Относительная плотность - важный показатель свойств вещества

Относительная плотность - одна из ключевых характеристик любого вещества. Этот параметр позволяет определить концентрацию растворов, качественный и количественный состав смесей, рассчитать молекулярную массу и многое другое. Давайте разберемся, что такое относительная плотность, как ее измеряют и где применяют на практике.

Понятие относительной плотности

Относительная плотность - это отношение плотности исследуемого вещества к плотности определенного эталонного вещества. В качестве эталона чаще всего используют дистиллированную воду при температуре +4°C, имеющую плотность 0,99973 г/см3.

Относительная плотность зависит от температуры. Для жидкостей ее обычно измеряют при +20°C и обозначают:

²⁰⁄₂₀

В числителе указана плотность исследуемого вещества, а в знаменателе - плотность воды при +20°C (0,99823 г/см3).

Относительная плотность отличается от абсолютной плотности, которая выражается в единицах массы на единицу объема (г/см3, кг/м3). Абсолютную плотность можно легко рассчитать, умножив относительную плотность на плотность воды при соответствующей температуре.

Относительную плотность вещества можно определить по формуле:

ρв-ва / ρводы

Где ρв-ва - плотность исследуемого вещества, ρводы - плотность воды при заданной температуре.

Для определения относительной плотности жидкостей используют разные методы. Рассмотрим основные из них.

Ареометры

Ареометр представляет собой стеклянную трубку с расширенным нижним концом, в котором находится груз (дробь). При погружении в жидкость ареометр всплывает, и по глубине погружения можно судить о плотности жидкости. Чем выше плотность, тем меньше ареометр погружается в жидкость.

Существуют специализированные виды ареометров - лактоденсиметры для определения плотности молока, спиртометры для измерения крепости спиртовых напитков, солемеры для анализа рассолов и другие.

Преимущества ареометров:

• Простота использования
• Высокая скорость измерений
• Низкая стоимость приборов

Недостатки:

• Невысокая точность
• Зависимость показаний от температуры

Пикнометры

Пикнометр - это сосуд из стекла или металла с точно известным объемом. С его помощью можно измерить плотность жидкости с высокой точностью.

Для определения относительной плотности пикнометр сначала взвешивают пустым, затем наполняют водой и взвешивают снова. После этого воду выливают, сосуд высушивают и заполняют исследуемой жидкостью. По разности масс пикнометра с водой и исследуемой жидкостью рассчитывают относительную плотность.

Преимущества метода:

• Высокая точность
• Применим для любых жидкостей

Недостатки:

• Трудоемкость
• Длительность анализа

Гидростатическое взвешивание

Этот метод основан на законе Архимеда - выталкивающей силе, действующей на погруженное в жидкость тело. Суть метода заключается в взвешивании образца сначала в воздухе, а затем в жидкости. По разности масс вычисляют плотность.

Для гидростатического взвешивания используют специальные весы с подвеской для образца. Точность метода зависит от температуры, точности весов и ряда других факторов.

Преимущества:

• Достаточно высокая точность
• Возможность анализа твердых и жидких образцов

Недостатки:

• Сложность оборудования
• Необходимость точного контроля температуры