентах [%(m)]. Если нет специального обозначения, подразумевается объемный процент. Концентрация этанола в объемных процентах (Cv) показывает, какое количество мл безводного этанола содержится в 10 мл водноспиртового раствора при 20^оС. Концентрация этанола в процентах по массе (Cm) показывает, какое количество г безводного этанола содержится в 100 г водноспиртового раствора. Соотношение между объемными и массовыми процентами приведены в таблице 1 ГФ XI, составленной на основании зависимости

Cv*ρ_б/в=Cm*ρ_р-ра

Где ρб/в – плотность безводного этанола

Ρр-ра – плотность водноспиртового раствора

Содержание этанола в водноспирптовых раствора определяют стеклянным и металлическим спиртометрами, а также по плотности с помощью денсиметра (ареометра) или пикнометра.

По значению плотности при 20^оС определяют Cv и Cm, используя таблицу 1 ГФ XI. По величине плотности, полученной при других температурах, и для показаний стеклянного  и металлического спиртометров, перевод в объемные проценты при 20^оС проводят с помощью таблиц издательства стандартов.

Концентрацию этанола определяют стеклянными спиртометрами класса 0,1 (цена деления 0,1%) или класса 0,5. Для практических целей пользуются спиртометрами класса 0,5 со встроенным термометром. Стеклянный спиртометр при температуре 20^оС показывает концентрацию этанола в объемных процентах. Но в условиях крупных фармацевтических производств крепость спирта чаще необходимо измерять при температуре, отличающейся от 20^оС. В этих случаях определение проводят при фактической температуре, а полученные значения стеклянного спиртометра при температуре определения приводят к 20^оС с помощью таблицы III (Таблицы для определения содержания этилового спирта в водно-спиртовых растворах).

Более точно (с точность 0,1%) концентрацию спирта определяют с помощью металлического спиртометра, представляющего собой полый шар с припаянной шкалой сверху и коническим стержнем для навешивания гирь снизу. На шкале нанесены деления от 0 до 10, каждое из которых разделено на 5. Под нулевым делением шкалы нанесено деление 100. К спиртометру прилагаются 10 гирек в форме шарового сегмента с прорезью с номерами 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90. Самая большая гирька имеет нулевой размер, самая легкая – номер 90. Показания металлического спиртометра являются условными и складываются из показания гирьки и шкалы. При погружении спиртометра без гирьки к показаниям шкалы прибавляют 100. Концентрацию этанола (объемную) по показаниям металлического спиртометра определяют с помощью таблицы IV издательства стандартов.

Денсиметр (ареометр) при температуре 20^оС показывает плотность водно-спиртового раствора, при которой находят концентрацию этанола, пользуясь алкоголеметрической таблицей 1 ГФ XI. Концентрацию этанола по показаниям денсиметра при температуре, отличающейся от 20^оС, определяют с помощью таблицы II издательства стандартов. Точность до 0,01.

Более точные определения плотности растворов (0,001) проводят с помощью пикнометра при 20^оС, по полученным данным рассчитывают плотность при 20^оС (с учетом плотности воздуха при нормальном барометрическом давлении) и находят концентрацию этанола по алкоголеметрической таблице 1 ГФ XI.

Содержание спирта в водно-спиртовом растворе можно определить рефрактометрически и по величине поверхностного натяжения.

На химико-фармацевтических предприятиях учет производится по объему безводного этанола при 20оС. Склады фармацевтических предприятий получают этанол-ректификат по объему. В документации указывают температуру в мернике, показания металлического спиртометра, концентрацию этанола (при 20оС), множителя объемного содержания безводного этанола, объема безводного этанола при 20оС. В производственных условиях этанол разводят в основном по массе (температура при этом не имеет значения). Объемную концентрацию этанола переводят в проценты по массе и проводят расчеты по формуле (CV)креп=(CV)разб. Перевод объема полученного этанола-ректификата в массу проводится путем взвешивания, а также по расчету через абсолютный этанол по таблице IV, составленной с учетом взвешивания в воздухе.

 Способы рекуперации этанола. Основы ректификации этанола. Устройство и принцип работы ректификационных установок.

Отработанное растительное сырье удерживает значительное количество экстрагента до 50% после отжатия и до 150% без стадии прессования. Чтобы избежать потерь экстрагента и сделать производство более рентабельным, этанол необходимо рекуперировать, т. е. возвратить в производство. Рекуперация осуществляется двумя путями: вытеснение этанола из отработанного сырья водой, отгонка этанола из отработанного сырья перегонкой с водяным паром.

Вытеснение водой достигается путем промывания отработанного сырья в том же экстракторе (перколяторе) трех-, пятикратным количеством воды. Промывные воды содержат 5—8% этанола и все растворимые компоненты сырья, которые дополнительно экстрагируются водой. Они имеют цвет, характерный запах исходного сырья. Поэтому рекуперат после укрепления можно использовать как экстрагент для того же вида сырья.

Для рекуперации путем перегонки с водяным паром применяют те же перегонные установки, что и для получения эфирных масел и ароматных вод. Сырье помещают в перегонный куб, снабженный паровой рубашкой и барботером (трубка, через которую внутрь сырья подается пар), или в перегонную колбу, которая в течение всего процесса перегонки подогревается на водяной бане. При подаче пара через барботер этанол увлекается паром, охлаждается в конденсаторе и собирается в приемник. При перегонке с водяным паром получают рекуперат с содержанием этанола 12— 15%. Но в отгон попадают летучие вещества исходного растительного сырья и он имеет специфический запах сырья, из которого получен. Поэтому рекуперат может использоваться как экстрагент для того же вида сырья.

Ректификация – тепломассообменный процесс, который осуществляется в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадка, тарелки). В процессе ректификации происходит непрерывный обмен между жидкой и паровой фазой. Жидкая фаза обогащается более высококипящим компонентом, а паровая фаза – более низкокипящим.

Целью ректификации вообще является чёткое разделение жидких смесей на отдельные чистые компоненты.

При ректификации спирта основная задача — из 40%-го получить спирт с концентрацией в нем этилового спирта не менее 96% при минимальным содержании посторонних примесей. Для этого процесс ректификации  проводят за один раз на специальном ректификационном оборудовании. Это оборудование позволяет разделять водно-спиртовую смесь на отдельные азеотропные фракции, отличающиеся температурами кипения. промышленности применяются ректификационные установки непрерывного действия. В этих установках 85%-ый спирт и перегретый водяной пар смешиваются в нижней части колонны и превращаются в ≈ 40%-ый водно-спиртовой насыщенный пар при температуре ≈ 94°C (см. рис.1). Эта паровая смесь непрерывно поступает в ректификационную колонну, расслаивается по ее высоте на отдельные фракции, которые непрерывно и с определенным темпом отбираются из разных частей колонны. Для обеспечения нормальной работы таких непрерывных колонн требуются достаточно сложные и дорогие элементы автоматики.

В химических и физических лабораториях обычно применяют ректификационные колонны периодического действия, не требующие никакой автоматики.

Эти колоны оборудованы только элементарными средствами регулировки отбора, температурного контроля и манометрическим измерителем перепада давления на колонне.
Принципиальная схема периодической ректификационной установки представлена на рис.  Установка состоит из испарительной емкости – куба 1 и ректификационной колонны, установленной вертикально на крышке куба. Куб заполнен перерабатываемой жидкостью 4, нагрев и испарение которой осуществляется нагревателем 5. Колонна включает в себя ректификационную часть 9 и головку колонны 10. Ректификационная часть колонны представляет собой трубу 11, покрытую снаружи теплоизоляцией 12 и заполненную внутри контактными элементами 13. Головка колонны представляет собой систему патрубков 3 к которой в соответствии со схемой подсоединены: термометр 6, конденсатор 2, охладитель 14 и регулятор отбора 15. Внизу ректификационной части колонны обычно монтируется манометрическая трубочка 16 для измерения перепада давления в колонне. Через охладитель 14 и конденсатор 2 постоянно протекает охлаждающая вода.

Ректификационная установка работает следующим образом. С помощью нагревателя кубовая жидкость доводится до кипения. Образующийся в кубе пар по ректификационной части колонны 9 поднимается вверх и попадает в конденсатор 2, где происходит его полная конденсация. Часть этого конденсата (флегмы) возвращается в ректификационную часть колонны, а другая часть проходит через охладитель 14 и в виде дистиллята 7 стекает в приемную емкость 8. Соотношение между расходами флегмы и отбираемого дистиллята называется флегмовым числом и устанавливается с помощью регулятора отбора 15. По всей высоте ректификационной части колонны происходит процесс тепломассообмена между стекающей вниз флегмой и поднимающимся вверх паром. В результате этого в головке колонны накапливается в виде пара и флегмы самый легкокипящий (с наименьшей температурой кипения) компонент кубовой жидкости, а следом за ним сама собой выстраивается “номерная очередь” (вниз по высоте колонны ) из разных веществ. “Номером” в этой очереди является температура кипения каждого компонента, возрастающая по мере опускания по колонне. С помощью регулятора 15 осуществляется медленный и последовательный отбор этих веществ в соответствии с их очередностью. “Номер” отбираемого в каждый момент вещества регистрируется с помощью термометра 6. Зная эту температуру с учетом атмосферного давления, можно достаточно точно указать основное вещество дистиллята, отбираемое в данный момент времени.

Сколько весит 1000 мл 95 %(об.) спирта? Найти: массовую долю и плотность спирта, объем абсолютного спирта.

---

Чему равен удельный вес если Brix показывает 22 °Bx? Найти: потенциальный выход спирта.

---

Сколько градусов содержится в 40 %(об.) спирте? Найти: плотность спирта.

Расчеты

– для перевода объема спирта в массу

M = V * P
VAS = V * S / 100

– для перевода массы спирта в объем

V = M / P
VAS = V * S / 100

– для перевода Brix в удельный вес

SG = (B / (258.6 – ((B / 258.2) * 227.1))) + 1
R = 76.08 * (SG – 1.000) / (1.775 – SG) * (1.000 / 0.794)

– для перевода удельного веса в Brix

B = (((182.4601 * SG -775.6821) * SG + 1262.7794) * SG – 669.5622)
R = 76.08 * (SG – 1.000) / (1.775 – SG) * (1.000 / 0.794)

M – масса спирта
V – объем спирта
P – плотность спирта
S – спиртуозность
VAS – объем абсолютного спирта
R – потенциальный выход спирта
B – содержание сахара по Brix
SG – удельный вес

Существуют два способа выразить концентрацию этилового спирта в растворе:
– по объему (объемная доля, объемная концентрация, объемные проценты) – обозначается как (%, об.)
и показывает количество безводного спирта в миллилитрах в 100 мл водно-спиртового раствора при температуре 20 °C
– по массе (массовая доля, массовая концентрация, массовые проценты) – обозначается как (°) и
показывает количество безводного спирта в граммах, содержащееся в 100 г водно-спиртового раствора при температуре 20 °C

40 %, об. ≠ 40 °

Чтобы перевести одни единицы измерения в другие, можно использовать
калькулятор.