固体と液体の密度を決定します。
1. 液体のエタノールの密度の測定
- 分析用天秤に清潔で乾燥した 50 mL のメスフラスコを配置します。
- バランスの「タレ」や「ゼロ」のボタンを押します。バランスは、0.000 g をお読みください。
- ビュレットの目標到達プロセスを使用して、容積測定フラスコに液体エタノール 45 mL を追加します。
- パスツール ピペットを使用して、液体のメニスカスの下に触れるフラスコのマーキングまでちょうど液体の最終的な 5 mL を追加します。
- 再び、メスフラスコの重量を量る、エタノールの量を記録します。
- 最高の結果を得るには、2 つの追加の密度測定を取得する手順 1.1-1.5 倍を繰り返します。
2. 固体亜鉛金属の密度の測定
- 清潔で乾燥した 100 mL のメスシリンダーに約 40 mL の水を追加します。水の正確な量を記録します。
- 分析用天秤にシリンダーと水を配置します。バランスの「タレ」や「ゼロ」のボタンを押します。バランスは、0.000 g をお読みください。
- 約 10 亜鉛ペレットをメスシリンダーに追加します。亜鉛 (図 1) の付加の後で液体のレベルを用いた水プラス亜鉛ペレットの新しいボリュームを記録します。
図 1.右側のシリンダーに亜鉛が上方変位させる水位。 - バランス シリンダー、水、および亜鉛ペレットの重量を量る。亜鉛ペレットの質量を記録します。
- 最高の結果を得るには、2 つの追加の密度測定を取得する手順 2.1 – 2.4 倍を繰り返します。
ソース: 博士マイケル ・ エヴァンスの研究所、ジョージア工科大学
そのボリュームに物質の質量の比は、質量密度、または、単に、物質の密度と呼ばれます。密度は、g/ミリリットルまたは kg/m3のように、体積あたりの質量の単位で表現されます。物質の密度は物質の存在量に依存しない、ため密度は「集中的な財産」です。
材料のサンプルの密度を測定するには、質量とサンプルのボリュームを決定する必要があります。固体と液体の両方のバランスを質量の測定に使用できます。しかし、固体や液体のボリュームを決定する方法が異なります。液体が流れ、彼らの容器の形を取る、メスシリンダーやメスフラスコなどガラスは液体のボリュームを測定する使用できます。液体に浸された不規則な形のソリッドのボリュームを測定できます-ソリッドの追加によるボリュームの違いは、固体の体積に等しい。
このデモでは、固体や液体の密度を測定する方法を示しています。容積測定フラスコと分析用天秤を使用すると、エタノールの密度を決定できます。メスシリンダー、分析的なバランスと水を使用して、転置された液体として、金属亜鉛の密度を決定できます。
1. 液体のエタノールの密度の測定
- 分析用天秤に清潔で乾燥した 50 mL のメスフラスコを配置します。
- バランスの「タレ」や「ゼロ」のボタンを押します。バランスは、0.000 g をお読みください。
- ビュレットの目標到達プロセスを使用して、容積測定フラスコに液体エタノール 45 mL を追加します。
- パスツール ピペットを使用して、液体のメニスカスの下に触れるフラスコのマーキングまでちょうど液体の最終的な 5 mL を追加します。
- 再び、メスフラスコの重量を量る、エタノールの量を記録します。
- 最高の結果を得るには、2 つの追加の密度測定を取得する手順 1.1-1.5 倍を繰り返します。
2. 固体亜鉛金属の密度の測定
- 清潔で乾燥した 100 mL のメスシリンダーに約 40 mL の水を追加します。水の正確な量を記録します。
- 分析用天秤にシリンダーと水を配置します。バランスの「タレ」や「ゼロ」のボタンを押します。バランスは、0.000 g をお読みください。
- 約 10 亜鉛ペレットをメスシリンダーに追加します。亜鉛 (図 1) の付加の後で液体のレベルを用いた水プラス亜鉛ペレットの新しいボリュームを記録します。
図 1.右側のシリンダーに亜鉛が上方変位させる水位。 - バランス シリンダー、水、および亜鉛ペレットの重量を量る。亜鉛ペレットの質量を記録します。
- 最高の結果を得るには、2 つの追加の密度測定を取得する手順 2.1 – 2.4 倍を繰り返します。
密度は、単位体積あたりの物質の質量として定義され、材料または化学システムを特徴付けるための重要な物理的特性です。
数学的には、密度は、それが占める体積あたりの物質の質量として計算されます。ギリシャ語の記号「?」は通常、物理科学で密度を示すために使用されます。物質の密度を得るために、その質量と体積は測定によって決定されます。
このビデオでは、密度測定の原理、固体と液体の両方の物質の密度を計算する手順、および科学研究における密度のいくつかのアプリケーションを紹介します。
すべての物質には質量があり、その質量は特定の体積を占めます。
ただし、同じ質量が占める空間の体積は、それぞれの密度に応じて、物質によって異なります。たとえば、レンガのトンはフェザーのトンと同じ質量を持っていますが、占める体積はかなり少なくなります。密度は、質量を体積で割ることによって得られます。質量は、はかりまたは天秤で測定でき、グラムまたはキログラムで表されます。
慣例により、液体と気体の体積は、ガラス製品で測定されるリットルまたはミリリットルの単位で表されます。規則的な形状の固体の寸法は、線形単位を持つ定規またはキャリパーで直接測定でき、立方センチメートルなどの単位で体積が得られます。1ミリリットルは1立方センチメートルに相当します。
不規則な形状の固体試料の寸法は簡単に測定できません。代わりに、それらの体積は、固体を液体に浸すことによって決定できます。水中の固体の体積は、変位した液体の体積に等しくなります。
密度の概念を理解したところで、液体と固体の密度を正確に決定するための2つのプロトコルを見てみましょう。
この手順を開始するには、清潔で乾燥した50 mLメスフラスコを分析天びんに置きます。測定が安定したら、天びんを風袋引きします。残高はゼロを示す必要があります。漏斗を使用して、フラスコに約45mLの液体を追加します。.キャリブレーションマークまで塗りつぶしないでください。パスツールピペットを使用して、液体のメニスカスの底がフラスコのラインに触れるまで、最後の5 mLの液体を慎重に追加します。フラスコを再度計量し、液体の質量を記録します。測定を少なくとも 2 回繰り返して、平均密度を計算するための追加の値を取得します。結果を次の表に示します。測定された平均密度は 0.789 g/mL で、エタノールの文献値と一致しました。
ペレット状の不規則な固体の密度を測定するには、清潔で乾燥した100 mLメスシリンダーに約40 mLの水を加えます。正確な音量を記録します。シリンダーを分析天びんと風袋引きに置きます。ペレットを約10個追加し、追加後の新しいボリュームを記録します。シリンダー、水、ペレットの重量を量ります。質量はペレットのみで、残りは風袋引きされています。密度の平均値を計算するために、質量と体積の測定値を少なくとも 2 セット追加で行います。亜鉛の密度は、3つの異なるサンプルで測定されました。6.3g/mLであることがわかりました。測定はメスシリンダーで行われたため、メスシリンダーはメスフラスコよりも精度が低いため、密度の精度は低くなります。
次に、科学研究のさまざまな分野への密度のいくつかの異なるアプリケーションを見てみましょう。
密度は、元素や既知の純度の他の種などの純粋な材料を識別または検証するのに役立ちます。たとえば、金は他の多くの安価な金属よりも密度が高いため、金貨の密度を計算することは、その純度をテストするための迅速かつ安価な方法です。密度が金の密度と一致しない場合、コインは純粋ではありません。ここでは、金貨の質量が27.55g、体積が1.84cm3で、密度は14.97g/cm3であり、金の密度である19.3g/cm3よりも大幅に小さく、純金でできていないことを示しています。
密度測定は、可能な参照密度のリストが利用可能な場合に未知の物質を識別するためにも使用できます。また、外観が類似した金属を区別するためにも使用できます。この例では、科学者は光沢のある銀金属の2つのサンプル(アルミニウムまたは亜鉛のいずれか)を特定しようとしています。2つのサンプルの質量は同じですが、その体積はかなり異なります。密度はそれぞれ2.7g/cm3、7.1g/cm3と判定され、アルミニウムと亜鉛であることが確認されました。
最後に、密度の違いは、複雑な混合物の成分を分離するのに役立ちます。密度勾配遠心分離と呼ばれる方法では、減少する濃度のスクロースまたはポリマーを層状にして勾配を作成します。その後、サンプルが上に追加されます。次に、この混合物を遠心分離にかけますか?混合物を高速で回転させて「遠心力」を発生させ、分子の濃度勾配の形成につながります。混合物の成分は、その密度が同等であるこの勾配に沿った点に移動します。
この例では、特定の種類の脂肪滴、または脂肪分子の小さな滴が細胞から単離されました。均質化された混合物は、最初に細胞を割って開くことによって得られました。スクロース密度勾配で混合物を遠心分離することにより、液滴は、細胞などの脂質でできている他の細胞成分から成功裏に分離されました。膜。。
JoVEの紹介「液体と固体の密度の決定」をご覧になりました。これで、質量、体積、密度を理解し、これらの量の測定方法についてよく理解できたはずです。
ご覧いただきありがとうございます!
表 1は、50 mL のメスフラスコを使用してエタノールの密度の測定結果を示します。密度は、50.0 mL で測定された質量を割ることによって求めた。平均測定濃度は 0.789 ± 0.001 g/mL。100 mL を用いた亜鉛金属サンプルの密度の定量表 2リスト結果卒業シリンダーと液体変位法。測定密度が (実験的なエラー) の内で一定であるに注意してください両方の物質の。表 2、特に、密度が勉強した物質の量に依存しないことを示します。
| 試用版 | エタノール (g) の質量 | 量のエタノール (mL) | 密度 (g/mL) |
密度は物質の集中的な特性です。したがって、密度測定は可能な参照密度のリストが利用可能な場合、未知の純粋な物質を識別するために使用できます。たとえば、密度は金属の外観 (図 2) のような区別するために使用できます。
非常に低いまたは非常に高い固まりが望ましいコンテキストで密度は材料の重要なプロパティです。材料エンジニアは、これらのコンテキストでの建設のための材料の密度を慎重に検討します。たとえば、一部の軽量のラップトップ コンピューターの体はアルミの最も少なく密の金属の一つできています。軽量テニス ラケットには、チタン、他の低密度の金属が含まれています。
図 2:アルミニウム (Al) と亜鉛 (Zn) 金属フロンディアの等価質量
Chapters in this video
0:00
Overview
0:49
Principles of Calculating Density of a Substance
2:16
Determination of the Density of a Liquid
3:17
Determination of the Density of a Solid
4:19
Applications
6:54
Summary
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