$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Dichtheid, gedefinieerd als de massa van een stof per volume-eenheid, is een belangrijke fysische eigenschap voor het karakteriseren van een materiaal of chemisch systeem.
Wiskundig wordt dichtheid berekend als de massa van een stof per het volume dat het inneemt. Het Griekse symbool "?" wordt normaal gesproken gebruikt om dichtheid in de natuurwetenschappen aan te duiden. Om de dichtheid van een stof te verkrijgen, worden de massa en het volume door meting bepaald.
Deze video introduceert de principes van dichtheidsbepaling, de procedures voor het berekenen van de dichtheid van zowel vaste als vloeibare stoffen en enkele toepassingen van dichtheid in wetenschappelijk onderzoek.
Alle materie heeft massa, en die massa neemt een specifiek volume in.
Echter, het volume van de ruimte dat door dezelfde massa wordt ingenomen, is verschillend voor verschillende stoffen, afhankelijk van hun respectieve dichtheid. Bijvoorbeeld, een ton bakstenen heeft dezelfde massa als een ton veren, maar neemt aanzienlijk minder volume in beslag. Dichtheid wordt verkregen door massa te delen door volume.?. Massa kan worden gemeten met schalen of weegschalen en wordt uitgedrukt in gram of kilogram.
Volgens conventie wordt het volume van vloeistoffen en gassen vaak uitgedrukt in eenheden van liters of milliliters, gemeten met glaswerk. De afmetingen van regelmatig gevormde vaste stoffen kunnen direct worden gemeten met liniaal of schuifmaten, die lineaire eenheden hebben, waardoor volumes worden gegeven in eenheden zoals kubieke centimeters. Eén milliliter is gelijk aan één kubieke centimeter.
De afmetingen van onregelmatig gevormde vaste monsters kunnen niet gemakkelijk worden gemeten. In plaats daarvan kunnen hun volumes worden bepaald door de vaste stof onder te dompelen in een vloeistof. Het volume van de ondergedompelde vaste stof is gelijk aan het volume van verplaatste vloeistof.
Nu u het concept van dichtheid begrijpt, laten we eens kijken naar twee protocollen voor het nauwkeurig bepalen van de dichtheid van een vloeistof en een vaste stof.
Om deze procedure te beginnen, plaats een schone en droge 50-mL volumetrische kolf op een analytische weegschaal. Nadat de meting is gestabiliseerd, tareer de weegschaal. De weegschaal moet nul weergeven. Gebruik een trechter om ongeveer 45 mL vloeistof aan de kolf toe te voegen. Niet vullen tot aan de kalibratiemerk. Gebruik een Pasteur-pipet om voorzichtig de laatste 5 mL vloeistof toe te voegen, totdat de onderkant van de meniscus van de vloeistof de lijn op de kolf raakt. Weeg de kolf opnieuw en noteer de massa van de vloeistof. Herhaal de metingen minstens twee keer om aanvullende waarden te verkrijgen om een gemiddelde dichtheid te berekenen. De resultaten worden in deze tabel getoond. De gemiddelde gemeten dichtheid was 0,789 g/mL, overeenkomend met de literatuurwaarde voor ethanol.
Om de dichtheid van een onregelmatig vaste stof in pelletvorm te bepalen, voeg ongeveer 40 mL water toe aan een schone en droge 100-mL maatcilinder. Noteer het exacte volume. Plaats de cilinder op een analytische weegschaal en tareer. Voeg ongeveer 10 pellets toe en noteer het nieuwe volume na de toevoeging. Weeg de cilinder, water en pellets. De massa is alleen de pellets, aangezien de rest is getareerd. Maak minstens twee extra sets van massa- en volumemetingen om een gemiddelde waarde van de dichtheid te berekenen. De dichtheid voor zink werd gemeten voor drie verschillende monsters. Deze werd gevonden te zijn 6,3 g/mL. Merk op dat, aangezien de metingen in een maatcilinder zijn gemaakt, die minder nauwkeurig is dan een volumetrische kolf, de dichtheid een lagere mate van precisie heeft.
Bekijk nu verschillende toepassingen van dichtheid in verschillende gebieden van wetenschappelijk onderzoek.
Dichtheid is nuttig voor het identificeren of valideren van zuivere materialen, zoals elementen of andere soorten van bekende zuiverheid. Bijvoorbeeld, omdat goud een hogere dichtheid heeft dan veel andere goedkopere metalen, is het berekenen van de dichtheid van een gouden munt een snelle en goedkope manier om de zuiverheid ervan te testen. Als de dichtheid niet overeenkomt met die van goud, is de munt niet zuiver. Hier werd een gouden munt gevonden met een massa van 27,55 g en een volume van 1,84 cm3, wat een dichtheid van 14,97 g/cm3 geeft, wat aanzienlijk minder is dan de dichtheid van goud van 19,3 g/cm3, wat aangeeft dat de munt niet van zuiver goud is gemaakt.
Dichtheidsmetingen kunnen ook worden gebruikt om een onbekende stof te identificeren als een lijst van mogelijke referentiedichtheden beschikbaar is, en kan worden gebruikt om te onderscheiden tussen metalen die op elkaar lijken. In dit voorbeeld probeert de wetenschapper twee monsters van glanzend zilverkleurig metaal te identificeren, die aluminium of zink kunnen zijn. Hoewel de twee monsters dezelfde massa hebben, zijn hun volumes aanzienlijk verschillend. De dichtheden werden bepaald op respectievelijk 2,7 en 7,1 g/cm3, wat hun identiteit als aluminium en zink bevestigt.
Ten slotte zijn verschillen in dichtheid nuttig voor het scheiden van componenten van een complex mengsel. In een methode genaamd dichtheidsgradientcentrifugatie worden afnemende concentraties sucrose of polymeren gelaagd om een gradiënt te creëren. Het monster wordt vervolgens bovenop toegevoegd. Dit mengsel wordt vervolgens onderworpen aan centrifugatie - het draaien van het mengsel met hoge snelheid om een "centrifugaalkracht" te genereren die zal leiden tot de vorming van een concentratiegradiënt van het molecuul. Componenten van het mengsel zullen migreren naar een punt langs deze gradiënt waarvan de dichtheid vergelijkbaar is.
In dit voorbeeld werden een specifiek type lipidedruppels, of kleine druppeltjes vetmoleculen, geïsoleerd uit cellen. Een gehomogeniseerd mengsel werd eerst verkregen door de cellen open te breken. Door het mengsel in een sucrose-dichtheidsgradiënt te centrifugeren, werden de druppels met succes gescheiden van andere cellulaire componenten die uit lipiden zijn gemaakt, zoals de cellenmembraan.
Je hebt zojuist
