Как определить плотность раствора
Раствор характеризуется объемом, концентрацией, температурой, плотностью и другими параметрами. Плотность раствора меняется в зависимости от массы и концентрации растворенного вещества.
Инструкция
Ключевой формулой для плотности является ρ=m/V, где ρ – плотность, m – масса раствора, V – его объем. Плотность может выражаться, например, в килограммах на литр, или в граммах на миллилитр. В любом случае, она показывает, сколько вещества по массе приходится на единицу объема.
Масса раствора складывается из массы жидкости и массы растворенного в ней вещества: m(раствора)=m(жидкости)+m(растворенного вещества). Масса растворенного вещества и объем раствора могут быть найдены из известного значения концентрации и молярной массы.
Пусть, например, в задаче дана молярная концентрация раствора. Она обозначается химической формулой соединения в квадратных скобках. Так, запись [KOH]=15 моль/л означает, что в одном литре раствора содержится 15 моль вещества гидроксида калия.
Молярная масса KOH составляет 39+16+1=56 г/моль. Молярные массы элементов можно посмотреть в таблице Менделеева, они указываются обычно снизу от наименования элемента. Количество вещества, масса вещества и его молярная масса связаны соотношением ν=m/M, где ν – количество вещества (моль), m – масса (г), M – молярная масса (г/моль).
Растворы, помимо жидкостных, бывают еще и газовыми. В этом случае необходимо понимать, что в равных объемах газа, близкого к идеальному, при одних и тех же условиях содержится одно и то же число молей. К примеру, при нормальных условиях один моль любого газа занимает объем Vm=22,4 л/моль, который назван молярным объемом.
В решении задачи на плотность газового раствора может понадобиться соотношение, устанавливающее связь между количеством вещества и объемом: ν=V/Vm, где ν – количество вещества, V – объем раствора, Vm – молярный объем, постоянная величина для данных условий. Как правило, в подобных задачах обговаривается, что условия являются нормальными (н.у.).
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Unit Converter
Enter the mass of the beaker, the mass of the beak plus the solution, and the volume of the solution to determine the solution density.
- All Density Calculators
- Percent Solution Calculator
- Vapor Pressure Calculator (Solvent/Solution)
- Heat of Solution Calculator
Solution Density Formula
The following formula is used to calculate the density of a solution:
- Where D is the density of the solution (g/cm^3)
- MS is the mass of the solution (g)
- V is the volume of the solution (ml or cm^3)
To calculate the solution density, simply divide the mass of the solution by the volume of the solution.
Solution Density Definition
What is a solution density?
A solution is simply a mixture of two or more liquid substances and a density a measure of the mass per unit volume. Therefore, a solution density is a measure of the mass of a mixture of solution per unit volume of that solution.
Example Problem
How to calculate a solution density?
The following example will outline the steps needed to calculate the density of a solution using the most common beaker method.
First, gather a beaker a measure is empty weight. For this example, the beaker is measure to be 15 grams.
Next, add the solution to the beaker and measure the weight. In this case, the combined weight is found to be 100 grams.
Next, measure the volume reading on the beaker. In this example, the beaker reads a total volume of 25ml.
Finally, calculate the solution density using the formula above:
D = (MB+S – MB) / V
D = (100 – 15) / 25
D = 3.4 g/ml = g/cm^3
Измерение плотности растворов
В
цилиндр наливают около 100 мл исследуемого
раствора. Сухим термометром определяют
его температуру. Если температура
окажется ниже или выше 20оС,
помещают цилиндр в высокий стакан с
теплой или холодной водопроводной водой
и, помешивая раствор стеклянной палочкой,
доводят его до нужной температуры.
В
цилиндр с исследуемым раствором осторожно
помещают ареометр, придерживая его
рукой, пока не убеждаются в том, что
ареометр свободно плавает в растворе
(если ареометр опускается на дно или
выталкивается из раствора, его надо
заменить). После того, как ареометр
остановится, производят отсчет. Следят,
чтобы во время отсчета ареометр не
касался стенок цилиндра. Деление, против
которого находится верхний край мениска
жидкости, соответствует плотности
раствора. Во время отсчета глаз должен
находиться на уровне мениска. C помощью
ареометра плотность определяется с
точностью 0,003. Повторяют определение
еще 2 раза. Для этого, приподняв ареометр
на 1-2 см, опускают его и снова снимают
показания. Находят среднее арифметическое
трех измерений. Раствор выливают в
склянку. Ареометр моют, обсушивают
фильтровальной бумагой и кладут в
футляр. По найденной плотности раствора
определяют концентрацию.
Расчеты по приготовлению растворов
Пример 1.
Какую
массу соли надо добавить к 200 мл воды,
чтобы получить 3 %-ный раствор?
Решение:
Для решения поставленной задачи
воспользуемся формулой:
Массу растворителя
найдем по формуле: mводы=Vводы·
ρ = 200 г∙ 1 г/мл = 200г.
Таким образом, остается одно неизвестное
– масса растворенного вещества. Подставив
известные величины в уравнение для
массовой доли, получим,
.
Отсюдаmр.в.
= 6,2
г.
Пример
2. Сколько
миллилитров 96% раствора серной кислоты
потребуется для приготовления 50 мл
раствора с С(1/2 H2SO4)
= 0,5 моль/л.
Решение.
В условии
дана молярная концентрация эквивалента
(или нормальность), так как фактор
эквивалентности H2SO4
не равен
единице, для перехода к молярной
концентрации воспользуемся формулой:
СМ=
Сн∙fэкв=0,5
моль/л ∙1/2= 0,25 моль/л. Далее находим
количество вещества серной кислоты,
содержащееся в данном растворе, для
этого необходимо объем в миллилитрах
перевести в литры:
n
= V
∙ C
м= 0,05 л ∙0,25
моль/л = 0,0125 моль, что будет составлять
массу серной кислоты, равную 12,25 г (m
= M∙n=
98 г/ моль л ∙ 0,125 моль = 12,25 г). Теперь, зная
массу растворенного вещества найдем
массу раствора:
По
справочнику находим значение плотности
серной кислоты для массовой доли 96% и
вычисляем объем серной кислоты:
Также
для приготовления раствора определенной
концентрации разбавлением более
концентрированного раствора или путем
смешения двух растворов с различной
концентрацией пользуются правилом
смешения:
Пример
3. Приготовить 100 г 14%-ного раствора NaCl
из 22%-ного (р=1,168 г/мл) и 10%-ного (р = 1,073
г/мл) растворов этой соли:
Решение:
Весовое
соотношение исходных растворов находим
по правилу смешения (креста):
10%
8 вес. ч.
14%
22%
4 вес. ч.
Из
схемы видно, что необходимо взять 8
вес.частей 10%-ного и 4 вес.части 22%-ного
растворов для получения 100г раствора.
Таким образом, 1 весовая часть будет
составлять 8,333 (100/(8+4)= 8,333). Т.е. нужно
взять 66,7 г 10%-ного раствора (8∙ 8,333 =66,7)
и 33,3 г 14%-ного раствора (4∙ 8,333 =33,3).
Разделив массы растворов на их плотности,
получим: для приготовления 100 г требуемого
14%-ного раствора NaCl требуется: 62 мл 10
%-ного и 28,5 мл 22 %-ного растворов.
