Страсти по пикнометрам.

[Z_h_e 75]

Доброго времени суток, друзья.

Решил я заморочиться  с определением плотности ректификата с помощью стеклянных пикнометров.   Необходимости какой-либо в этом нет, точности ареометров вполне достаточно, так что для меня это просто задтротство и им я сейчас буду делиться.

 

Цель не просто замерить плотность с помощью пикнометра, а создать домашний метод, без термостата и точных весов, хотя весы это основное средство измерения в пикнометрии. Хотя некий термостат  (водяную баню) я соорудил.

 

Начнем с оборудования что у меня есть.

А есть два пикнометра Гей-Люссака (он же ПЖ-3) с номинальным объемом 25 и 50 мл.  К сожалению пробка у 50мл не родная и чуток дает протечку, я вроде приноровился к нему, но протечка напрягает. 25 мл покупал тут.

Весы тоже с алика, дискретность 0,01г. Точность - ХЗ. Но как весы я их не ипользую, идут они у меня в ипостаси компаратора масс.

Набор гирь 5,10,20,20,50 г.   Тоже с алика. Когда пришли я был крайне разочарован, поверхность имеет царапины, на одной гири даже есть вмятина. Однако пробравшись в химико-аналитическую лабораторию и прокравшись к весам я был приятно удивлен.  Такие цифры обнадеживают и  можно надеяться, что покупая гири на алике можно не устанавливать их действительный вес, а сразу использовать с номинальным весом.

 

Кроме того, жаба точно мне указала купить самые дешевые, хотя я видел у других продованов не набором,  а каждая гиря отдельная и судя по фото и отзывам явно лучше. В общем можно обойтись без лабораторных весов.

 

Суть определения плотности с помощью пикнометров: взвешивание посудины известного объема пустой и заполненной и с помощью нехитрого расчета определяется плотность

Но как всегда есть куча нюансов усложняющих жизнь. Мне, например, много раз приходилось пользоваться металлическими напорными пикнометрами. Так там даже плотность воздуха определяется, чтобы определить выталкивающую архимедову силу воздуха, т.к. весы показывают вес, а нужна масса. Но в основном влияет температура и самое главное рукожопость. Но это отступление, так, к слову.

 

Теперь более подробно про метод со стеклянными пикнометрами.

1) взвешивание пустого пикнометра, естественно с пробкой при ее наличии и естественно пикнометр должен быть чистейший;

2)заливка пикнометра дистиллированой водой (аккуратно чтобы не было пузырей ), у данного пикнометра  отметки уровня нет. Избыток воды вытечет через капилярный канал пробки в момент ее закрытия. Уровнем заполенения является верх капиляра. В процессе замеров надо следить за этим уровнем, избыток удаляется бумажкой, недостаток доливается шприцов с иглой.

3)пикнометр опускается в водяную баню (термостат) по самую горловину, т.е. максимально, но чтобы вода бани не могла попасть в пикнометр. Температура задется 20,0 г.Ц и плавает он там 30 минут, бдим за уровнем в капиляре;

4)достаем, сушим салфеткой наружнюю поверность. Делать надо это достаточно быстро, стараться не греть руками. Если из капиляра в этом момент что-то выльется, останется на пробке. Взвешиваем.

5) повторяем п.3 и 4 уже с иследуемой жидкостью.

 

6) потом все это дело обсчитыватся. Методы могут быть разные, хотя разницы не будет.  Например на стадии взвешивания пикнометра с дист.водой можено сразу определить действительный объем пикнометра и используя этот объем определить плотность жидкости на стадии взвешивания исследуемый жидкости.  А можно не определять объем пикнометра совсем, считается отношение масс и умножается на плотность воды.

 

---------------------------------------------------------------

Я попробовал объединить разные методы, включая метод для напорных пикнометров. Все это оформил в excel.

 

Сначала я сделал с темостабилизацией. Для этого соорудил аля баню. Термостат на фото не показан. Контроль температуры в бане по термометру ТЛ4 (куплен на авито б/у).  Вода гонялась от термостата и обратно насосиком. Удалось держать температуру 20±0,1гр.Ц. Но не знаю насколько хорошо вода перемешивалась. Пикнометр 25 мл плавал с надетым на шею кусочком пенопласта, 100мл стоял на дне.

 

Вот один из результатов таких замеров.

 

 

 

-------------------------

Далее

Но цель то у меня была обойтись без термостатирования. Помещал заполненные пикномеры в коробку минимум на полтара часа со вставленным туда термометром. 

 

Коробочный результат определения  плотности дистиллированной воды. По сути два раза помещал воду, но были разные температуры.

 

Слева опять пикнометр 25мл, справа 50мл. Плотность воды должна была быть  997,46. Т.е. 25мл пикнометр попал идеально, 100 мл чуток завысил.

 

Теперь результат такого же коробочного метода, но уже исследуем ректификат.

 

 

50мл опять показал плотность выше . Мне он мне не нравится из-за пробки. Однако когда использовал водяную баню, цифры получились другие. Где косячу без РЭП (рабочего эталона плотности) узнать не знаю как. Да и весы те еще.

----------------------------------

З.Ы. Занимаясь стекляшками, весами и шприцами обязательно плотно закройте шторы, не думаю что бдительные соседи правильно поймуют сие действа ))).

 

----------------------------------------

Следующим постом распишу , что я делал и как заполнять файл excel..

 

[Z_h_e 75]

Во вложении файл excel из нескольких станиц. Надеюсь там не ошибся с математикой или хотя бы не критично.

 

Страница "исходные данные".    Тут забиты действительные веса гирь, которые будут использоваться далее.  И параметры боросиликатного стекла, из которого сделаны пикнометры.

 

1. Вес пустых пикнометров.

 Набираем максимально близкий к этому весу пикнометра вес гирь.

Несколько раз взвешиваем гири, затем столько же раз взвешиваем пустой пикнометр.  После каждого взвешивания обнуляем весы, даже если ноль показывают.

 

2. Объем пикнометра.

Заливаем пикнометр дистиллированной водой. Ставим в коробку с термометром. Забываем на овер час.

По окончанию времени записываем температуру. Достаем пикнометр, доливаем в капилляр шприцом воду, если надо(там буквально микрокапелька будет). Вытираем снаружи. Делаем все аккуратно, меньше лапаем чтобы не греть. Взвешиваем так же, как при определении сухого веса пикнометров, т.е. с использованием максимально близкого веса гирь.

 

3. Плотность образца.

Заливам в пикнометры исследуемый спирт, не забыв высушить перед этим от остатков воды и делаем все тоже самое.

 

 

4. Спиртуозность на этой странице наблюдаем результат всего действа.

 

 

--------------------------

Пока не знаю что я сделал.  Нужна эталонная жидкость с плотностью около 800кг/м3  с данными зависимости плотности от температуры.

2022_04_04 Без термостабилизации Спирт.xlsx

Изменено 4 апреля 2022 пользователем Z_h_e

[xOther 1 451]

Вот за задроство ставлю плюсик теме)) А пиктометр это что?)) И за чем это?))

[Z_h_e 75]

6 минут назад, xOther сказал:

А пиктометр это что?))

Да тот же мерник, с заумным названием просто.

[xOther 1 451]

Да я ж в инете, прочухал пред вопросом.. Тока нахУА это всЁ? Если ради прикола, это нашеВСЁ))

 

 Вот и цель.)) Объясни нафига это должно быть

 

Изменено 4 апреля 2022 пользователем xOther

[Solo_Mi_Nk 7]

1 час назад, xOther сказал:

Объясни нафига это должно быть

В моем случае пикнометрами измеряется вес измельченного материала. Вес пустого пикнометра, вес с водой (обязательно до риски), вес с рудой (в зависимости от пикнометра 10-100 грамм) и по формуле высчитывается её плотность. 

 

С случае со спиртом вероятно определить по плотности крепость, но зачем тут пикнометр, когда и колбы хватает:)

[Z_h_e 75]

Данный пикнометр и есть колба.  Маленький чтобы использовать маленькие весы и, самое главное, маленькие гири .  Если взять обычную маленькую колбу с широкой горловиной, то вряд-ли получится наливать один и тот же уровень достаточно точно.

[Daniil 228]

Я работал с пикнометром, по Фармакопее это стандартный метод для определения крепости спирта. В спиртовой промышленности тоже в ГОСТах есть, но на практике редко пользуются. У кого есть конкретные вопросы - пишите, подскажу по возможности.

[Solo_Mi_Nk 7]

5 минут назад, Z_h_e сказал:

Данный пикнометр и есть колба

Ну как бы есть и большие пикнометры, хватает их на работе.  Маленькие считаются более точными. Что касается горла, оно узкое для максимальной точности фиксации отметки уровня. Ну как бы это и так понятно. Я использовал мерную узкую высокую колбу дома, тоже не плохо, хотя естественно менее точно.

[Z_h_e 75]

10 часов назад, xOther сказал:

Объясни нафига это должно быть

Хочется измерить крепость на выходе с колонны точнее ареометра.   Так как практической необходимости в этом нет и  можно найти лабу где тебе замеряют более точно, то как и писал выше - это мое задротство.

 

 

Кстати, может кто посоветует пасту и метод притирки пробки. Надо попробовать притереть, но так чтобы потом клин пробки можно было вынуть .

Изменено 5 апреля 2022 пользователем Z_h_e

[Daniil 228]

4 часа назад, Z_h_e сказал:

Кстати, может кто посоветует пасту и метод притирки пробки

Я брал какой-то серый абразивный порошок и с водой притирал осторожно, чтобы не пошли сколы.

4 часа назад, Z_h_e сказал:

чтобы потом клин пробки можно было вынуть

Если шлиф клинит и не можешь вытащить пробку, нужно горлышко с пробкой опустить в кипяток, обычно попускает.

[Z_h_e 75]

Поехал в магаз для кузовных работ. Попросил самую финишную пасту. Вот чо дали.

 

4 часа занудной притирки. Вроде как получилось добиться герметичности пробки.

 

Вот результат очередной серии замера плотности. Появилась некая сходимость, это радЫвает.

 

 

Расхождение 1кг/м3. Это много. При применении напорных пикрнометров (это для нефтянки) допустимое расхождение 0.2кг/м3 , а по факту бывало совпадение до второго знака.  Весы применялись тоже с дискретностью 0,01грамм, правда взвешивалось не 40 грамм, а почти 5000г  :).  И гири кажется класса F1.

 

Но  рано радоваться, возможно пока только случайное совпадение.  Поставил заново, отчитаюсь.  Один замер еще должен успеть сделать сегодня.

 

[Z_h_e 75]

------------

Сделал еще замер.

 

Схождение тоже самое.  И значения почти теже.  Заправил пикнометры водой. Поглядим что выйдет. Похоже нужны весы с дискретностью 0,001г.

--------

Ну и конечно стоило бы иметь одинаковые пикнометры, но у меня так случилось.

Ладно, продолжим эксперименты

[Z_h_e 75]

Замер плотности воды.  Должна была быть 997,2. Т.е. опять попал 25 мл пикнометром.  Наверное еще попритираю. Но и однозначно не хватает точности весов.

Сегодняшний итог :

 

[Z_h_e 75]

Купил мерзавчика за 50руб объемом 50мл. Замерял  25мл пикнометром - 39,6% получилось.

Еще свой же ректификат промерял ареометром. Насколько смог разделить шкалу глазом и впараллелится в плоскость нижнего мениска, ну похоже на 95,5%. По крайней мере близко к этому.  Почему у меня такой ректификат буду разбираться, это не для этой темы.

 

Что касается пикнометра, метод нормальный и несложный, как может показаться из всего предыдущего текста. Специально термостабилизировать в 20 гр не надо, просто выдержать при какой-то температуре и естесвенно замерять ее, можно в воде, можно в воздухе. Все температурные расчеты я заложил в excel.

Сухой вес можно определить однократно, но периодически контролировать его - этим проверяется чистота пикнометра. Объем  достаточно определить один раз, главное правильно это сделать.  После использования на воде обязательно ополоснуть спиртом и высушить, например феном.

[Daniil 228]

@Z_h_e , поправку на взвешивание в воздухе учитываешь?

pharmakopea11-1.djvu

Определение плотности пикнометром.pdf

Изменено 6 апреля 2022 пользователем Daniil

[Z_h_e 75]

Учитываю.

[Daniil 228]

Я бегло просмотрел твои записи и сделал вывод, что ты не термостатируешь пикнометры при доведении до метки. Но спирт очень быстро реагирует на температуру и его нужно доводить до метки прямо в водяной бане. Удалять с горлышка капельки выше мениска жгутиком из фильтровальной бумаги.

[Z_h_e 75]

22 часа назад, Daniil сказал:

быстро реагирует на температуру и его нужно доводить до метки прямо в водяной бане

Я на водяную баню забил. Все в воздухе, но в закрытой коробке. Воздух не вода, однозначно, но стараюсь получить методику более приближенную к бытовой.

Но за уровнем бдю,  промакиваю салфеткой или докапываю шприцом.

 

На всякий случай, прилагаю чертеж что представляет собой данный тип пикнометра. Это для всех инфа.

 

Уровень отлично видно в капилляре, или он вылез выше или провалися внутрь капилляра. Отметка уровня, повторюсь - это верхний срез капилляра.

 

Вчера еще пару часиков притирал пробку 50мл пикнометра. Еще обратил внимание что у 50мл при заливке водой за внутренние стенки цепляются пузырьки воздуха, может стекло внутри шервшавое???, до этого я просто обстукивал и явные пузырьки всплывали. Сегодня потер внутренние стенки кривой трубочкой.

 

Есть сегодняяшиний результат на воде.

 

Эталонная плотность 997,04. А это уже отличное попадание. Тьфу тьфу тьфу.  Сейчас поставил рект. Боюсь сглазить, но надеюсь на сходимость. Спирт не пузырится, зато более текуч. Через минут сорок или чуть более выложу что замерил на спирте.

 

[Z_h_e 75]

 

 

 

Ну я ща еще разок замер сделаю.

[Z_h_e 75]

 

Еще что- ли полирнуть.

 

-------------

На самом деле это здорово, когда двумя разными средствами измерения получаешь один результат.

[asmel 47]

Ахренеть!!! Для чего я использую пикнометрический метод - при наличии точных весов (кстати на Али стоят очень недорого) можно определять крепость спирта имея его в очень небольшом количестве. Не надо заливать в мерный цилиндр чуть ли не поллитра спирта, чтобы раместить в нем здоровенный спиртометр.    Вся эта канитель с пузырьками и притирками заменяется копеечным 20 мл одноразовым шприцем. Засасываем в шприц спирт до полного заполнения шприца т е до упора штока в верхнюю часть шприца. Ставим на весы небольшую емкость, обнуляем на весах показания. Сливаем в эту емкость содержимое шприца и наблюдаем вес. Объем постоянный, вес очень точный. В Экселе составляем таблицу соответствия веса и градусности, можно еще и температуру приделать. Точность измерения четыре значащих цифры. Воспроизводимость прекрасная.

[Daniil 228]

2 часа назад, asmel сказал:

Точность измерения четыре значащих цифры.

96,65%, например, ты хочешь намерять? @asmel , так, как ты изложил - 20 мл шприцем измерять - не получится. Думаешь, пикнометрический метод так изложен с термостатированием и вытиранием капелек, чтобы честных христиан заморить, а можно всё по-простому сделать? Получится точность ±1%, и то навряд ли.

[asmel 47]

7 минут назад, Daniil сказал:

96,65%, например, ты хочешь намерять?

Основная масса самогонщиков в лучшем случае пользуется спиртометром АСП-3. На этом спиртометре точность три значащих цифры. Я провожу измерения своих проб в динамике и четвертая цифра прекрасно воспроизводится, хотя если сравнивать с АСП-3 это избыточная точность.

[Daniil 228]

3 минуты назад, asmel сказал:

Я провожу измерения своих проб в динамике и четвертая цифра прекрасно воспроизводится, хотя если сравнивать с АСП-3 это избыточная точность.

Не сомневаюсь. Но при чём здесь шприц в качестве пикнометра?