מושג בהגדרה ABC

קנדלה רוסיו ברביסאן | אוקטובר 2021
מהנדס כימי

חשוב לא לבלבל בין צפיפות לריכוז, שכן ריכוז הוא כמות המומס הכלול בכמות נתונה של תמיסה או ממס. ניסוי ביתי פשוט שנוכל לבצע בבתינו לקביעת הצפיפות כולל ערבוב של כמות מסויימת של סוכר עם מים והמסתו. כדי שנוכל להעריך את הצפיפות של פתרון זה עלינו לקחת כוס עם סיום המשמש למתכוני בישול ולשקול אותה ב- איזון שולחן.

ברגע שהכוס מונחת על גבי הסולם, ניתן לרשום את המסה של הכוס הריקה הזו או "לזזות" את הסולם אם יש לה פונקציה זו.

לאחר מכן, לוקחים נפח מסוים של תמיסה ומניחים אותו בתוך הכוס, הנפח הנמדד במדויק בכוס המדורג נרשם ורושמים את המסה הכלולה בתוכו. ניתן לחזור על זה עם זוגות מסה ונפח שונים. בדרך זו, ישנם ערכי צפיפות שונים בעת יצירת הקשר בין המסה לנפח הרשום.

מה שחשוב לציין הוא שהצפיפות צפויה להיות זהה בכל נקודה, שכן מדובר בתכונה אינטנסיבית שאינה תלויה בכמות החומר בגוף. במקרה זה, ניתן להעריך את ערך הצפיפות כממוצע משוקלל של זוגות המסה והנפח השונים.

הערכת צפיפות

ניתן לשחזר את אותה חוויה במעבדה, בעבודה עם חומרי זכוכית מכוילים ובאופן מושלם מכויל ומאזן בדרגת דיוק גבוהה יותר, וכתוצאה מכך חישובים משוערים קרובים הרבה יותר לערך אמיתי. כמו כן, קיים מכשיר המאפשר למדוד את צפיפות הנוזל תוך שימוש בעקרון ארכימדס כקונספט בסיסי.

באופן כללי, הידרומטר הוא מוט חלול מחומר זכוכית שהחור שלו מוגדל בחלק התחתון ויש לו משקל (למשל עופרת), יש לו גם סוּלָם בוגר בצמרת. שֶׁלָה תִפקוּד וקביעת הצפיפות תלויה במידת השקיעה כשהיא שקועה, שכן תלוי בצפיפות הנוזל היכן שהוא נמצא. שקוע, לפי עקרון ארכימדס, המכשיר יצוף וערך מסוים המתאים לצפיפות ייקרא על הסולם קרוב משפחה. לכן ישנם שני סוגים של מדי צפיפות, אלו לצפיפות גדולה ממים ופחות ממים.

ישנם סוגים נוספים של מכשירים להערכת צפיפות, ביניהם ניתן להזכיר מדי צפיפות דיגיטליים ופיקנומטרים.

גורמים המסוגלים להשפיע על הצפיפות

כפי שאנו יודעים היטב, צפיפות היא תכונה פיזית וכמות סקלרית. אבל מה יכול לגרום לצפיפות של תרכובת מסוימת להשתנות? בעיקר הגורם של טֶמפֶּרָטוּרָה זהו פרמטר חשוב בקביעת הצפיפות. זה מאוד הגיוני לחשובכאשר אנו מגבירים את הטמפרטורה, גוברת התסיסה של המולקולות והרטט שלהן, מה שמוביל את החלקיקים לנטייה להיפרד ולתפוס יותר נפח. כתוצאה מכך, הצפיפות תפחת מכיוון שהנפח נוטה לגדול תוך שימור כמות החומר. אם, להיפך, נוריד את הטמפרטורה, הנפח יקטן והצפיפות תטוה לעלות.

זו הסיבה שבכל פעם שאנו לוקחים נתונים בטבלה עבור חומר או תמיסה טהורים מסוימים, עלינו לוודא שהנתונים האמורים מתייחסים לטמפרטורת העניין, אחרת זה יכול להיות מְתוּקָן. לתיקון שלה יש צורך לקחת בחשבון כמה גורמים כמו החום של הִתאַדוּת, לדוגמה.

מים הם חריגים מהאמור לעיל, ונוכל לבדוק זאת בקלות כאשר אנו מכניסים מים נוזליים למקפיא, שכן הם יקפאו ויגדילו את נפחם. זה גם מסיבה זו קרח צף על מים נוזליים וזה מוסבר באמצעות כוחות גישור המימן היוצרים מים.

לבסוף, במקרה של נוזלים דחוסים (גזים, באופן כללי) כגון אוויראלו ישתנו את נפחם בהפרשי לחצים, מה שללא ספק מחולל שינוי בצפיפותם, כך שבמקרים אלו, הצפיפות תהיה תלויה גם בלחץ המופעל.