Что такое пикнометр в химии
Основные виды пикнометров и принцип работы каждого из них
На сегодняшний день невозможно представить себе процесс контроля качества сырья и готовой продукции в лабораторных условиях без определения такого показателя как плотность. Для проведения измерений используются специальные приборы – пикнометры. Самые точные результаты за минимальный промежуток времени можно получить с помощью автоматических устройств, к примеру, гелиевого пикнометра.
Что собой представляет пикнометр
Это стеклянный сосуд специальной формы, предназначенный для измерения плотности жидких, твердых и газообразных веществ. Он изготавливается из медицинского и химико-лабораторного стекла. Точность замеров очень высока, при этом достаточно совсем небольшого количества измеряемого вещества (от 0,5 см³). Одним из достоинств измерительного прибора является то, что операции по взвешиванию и термостатированию можно проводить раздельно.
Принцип работы пикнометра основан на взвешивании его до и после заполнения исследуемым веществом до специальной метки на горловине при определенной температуре. Для определения плотности твердых материалов их погружают в стеклянный сосуд, заполненный жидкостью (как правило, это дистиллированная вода). Плотность определяется путем деления массы исследуемого вещества на его объем.
Виды пикнометров
За счет чего обеспечивается высокая точность измерения
Для определения плотности каких веществ применяется
Представляет собой небольшую мерную колбочку с меткой вокруг горлышка. Метка определяет вместимость сосуда.
Чистые однокомпонентные жидкости
Выполнен в виде стеклянной колбы, изготовленной из термостойкого стекла. Вместо метки на горлышке имеет капилляр. Плоское дно обеспечивает сосуду дополнительную устойчивость.
Высокая точность измерений достигается за счет того, что термостойкое стекло, из которого изготовлен прибор, имеет малый коэффициент расширения.
Жидкости и твердые вещества
Оснащен термометром, который позволяет непрерывно вести наблюдение за изменением температуры исследуемого вещества.
Высокая точность результатов достигается за счет возможности строго поддерживать постоянство температуры.
Оснащен двумя капиллярами-носиками.
Высокая точность результатов обеспечивается за счет того, что заполнение прибора исследуемым веществом не сопровождается потерей объема вследствие его испарения.
Жидкости, летучие вещества и растворы
Имеет вид мерной колбы с высоким и узким горлышком. В верхней части горлышка расположена градуировка кольцевыми метками.
Пикнометр для газов
Изготовлен в виде стеклянного шара. Оснащен двумя отводящими трубками с краниками.
Высокую точность обеспечивают конструктивные особенности.
Выполнен в виде компактного блока с встроенным дисплеем и клавиатурой.
Это полностью автоматический прибор, обеспечивающий высокоточное и высокоскоростное измерение плотности в различных веществах.
Твердые материалы (в том числе полезные ископаемые, продукты питания, зерновые культуры, полимеры и пр.), пасты, суспензии, жидкости.
Самые достоверные результаты можно получить с помощью гелиевого пикнометра. Прибор работает без участия человека, время анализа исследуемого вещества составляет 2-3 минуты.
Принципы работы разных видов пикнометров
Для определения плотности любого вещества его массу надо разделить на объем. С помощью мерной колбы (пикнометра) можно точно измерить эти показатели. Для определения объема абсолютно чистый и сухой сосуд заполняют исследуемым веществом до определенной метки. Массу вещества рассчитывают как разницу между массой пустой колбы и колбы, заполненной этим же веществом.
Плотность твердого вещества рассчитывается немного по-другому. Пикнометр заполняют жидкостью, в которой исследуемый образец не должен растворяться. При определении показателя плотности следует учитывать массу:
Обычный пикнометр
Принцип его работы заключается в следующем. Пустой прибор взвешивают, затем его надо подогреть до такой температуры, при которой будет происходить измерение плотности исследуемого вещества. Одновременно с ним подогревают чистую воду. Когда все будет готово – в сосуд наливают воду, следя за постоянством температуры, и взвешивают его.
Затем воду выливают и высушивают прибор в специальной печи. Исследуемую жидкость наливают в прибор до метки, ее температура должна совпадать с температурой воды.
Пикнометр Менделеева
Применяется по такому же принципу, что и обычный пикнометр. Но при этом можно обойтись без операции термостатирования. Пришлифованный к колбе термометр позволяет непрерывно контролировать температуру вещества. Отверстие капилляра закрывается колпачком.
Пикнометр Оствальда
Прибор очень удобно использовать для определения плотности жидкости. Во время проведения исследований правую часть изогнутой трубки необходимо присоединить к водоструйному насосу, а левую часть – погрузить в жидкость. Образующиеся внутри колбы пузырьки воздуха легко удаляются при нагревании или взбалтывании. В остальном принцип его использования не отличается от обычного пикнометра.
Газовый пикнометр
Стеклянный сосуд, наполненный газом, взвешивают на аналитических весах. Предварительно следует измерить температуру и атмосферное давление. Затем пикнометр надо присоединить к вакуум-насосу, открыть один кран и через него полностью откачать газ.
После этого кран закрывают, а прибор взвешивают. Массу газа определяют как разность массы сосуда с газом и без него. Плотность газа в текущих условиях определяют путем деления разницы масс пикнометра с воздухом и без него на объем стеклянного сосуда (его необходимо определить заранее).
Гелиевый пикнометр
Работает по принципу вытеснения газа. Исследуемый образец надо поместить в наполненную гелием калиброванную камеру. Молекулы газа будут проникать в мельчайшие поры материала, и в результате будет вытеснен объем газа, который равен объему твердой фазы. На дисплее прибора следует предварительно ввести вес исследуемого образца, и на основании этого пикнометр автоматически вычислит плотность.
Как принцип работы пикнометра связан с состоянием вещества, которое нужно измерить
Что обязательно нужно учитывать при замере
Как правильно пользоваться пикнометром
В лабораторных условиях для определения плотности материалов хорошо зарекомендовал себя гелиевый пикнометр. Как работает пикнометр и что понадобится для проведения исследований? Последовательность действий при работе с прибором приведена далее:
Пикнометр
Полезное
Смотреть что такое «Пикнометр» в других словарях:
пикнометр — пикнометр … Орфографический словарь-справочник
Пикнометр — для газов … Википедия
ПИКНОМЕТР — (от греч. pyknos плотный и metreo измеряю), стеклянный сосуд соответствующей вместимости, используемый для определения плотности в в по отношению массы в ва к его объёму. Объём исследуемого в ва (обычно жидкости) измеряется по шкале или меткам на … Физическая энциклопедия
пикнометр — а, м. picnomètre m. <гр. pyknos плотный + metreo меняю. физ. Прибор в виде небольшой колбы с узким горлом для определения плотности жидких и твердых веществ. СИС 1954. Лекс. Брокг.: пикнометр; СИС 1937: пикно/метр … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ПИКНОМЕТР — ПИКНОМЕТР, пикнометра, муж. (от греч. pyknos плотный и metreo мерю) (физ.). Прибор для определения плотности твердых и жидких тел. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
пикнометр — сущ., кол во синонимов: 6 • ареометр (13) • ареопикнометр (1) • денсиметр (5) • … Словарь синонимов
ПИКНОМЕТР — ПИКНОМЕТР, прибор для определения плотности жидких и твердых тел, представляющий стеклянный сосудик с узкой трубоч ^ кой,.снабженной меткой, до которой наливается жидкость. ИмеютсяП.различных авторов (Менделеева, Шпрен геля и др.), отличающиеся… … Большая медицинская энциклопедия
пикнометр — Стеклянный сосуд специальной формы и определенной вместимости, применяемый для измерения плотности веществ в газообразном, жидком и твердом состояниях. [РД 01.120.00 КТН 228 06] Тематики магистральный нефтепроводный транспорт … Справочник технического переводчика
Пикнометр — – стеклянная колба специальной формы и определенной вместимости, применяемая для точных измерений плотности жидкостей и твердых тел, бывает с мерной чертой или капилляром. [Справочник дорожных терминов, М. 2005 г.] Рубрика термина: Приборы… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
4.2. Мерные колбы и пикнометры
Мерные колбы используют для приготовления растворов определенной концентрации (рис. 75). Они имеют узкое горло с одной или несколькими метками, означающими границу отмеряемого объема. Вместимость мерных колб колеблется от 5 мл до 2 л. На каждой колбе указана вместимость (в мл) и температура, при которой проводилась ее калибровка, обычно это 20 °С.
Мерные колбы являются измерительными сосудами, рассчитанными на вливание, т.е. объем жидкости до метки соответствует вместимости колбы. Смачивание стенок и растекание жидкости по внутренней поверхности колбы не играют никакой роли. Выпускаются мерные колбы и на выливание. Такие колбы (колбы Штоманна) имеют на горле две кольцевые отметки, так как объем вылитой жидкости будет несколько меньше отмеренной (рис. 75, б).
Мерные колбы могут иметь пришлифованные стеклянные пробки, а также резиновые, фторопластовые или полиэтиленовые пробки.
Для приготовления раствора нужной концентрации в мерную колбу сначала насыпают или наливают через воронку растворяемое вещество, а затем наполняют колбу до половины растворителем и осторожно встряхивают круговыми движениями, придерживая рукой колбу за дно. Перемешивание продолжают До полного растворения вещества. После этого колбу оставляют на 5-10 мин для выравнивания ее температуры с окружающей средой, затем приливают растворитель, не доводя до метки на 5
Для точного измерения объема колбу с раствором, не доходящим немного до метки, помещают на 10-15 мин в термостат, настроенный на температуру 20 °С, при этом из термостатирующей жидкости должно выступать только горло с меткой, а не раствор в нем. При доливании растворителя колбу вынимают за горло из термостата, чтобы метка и мениск были на уровне глаз (см. рис. 79).
Колба с градуированным горлом (рис. 75, г) удобна для приготовления растворов двух жидкостей с точно известными объемами, когда надо измерить уменьшение или увеличение общего объема смеси жидкостей после их растворения.
Пикнометр Менделеева (рис. 76, б) применяют для быстрых измерений в тех случаях, когда достаточна точность около ±0,001 г/см3 и когда почему-либо трудно строго поддерживать постоянство температуры. Пикнометр имеет пришлифованный термометр, позволяющий вести непрерывное наблюдение за изменением температуры раствора. Недостатком пикнометров этого типа является неизбежная неплотность шлифа термометра и колпачка боковой трубки, особенно нежелательная в том случае, если температура при взвешивании выше температуры пикнометра при его заполнении.
Для измерения плотности сильно летучих жидкостей помимо пикнометра Оствальда применяют U-образный капиллярный пикнометр (рис. 76, д), имеющий в правом колене расширение * Его заполняют путем погружения загнутого конца капиллярной трубки 2 в жидкость.
Рис. 77. Пикнометры для газов с кранами (а, 6) и бескрановые (в):
Последняя сначала затягивается под действием капиллярных сил, а затем по принципу сифона заполняет весь пикнометр. Работают с ним так же, как и с пикнометром Оствальда.
Пикнометр Рейшауэра (рис. 76, е) имеет вставное на шлифе горлышко 5 с меткой 3. Такой пикнометр предназначен для определения плотности твердых веществ, которые помещают в колбочку б, вынув предварительно горлышко. Затем горлышко вставляют и работают с пикнометром так же, как и с пикнометром типа «г».
Пикнометр с плоской крышкой (рис. 76, з) имеет утолщенный фланец 9, к которому пришлифована крышка 8. При погружении его в термостат часть жидкости переполняет сосуд 6 и начинает вытекать. Тогда отверстие закрывают плоской крышкой 8, скользящей по шлифу фланца 9. Избыток жидкости снимают фильтровальной бумагой. Так как поверхности фланца и крышки пришлифованы, то испарение жидкости через шлиф незначительно и им пренебрегают даже в том случае, если отверстие в горлышке имеет значительные размеры. Шлиф считают надежным, если заполненный пикнометр может повиснуть на крышке 8. Недостатком этого пикнометра является возможность выталкивания крышки 8 вследствие расширения жидкости уже при небольшом повышении температуры. В этом случае происходит быстрое испарение жидкости, несмотря на наличие защитного колпачка 10. Поэтому при работе с таким пикнометром рекомендуют поддерживать температуру помещения несколько ниже температуры термостата. Следует также следить за тем, чтобы в шлифе не оставалось пузырьков воздуха после заполнения пикнометра.
Плотность газов, не содержащих легко конденсирующихся парообразных веществ, определяют при атмосферном давлении температурах 18-25 °С при помощи пикнометров, изображенных на рис. 77. Двухкрановые пикнометры (рис. 77, б) позволяют наиболее полно проводить их продуву воздухом и газом. В безкрановых пикнометрах (рис. 77, в) краном служит пустотелая притертая пробка 2, сообщающаяся через трубку 4 с вакуумом и источником газа. Пробка имеет боковое отверстие 3. При ее повороте это отверстие сообщается с карманом 7 пикнометра и всей его емкостью.
Пикнометры — сосуды для измерения плотности
Для измерения плотности различных веществ в химических и физических лабораториях, 
как правило, используют пикнометры. Этот измерительный инструмент был изобретен Д.И.Менделеевым в 1859-м году.
Что из себя представляет пикнометр
Пикнометр состоит из измерительной стеклянной колбы точно известного объема, с более узким горлышком, чем имеет стандартная мерная колба. Она может быть различной конструкции, с меткой на горловине, с градуированной горловиной или капилляром в горловине. Инструмент может быть оснащен дополнительной капиллярной трубочкой-отводом, которая закрывается пришлифованным термометром. Некоторые пикнометры закрываются притертыми пробками или колпачками, чтобы минимизировать испарение жидкости из сосуда.
Существуют различные виды пикнометров, приспособленных для работы с разными типами веществ. Например:
— универсальный пикнометр Гей-Люссака с капилляром в пробке;
— Менделеева, с пришлифованным термометром для работы без термостатирования;
— Оствальда, с двумя капиллярами, и U-образный пикнометр для работы с летучими жидкостями;
— колба Рейшауэра с капилляром в пришлифованной, относительно широкой, горловине, наиболее удобная для измерения плотности твердых веществ,
стандартный, с меткой на горловине;
— пикнометр для газов — сферической формы с двумя кранами.
Пикнометры изготавливаются из высококачественного стекла с малым коэффициентом линейного расширения. Обычно используется боросиликатное стекло, нейтральное к веществам, с которым соприкасается.
Принцип действия пикнометра
Как известно, для вычисления плотности вещества, нужно его массу разделить на объем. Мерная колба — пикнометр позволяет с высокой точностью измерить и то, и другое. Объем определяется заполнением абсолютно чистого и сухого сосуда до метки или до верха капилляра. Массу же вычисляют путем взвешивания пустого сосуда и сосуда, заполненного жидкостью.
Если требуется вычислить плотность твердого вещества, то сосуд заполняют жидкостью, в которой исследуемое вещество не растворяется. В формуле для вычисления плотности учитывается вес заполненного жидкостью пикнометра, вес исследуемого вещества и вес пикнометра с жидкостью и веществом.
Точность измерений с помощью пикнометров может достигать величины 10-5 г/куб.см при использовании сосудов не более 100 куб.см. На практике наиболее востребованы пикнометры вместимостью до 30 мл.
При работе с пикнометром следует учитывать температуру жидкости, поэтому окончательные взвешивание производят после того, как пикнометр выдерживают в термостате достаточное время, чтобы привести температуру вещества в приборе к требуемому значению.
Преимущества использования пикнометров
— Возможность работы с малыми количествами вещества, до 0,5 мл. 
— Высокая точность измерений.
— Продуманная конструкция прибора, минимизирующая площадь открытой поверхности жидкости, благодаря чему можно пренебречь испарением жидкости и поглощением веществ из воздуха.
— Простота эксплуатации, компактность и портативность, позволяющие применять лабораторный прибор в различных условиях.
— Операции термостатирования и взвешивания можно производить отдельно.
Купить в Москве лабораторное оборудование, в том числе пикнометры, можно в магазине «ПраймКемикалсГрупп». Мы находимся в Мытищах, но осуществляем доставку по Москве и Московской области. Наши цены доступные, а сервис — на высоком уровне, поэтому вам понравится заказывать химические колбы, химреактивы и другие принадлежности для лабораторий у нас.
Пикнометр: характеристики, функции, виды
Содержание:
В пикнометр Это прибор, используемый в лабораториях для измерения объема или плотности твердого или жидкого элемента. В свою очередь, это позволяет узнать температуру указанного элемента.
Пикнометр очень помогает, так как это один из самых точных измерительных инструментов в химическом мире. По этой причине многие ученые предпочитают использовать такой прибор, поскольку он позволяет им быть более точными в лабораторных экспериментах.
Существует методика, основанная на пикнометре. Он изучает результаты, полученные с помощью указанного прибора, и известен как пикнометрия.
Обычно этот инструмент изготавливается из стекла и состоит из чаши и заземленной крышки с капилляром, который позволяет проводить точные измерения и предотвращает любые аварии, связанные с разливом, которые могут вызвать множество проблем.
Пикнометр обычно используется вместе с термометром, поскольку таким образом можно одновременно измерить температуру вещества, с которым вы работаете.
Есть много типов пикнометров. Однако одним из наиболее часто используемых является пикнометр газа.
Этот прибор способен анализировать твердые элементы, такие как керамика, фармацевтические ингредиенты, металлические порошки, цемент, нефтяной кокс и другие. В случае непористых твердых тел пикнометр измеряет плотность их частиц.
Функция пикнометра
Этот лабораторный прибор широко используется, особенно в школах, потому что он очень точный. К тому же это очень быстро (не нужно долго ждать результатов).
Что касается матовой пробки, то она очень помогает, поскольку предотвращает разливы и в то же время обеспечивает циркуляцию воздуха внутри и снаружи емкости, которая обычно сделана из стекла.
Когда пикнометр используется для измерения плотности пористых твердых элементов, измеряемый элемент должен быть сначала раздавлен, чтобы открыть все поры вещества, чтобы не было ошибок в желаемых результатах.
В случае измерения красок используется металлический пикнометр, так как это особенно необходимо для этого вещества.
Американский институт нефти (API) настоятельно рекомендует использовать пикнометр в экспериментальных лабораториях из-за его точности.
Как пользоваться пикнометром?
Самым простым способом использования этого прибора является снятие притертой пробки и заливка вещества (жидкости) в сосуд пикнометра. Когда вы снова надеваете колпачок, вещество поднимется через внутреннюю часть колпачка к капилляру внутри.
Некоторые пикнометры не имеют этого механизма, но вместо этого имеют длинную градуированную шейку с отмеченной меткой.
В этом случае вещество наливается до отметки и там можно измерить его объем. Для правильного измерения объема добавляется дистиллированная вода.
Всю банку следует наполнить дистиллированной водой до тех пор, пока она не вытечет наверх, когда крышка будет закрыта. Важно, чтобы при заливке дистиллированной воды в пикнометр не было пузырьков воздуха, так как это может кардинально изменить конечные результаты.
Обычно следует измерять объем только воды, а затем объем анализируемого вещества измеряется вместе с дистиллированной водой.
Характеристики пикнометра
С другой стороны, некоторые пикнометры имеют встроенное хранилище информации или автоматическую калибровку, что полезно при работе с важными данными для измерения химических элементов в лабораториях.
Для этого инструмента существует множество размеров, и все они различаются в зависимости от вещества или предмета, который нужно измерить или взвесить.
Когда дело доходит до густых или пастообразных веществ (таких как краска), обычно используется пикнометр, который варьируется от примерно 25 мл до 50 мл.
В случае менее вязких веществ используются пикнометры от 25 мл до 30 мл, поскольку их плотность будет ниже. С другой стороны, реологические жидкости (те, которые колеблются между жидкостью и твердым телом) могут быть измерены пикнометрами от 10 мл до 25 мл.
Типы пикнометров
Как упоминалось ранее, существуют пикнометры из разных материалов, и каждый из них используется для анализа и измерения определенных веществ. Некоторые из наиболее часто используемых материалов:
Газовый пикнометр
Следует отметить, что существует тип пикнометра, называемый пикнометром на газе или гелии, который был создан Абу Райханом Мухаммадом аль-Бируни.
В приборах этого типа в качестве основного инструмента измерения твердых или жидких веществ при определенной температуре используется гравиметрия.
Он используется особенно с пористыми материалами и позволяет измерять их реальную плотность. Этот инструмент является одним из наиболее часто используемых в химических лабораториях.
Кроме того, многие школы используют этот прибор из-за его высокой точности при измерении плотности как твердых, так и жидких химикатов.
Уход за пикнометром
Важно выполнять определенные процессы, которые сохранят пикнометр в чистоте и точности. Например, его необходимо откалибровать, хотя некоторые из них имеют автоматическую калибровку.
Если это не так, весь инструмент следует очистить и высушить дистиллированной водой и ацетоном. Это позволит результату быть максимально правильным и точным.